DE102015006174B3 - Device and method for measuring an optical, capacitive, inductive transmission path - Google Patents
Device and method for measuring an optical, capacitive, inductive transmission path Download PDFInfo
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Abstract
Die Erfindung betrifft die Variante eines Halios-Messverfahrens und eine zugehörige Vorrichtung Verfahren zur Vermessung der Eigenschaften einer elektromagnetischen Übertragungsstrecke und/oder eines Objekts (O) innerhalb dieser. Im Gegensatz zum Stand der Technik senden der Kompensationssender (K) und der Sender (H) permanent und um 180° phasenverschoben zueinander mit nicht geregelter, konstanter Modulationsamplitude in jeweils eine zugehörige Übertragungsstrecke (I1, I2 und I3, I4) hinein. In einer oder mehreren der Übertragungstrecken (I1, I2, I3, I4) können sich ein oder mehrere Objekte (O) befinden. Der Halios-Regler (CT) erzeugt nun ein PWM- und/oder PDM-moduliertes Regelsignal (S4), das den Messwert für die Änderung der elektromagnetischen Strahlung beim Durchgang durch eine oder mehrere der Übertragungsstrecken repräsentiert. Das Sendevorsignal (S5v), das dem Sendesignal (S5) des Senders (H) entspricht, wird nun in Abhängigkeit vom logischen Wert des Regelsignal (S4) mit positivem bzw. negativem Vorzeichen zur Demodulation in einem ersten Multiplizierer (M1) benutzt. Es folgt die übliche Skalar-Produktbildung durch Filterung bzw. Integration und Schließung des Regelkreises.The invention relates to the variant of a Halios measuring method and an associated apparatus. Method for measuring the properties of an electromagnetic transmission path and / or an object (O) within the latter. In contrast to the prior art, the compensation transmitter (K) and the transmitter (H) permanently and 180 ° out of phase with each other with non-regulated, constant modulation amplitude in each case an associated transmission path (I1, I2 and I3, I4) into it. One or more of the transmission links (I1, I2, I3, I4) may have one or more objects (O). The Halios controller (CT) now generates a PWM- and / or PDM-modulated control signal (S4), which represents the measured value for the change in the electromagnetic radiation when passing through one or more of the transmission links. The transmission pre-signal (S5v) corresponding to the transmission signal (S5) of the transmitter (H) is now used for demodulation in a first multiplier (M1) in response to the logical value of the control signal (S4). This is followed by the usual scalar product formation by filtering or integration and closure of the control loop.
Description
Einleitungintroduction
Die Erfindung betrifft eine kompensierende elektromagnetische Messstrecke. Ein solches Messprinzip ist als HALIOS®-System bekannt, das beispielsweise aus den folgenden Offenbarungen bekannt ist:
Allen diesen Verfahren ist gemeinsam, dass
- • ein Sender (H), der von einem Sendesignal (S5) gespeist wird, in eine erste Übertragungsstrecke (I1) ein moduliertes elektromagnetisches Sendesignal (S5i) einspeist, das mit dem Sendesignal (S5) korreliert, und
- • diese erste Übertragungsstrecke (I1) an einem zu vermessenden Objekt (O) endet, das das modulierte elektromagnetische Sendesignal (S5i) des Senders (H) reflektiert und/oder transmittiert und damit modifiziert und
- • in eine zweite Übertragungsstrecke (I2) als modifiziertes elektromagnetisches Sendesignal (S5s) einspeist, die an einem Empfänger (D) endet und
- • und ein Kompensationssender (K), der durch ein Kompensationssendesignal (S3) gespeist wird, in eine dritte Übertragungsstrecke (I3), die ebenfalls an dem Empfänger (D) endet, ein moduliertes Kompensationssignal (S3i) einspeist, das mit dem Kompensationssignal (S3) korreliert, und
- • dass sich das modifizierte elektromagnetische Sendesignal (S5s) und das elektromagnetische Kompensationssignal (S3i) im Empfänger überlagern, wobei aus dem Stand der Technik lineare und multiplizierende Überlagerungen bekannt sind, und
- • dass das so überlagerte Gesamtsignal durch den Empfänger (D) in ein Empfängerausgangssignal (S0) gewandelt wird und
- • dass auf Basis dieses Empfängerausgangssignals (S0) zumindest ein Regler (CT) nun das Sendesignal (S5) und/oder das Kompensationssignal (S3) in der Amplitude so ausregelt, dass zumindest für einen bestimmten Spektralbereich der Modulation des Empfängerausgangssignals (S0) die relevanten Anteile des Modulationsspektrums des Sendesignals (S5) im Empfängerausgangssignal (S0) verschwinden.
- A transmitter (H), which is fed by a transmission signal (S5), feeds into a first transmission path (I1) a modulated electromagnetic transmission signal (S5i) which correlates with the transmission signal (S5), and
- This first transmission path (I1) terminates at an object (O) to be measured, which reflects and / or transmits the modulated electromagnetic transmission signal (S5i) of the transmitter (H) and thus modifies it and
- • in a second transmission path (I2) as a modified electromagnetic transmission signal (S5s) feeds, which ends at a receiver (D) and
- • and a compensation transmitter (K), which is fed by a compensation transmission signal (S3), in a third transmission path (I3), which also ends at the receiver (D), a modulated compensation signal (S3i) fed with the compensation signal (S3 ), and
- • that the modified electromagnetic transmit signal (S5s) and the electromagnetic compensation signal (S3i) are superimposed in the receiver, wherein linear and multiplying overlays are known from the prior art, and
- • that the total superimposed signal is converted by the receiver (D) in a receiver output signal (S0) and
- • that on the basis of this receiver output signal (S0) at least one controller (CT) now the transmit signal (S5) and / or the compensation signal (S3) in the amplitude corrects so that at least for a given spectral range of the modulation of the receiver output signal (S0) the relevant Shares of the modulation spectrum of the transmission signal (S5) in the receiver output signal (S0) disappear.
Dieses Regelprinzip wird im Folgenden mit „altes HALIOS®-Prinzip” bezeichnet.This control principle is referred to below as "old HALIOS ® principle".
Bei dieser in der
Bei der Umsetzung haben sich folgende Probleme gezeigt: Da bei dem Patent
Ein weiteres Problem ist, dass der Bandpassmittelwert in der analogen Verstärkerstrecke vom aktuellen Pulsverhältnis der beiden Sendekanäle abhängt. Dadurch ist es sehr schwer, das System störungsfrei zeitweise pausieren zu lassen, was in Anwendungen jedoch erfahrungsgemäß regelmäßig der Fall ist. Wenn der Integrator angehalten wird, fehlt die Information, welcher Sendekanal pulsen soll. Der Bandpassmittelwert ändert sich und damit auch die zu integrierende Pulshöhe.Another problem is that the band-pass average value in the analog amplifier path depends on the current pulse ratio of the two transmission channels. As a result, it is very difficult to have the system paused without interruption for a while, which experience has shown is regularly the case in applications. When the integrator is stopped, the information which transmit channel is to be pulsed is missing. The bandpass mean value changes and thus also the pulse height to be integrated.
Eine Notwenigkeit zum Pausieren ergibt sich z. B. bei einer Störung der Referenzspannung durch andere parallel durchgeführte Messungen durch die gleiche integrierte Schaltung als deren Teil ggf. die erfindungsgemäße Vorrichtung realisiert wird. A need for pausing arises z. B. in a fault of the reference voltage by other parallel measurements carried out by the same integrated circuit as part of which, if necessary, the device according to the invention is realized.
Des Weiteren wurde bei der Verwendung von LEDs als Sender und Kompensationssender in optischen Systemen vereinzelt beobachtet, dass die zeitlich nicht konstante Ansteuerung der Sendedioden entsprechend der Offenbarung des Patents
Aufgabe der ErfindungObject of the invention
Es ist die Aufgabe der Erfindung eine kompensierende Messvorrichtung anzugeben, die die Vorteile des HALIOS®-Prinzips auch für die im Schutzrecht
- 1. In der analogen Kette soll das Differenzsignal des Kompensationssendes (K) und des Senders (H) verbessert werden, damit eine höhere Auflösung erreicht werden kann.
- 2. Der Integrator soll störungsfrei angehalten werden können.
- 3. Eine zeitlich konstante Ansteuerung des Kompensationssenders (K) und des Senders (H) zur Vermeidung von parasitären Effekten soll sichergestellt sein.
- 1. In the analogue chain, the difference signal of the compensation transmission (K) and the transmitter (H) should be improved so that a higher resolution can be achieved.
- 2. The integrator should be able to be stopped without interruption.
- 3. A time-constant control of the compensation transmitter (K) and the transmitter (H) to avoid parasitic effects should be ensured.
Diese Aufgabe wird durch ein Verfahren nach Anspruch 1 und/oder 3 und eine Vorrichtung nach Anspruch 4 und/oder 6 gelöst.This object is achieved by a method according to
Beschreibung der ErfindungDescription of the invention
Für die Lösung dieser technischen Aufgabenstellung wurde das aus der
Hierzu werden der Kompensationssender (K) bzw. der Sender (H) mit einer konstanten Amplitude unabhängig vom Komparatorausgang immer abwechselnd gepulst, sodass immer entweder der Kompensationssender (K) oder der Sender (H) zu jeweils 50% der Gesamtzeit eingeschaltet ist. Dadurch wird, wie bei dem alten HALIOS®-Prinzip und im Gegensatz zur
Im Gegensatz zum Demodulationsverfahren der
Die normale Invertierung wie bei in der Patentschrift
Daher wird eine zusätzlich niedrige Referenzspannung (vref2) erzeugt, mit der ein herabgesetztes invertiertes Signal der Verstärkerkette erzeugt wird. Dieses wird als invertiertes Signal eines ersten Mischsignals (S6) durch den zweiten Multiplizierer (M2) erzeugt. Der der erste Multiplizierer (M1) und der zweite Multiplizierer (M2) und der erste Filter (F1), der beispielsweise ein Integrator ist, benutzen die zusätzliche niedrige Referenzspannung (vref2) als jeweiliges Bezugspotential. Durch dieses Bezugspotenzial und die Konstruktion des ersten Multiplizierers (M1) und des zweiten Multiplizierers (M2) werden die logischen Werte (–1, 1, 0) und Beträge den als Faktoren dienenden Eingangssignalen der beiden Multiplizierer (M2) zugewiesen. Dies ist bei einer Nacharbeit der Erfindung ggf. zu beachten.Therefore, an additionally low reference voltage (vref2) is generated, which generates a reduced inverted signal of the amplifier chain. This is generated as an inverted signal of a first mixed signal (S6) by the second multiplier (M2). The first multiplier (M1) and the second multiplier (M2) and the first filter (F1), which is for example an integrator, use the additional low reference voltage (vref2) as the respective reference potential. By this reference potential and the construction of the first multiplier (M1) and the second multiplier (M2), the logical values (-1, 1, 0) and magnitudes become the input signals of the two Assigned multiplier (M2). This may need to be considered when reworking the invention.
Beschreibung der FigurenDescription of the figures
Fig. 1Fig. 1
Ein erster Schalter (SW1) leitet in einer ersten Schalterstellung dieses Basissendesignal (S50) als Kompensationsvorsignal (S3v) an einen dritten Verstärker (V3), der das Kompensationssignal (S3) erzeugt. Mit Hilfe des Kompensationssignals (S3) wird der Kompensationssender (K) betrieben. Während sich der erste Schalter (SW1) in der ersten Schalterstellung befindet, erzeugt ein zweiter Verstärker (V2) das Sendesignal (S5) zum Betreiben des Senders (H) in der Art, dass dieser typischerweise, während der erste Schalter (SW1) sich in der ersten Schalterstellung befindet, nicht sendet.In a first switch position, a first switch (SW1) conducts this base transmit signal (S50) as a compensation bias signal (S3v) to a third amplifier (V3) which generates the compensation signal (S3). With the help of the compensation signal (S3), the compensation transmitter (K) is operated. While the first switch (SW1) is in the first switch position, a second amplifier (V2) generates the transmit signal (S5) for operating the transmitter (H) in such a way that typically, while the first switch (SW1) is in the first switch position is not sending.
In dem Beispiel der
Der erste Schalter (SW1) leitet in einer zweiten Schalterstellung das Basissendesignal (S50) als Sendevorsignal (S5v) an den zweiten Verstärker (V2), der das Sendesignal (S5) erzeugt. Mit Hilfe des Sendesignals (S5) wird der Sender (H) betrieben. Während sich der erste Schalter (SW1) in der zweiten Schalterstellung befindet, erzeugt der dritte Verstärker (V3) das Kompensationssignal (S3) zum Betreiben des Kompensationssenders (K) in der Art, dass dieser typischerweise, während der erste Schalter (SW1) sich in der zweiten Schalterstellung befindet, nicht sendet.In a second switch position, the first switch (SW1) sends the base transmission signal (S50) as the transmission pre-signal (S5v) to the second amplifier (V2), which generates the transmission signal (S5). The transmitter (H) is operated with the aid of the transmission signal (S5). While the first switch (SW1) is in the second switch position, the third amplifier (V3) generates the compensation signal (S3) for operating the compensation transmitter (K) in such a way that it typically, while the first switch (SW1) in the second switch position is not sending.
Der Sender (H) bestrahlt über eine erste Übertragungsstrecke (I1) das Objekt (O). Dieses transmittiert und/oder reflektiert das elektromagnetische, moduliert Signal (S5i) des Senders (H), hier ein beispielhaftes Lichtsignal, als moduliertes elektromagnetisches Signal (S5s) in eine zweite Übertragungsstrecke (I2) hinein, die an einem Empfänger (D) endet. Gleichzeitig strahlt der Kompensationssender (K) über eine dritte Übertragungsstrecke (I3) ebenfalls linear summierend und/oder multiplizierend in den Empfänger (D) ebenfalls ein. Dabei wird in einer speziellen Ausprägung der Erfindung die beispielhafte Optik des beispielhaft dargestellten optischen Systems vorzugsweise so gestaltet, dass der Kompensationssender (K) das Objekt (O), das der Sender (H) bestrahlt, nicht bestrahlen kann oder zumindest keine elektromagnetische Strahlung, hier beispielhaft kein Licht, des Kompensationssenders (K) auf anderem Wege als über die dritte und vierte Übertragungsstrecke (I3, I4) zu dem Empfänger (D) gelangen kann. Gleichzeitig wird die beispielhafte Optik des beispielhaften optischen Systems so gestaltet, dass möglichst keine elektromagnetische Strahlung, hier kein Licht, des Senders (H) zu dem Empfänger (D) gelangen kann, wenn es nicht an einem Objekt (O) reflektiert wurde. Aus der Literatur ist bekannt, dass es in einigen Fällen allerdings sinnvoll sein kann, abweichend hiervon eine Bias-Kopplung in Form eines vordefinierten direkten elektromagnetischen Strahlungspfades, hier eines direkten optischen Pfades, vom Sender (H) zum Empfänger (D) vorzusehen. Der Empfänger (D), der in der
Es sollte noch erwähnt werden, dass in dem Fall, wenn der erste Multiplizierer (M1) so konstruiert ist, dass er die digitalen Pegel des Basissendesignals (S50) als logische Werte 0 und 1 interpretiert, eine nachfolgende Multiplikation mit einem Vorzeichensignal (S4i), das noch erläutert werden wird, notwendig wird. Allgemeiner ist hier die Multiplikation mit den Werten –1 und 1.It should be noted that in the case where the first multiplier (M1) is designed to interpret the digital levels of the base transmit signal (S50) as
Es ergibt sich das erste Mischsignal (S6). Dieses erste Mischsignal (S6) wird nun noch einmal in einem zweiten Multiplizierer (M2) mit dem später weiter erläuterten Vorzeichensignal (S4i) multipliziert, dass im Wesentlichen mit der Schalterstellung des ersten Schalters (SW1) korreliert. Es ergibt sich das demodulierte Empfängerausgangssignal (S7). Diese Multiplikation im zweiten Multiplizierer (M2) führt dazu, dass Anteile im ersten Mischsignal (S6), die mit der Hüllkurve des Kompensationssendesignals (S3) korrelieren, mit einem ersten Vorzeichen in die nachfolgende Integration eingespeist werden und Anteile im ersten Mischsignal (S6), die mit der Hüllkurve des Sendesignals (S5) korrelieren, mit dem entgegengesetzten Vorzeichen in die nachfolgende Integration eingespeist werden. Unter Korrelation zweier beliebiger Signale A(t) und B(t) wird im Sinne dieser Erfindung verstanden, dass die Autokorrelationsfunktion der beiden Signale zumindest an einer Stelle einen Schwellwert überschreitet und dass diese Überschreitung nicht auf Systemrauschen zurückzuführen ist. Das demodulierte Empfängerausgangssignal (S7) wird nun in einem ersten Filter (F1) gefiltert. Hierbei handelt es sich vorzugsweise um einen Tiefpassfilter und/oder Integrator. Der erste Filter (F1) erzeugt aus dem demodulierten Empfängerausgangssignal (S7) das Regelvorsignal (S8). Dieses wird durch einen Analog-zu-Digital-Wandler (ADC), der im einfachsten Fall ein Komparator sein kann, zu einem digitalen Regelvorsignal (S9) gewandelt. Das digitale Regelvorsignal kann ein einzelnes digitales Signal und/oder ein Datenbus sein. Ein digitales Filter (FF), das im einfachsten Fall eine einfache Verzögerungsstufe in Form eines einfachen Flip-Flops (FF) ist, erzeugt aus dem digitalen Regelvorsignal (S9) das Regelsignal (S4) mit dem der erste Schalter (SW1) gesteuert wird. Dieses digitale Filter (FF) wird typischerweise mit dem Basissendesignal (S50) oder einem daraus abgeleiteten Signal oder einem Signal getaktet, das Basis des Basissendesignals (S50) ist. Je nach Gestaltung der Regelschleife muss das Vorzeichen des Regelsignals (S4) für die Multiplikation im zweiten Multiplizierer (M2) angepasst werden. Dies geschieht im Vorzeichengenerator (VG), der aus dem Regelsignal (S4) das Vorzeichensignal (S4i) erzeugt. Ggf. kann dieser Vorzeichengenerator (VG) auch entfallen. Das Regelsignal (S4) stellt den Delta-Sigma-Datenstrom des Messwertes dar, repräsentiert diesen also. Das Regelsignal (S4) gibt durch seinen Duty-Cycle den Messwert für die Dämpfung in der Übertragungsstrecke (I1, I2, O) wieder. In der
Fig. 2Fig. 2
Fig. 3 und Fig. 5FIG. 3 and FIG. 5
Im Gegensatz zum Stand der Technik gemäß der
In diesem Beispiel der
Diese andere Sendemethodik ermöglicht erst die Lösung der erfindungsgemäßen Aufgabe und unterscheidet die erfindungsgemäße Vorrichtung und das erfindungsgemäße Verfahren vom Stand der Technik.This other transmission method only allows the solution of the task according to the invention and distinguishes the device according to the invention and the method according to the invention from the prior art.
Die andere Sendemethodik erfordert aber auch ein anderes Demodulationsverfahren.However, the other transmission method also requires a different demodulation method.
Das verstärkte Empfängerausgangssignal (S2) wird nun in einem ersten Multiplizierer (M1) mit einem Demodulationssignal (S5d) zum ersten Mischsignal (S6) multipliziert. Das Demodulationssignal (S5d) entspricht dem Kompensationsvorsignal (S3v), wenn sich ein zweiter Schalter (SW2) in einer ersten Schalterstellung befindet, und dem Sendevorsignal (S5v), wenn sich der zweite Schalter (SW2) in einer zweiten Schalterstellung befindet. Die Schalterstellung des zweiten Schalters (SW2) wird dabei durch den logischen Wert des Regelsignals (S4) bestimmt. Im Prinzip stellt dieses Umschalten das Multiplizieren des Sendevorsignals (S5v) mit einem Wert von 1 oder –1 dar, wobei beide Signale bei dieser Multiplikation die logischen Werte –1 und 1 annehmen können. In einer anderen Interpretation kann von einer 180° Phasenmodulation in Abhängigkeit vom logischen Wert des Regelsignals (S4) gesprochen werden. Wird der erste Multiplizierer (M1) dabei nicht so konstruiert, dass das digitale Signal den logischen Pegeln mit den Werten –1 und 1, sondern den logischen Werten 0 und 1 entspricht, so wird ein im Folgenden beschriebener nachfolgender zweiter Multiplizierer (M2) notwendig, der das Signal mit einem Vorzeichensignal (S4i) multipliziert und dann so für negative Pulse für die folgende Filterung bzw. Integration im ersten Filter (F1) sorgt.The amplified receiver output signal (S2) is then multiplied in a first multiplier (M1) by a demodulation signal (S5d) to the first mixing signal (S6). The demodulation signal (S5d) corresponds to the compensation bias signal (S3v) when a second switch (SW2) is in a first switch position and the transmit bias signal (S5v) when the second switch (SW2) is in a second switch position. The switch position of the second switch (SW2) is determined by the logic value of the control signal (S4). In principle, this switching represents the multiplication of the transmit bias signal (S5v) by a value of 1 or -1, whereby both signals can assume the logic values -1 and 1 in this multiplication. In another interpretation can of a 180 ° phase modulation depending on the logic value of the control signal (S4) are spoken. If the first multiplier (M1) is not constructed in such a way that the digital signal corresponds to the logic levels with the values -1 and 1 but corresponds to the
Durch diese Multiplikation tragen die Anteile des Kompensationssendesignals (S3) im verstärkten Empfängerausgangssignal (S2) mit einem ersten Vorzeichen zum Ergebnis der nachfolgenden Integration im ersten Filter (F1) bei und die die Anteile des Sendesignals (S5) im verstärkten Empfängerausgangssignal (S2) mit einem zweiten Vorzeichen, das dem ersten Vorzeichen entgegengesetzt ist, zum Ergebnis der nachfolgenden Integration im ersten Filter (F1) bei.By this multiplication, the components of the compensation transmission signal (S3) in the amplified receiver output signal (S2) contribute with a first sign to the result of the subsequent integration in the first filter (F1) and the components of the transmission signal (S5) in the amplified receiver output signal (S2) second sign, which is opposite to the first sign, to the result of the subsequent integration in the first filter (F1).
Das digitale Filter (FF) wird bei dieser Implementation mit dem Sendevorsignal (S5v) getaktet.The digital filter (FF) is clocked in this implementation with the transmit bias signal (S5v).
Fig. 4Fig. 4
Bei dem Sendesignal (S5) handelt es sich bevorzugt um ein vorzugsweise digitales und kontinuierliches Rechtecksignal mit einem bevorzugten Duty-Cycle von ca. 50%. Eine andere Möglichkeit ist die Verwendung eines bandbegrenzten Sendesignals (S5) mit einer unteren Grenzfrequenz (ωu) hinsichtlich des Betrages der Frequenz und einer oberen Grenzfrequenz (ωo) hinsichtlich des Betrages der Frequenz und einer Bandbreite (Δω = ωo – ωu), die typischerweise von Null verschieden ist. Dabei wird die untere Grenzfrequenz vorzugsweise so gewählt, dass sie betragsmäßig größer als die halbe Bandbreite (Δω) ist. Daher ist die Frequenz 0 Hz typischerweise in diesem Frequenzband des Sendesignals (S5) nicht enthalten.The transmission signal (S5) is preferably a preferably digital and continuous rectangular signal with a preferred duty cycle of approximately 50%. Another possibility is the use of a band-limited transmission signal (S5) with a lower limit frequency (ω u ) in terms of the magnitude of the frequency and an upper limit frequency (ω o ) in terms of the amount of frequency and a bandwidth (Δω = ω o - ω u ) which is typically different from zero. In this case, the lower limit frequency is preferably selected so that it is greater than half the bandwidth (Δω) in terms of magnitude. Therefore, the frequency 0 Hz is typically not included in this frequency band of the transmission signal (S5).
Das Kompensationssignal (S3) ist invertiert zum Sendesignal (S5). Die Amplitude des Kompensationssignals (S3) kann übrigens von der Amplitude des Sendesignals (S5) abweichen. Das verstärkte Empfängerausgangssignal (S2) zeigt nun vorzugsweise das Kompensationssignal (S3) mit einer Amplitude, die von der Dämpfung des abgestrahlten elektromagnetischen Sendesignals (S5i) in den Übertragungsstrecken (I1, I2) und von der Reflektion am Objekt (O) und/oder von der Transmission durch das Objekt (O) abhängt. Natürlich ist es auch denkbar, das Kompensationssignal (S3) so zu wählen, dass dessen Anteil im verstärkten Empfängerausgangssignal (S2) kleiner als der Anteil des Sendesignals (S5) am Empfängerausgangssignal (S0) ist. Aus dem Sendevorsignal (S5v) und dem Kompensationsvorsignal (S3v) wird durch den zweiten Schalter (SW2) in Abhängigkeit vom Regelsignal (S4) das Demodulationssignal (S5d) gebildet. Das Regelsignal (S4) ist typischerweise periodisch und PWM moduliert. Alternativ handelt es sich um ein digitales Signal mit einem mittleren Füllfaktor, das ist der zeitliche Anteil in dem das Regelsignal (S4) 1 ist im Vergleich zu dem jeweiligen zeitlichen Bezugszeitraum in %. Entspricht der Duty-Cycle bzw. der Füllfaktor des Regelsignals (S4) der Dämpfung des abgestrahlten elektromagnetischen Sendesignals (S5i) in der Übertragungsstrecke (I1, I2) und durch das Objekt (O), so ergibt sich im Mittel ein demoduliertes Empfängerausgangssignal (S7), das Null ist. Ist der Duty-Cycle zu klein, so weicht dieses Mittel nach unten ab. Der erste Filter (F1) ermittelt diesen Mittelwert in Form des Regelvorsignals (S8) dann ebenfalls tieferliegend. Hierdurch schaltet der Analog-zu-Digital-Wandler (ADC), typischerweise ein Komparator (ADC) das digitale Regelvorsignal (S9) später um, wodurch sich der Duty-Cycle des Regelsignals (S4) verlängert bzw. der Füllfaktor erhöht und damit jeweils vergrößert. Ist der Duty-Cycle zu groß, so weicht der besagte Mittelwert des demodulierten Empfängerausgangssignals (S7) nach oben ab. Der erste Filter (F1) ermittelt diesen Mittelwert in Form des Regelvorsignals (S8) dann ebenfalls höher liegend. Hierdurch schaltet der Analog-zu-Digital-Wandler (ADC), typischerweise ein Komparator (ADC) das digitale Regelvorsignal (S9) früher um, wodurch sich der Duty-Cycle des Regelsignals (S4) verkürzt bzw. der Füllfaktor verringert und damit jeweils verkleinert. Der Fachmann wird die Vorzeichen, Zeitkonstanten, Filtercharakteristika und Verstärkungen in diesem Regelkreis so wählen, dass sich Stabilität einstellt.The compensation signal (S3) is inverted to the transmission signal (S5). Incidentally, the amplitude of the compensation signal (S3) may differ from the amplitude of the transmission signal (S5). The amplified receiver output signal (S2) now preferably shows the compensation signal (S3) with an amplitude which is determined by the attenuation of the radiated electromagnetic transmission signal (S5i) in the transmission links (I1, I2) and by the reflection at the object (O) and / or the transmission through the object (O) depends. Of course, it is also conceivable to select the compensation signal (S3) such that its portion in the amplified receiver output signal (S2) is smaller than the proportion of the transmission signal (S5) at the receiver output signal (S0). From the transmit bias signal (S5v) and the compensation bias signal (S3v), the demodulation signal (S5d) is formed by the second switch (SW2) in response to the control signal (S4). The control signal (S4) is typically periodic and PWM modulated. Alternatively, it is a digital signal with a mean fill factor, which is the time proportion in which the control signal (S4) is 1 compared to the respective time reference period in%. If the duty cycle or the filling factor of the control signal (S4) corresponds to the attenuation of the radiated electromagnetic transmission signal (S5i) in the transmission path (I1, I2) and by the object (O), a demodulated receiver output signal (S7) results on average. that is zero. If the duty cycle is too small, this means deviates downward. The first filter (F1) then determines this mean value in the form of the control pre-signal (S8) also lower. As a result, the analog-to-digital converter (ADC), typically a comparator (ADC) switches the digital Regelvorsignal (S9) later, whereby the duty cycle of the control signal (S4) extends or increases the filling factor and thus increases each , If the duty cycle is too great, the said mean value of the demodulated receiver output signal (S7) deviates upward. The first filter (F1) determines this mean value in the form of the control pre-signal (S8) then also higher. As a result, the analog-to-digital converter (ADC), typically a comparator (ADC) switches the digital control pre-signal (S9) earlier, thereby shortening the duty cycle of the control signal (S4) or reducing the fill factor and thus reducing it in each case , The person skilled in the art will select the signs, time constants, filter characteristics and gains in this control loop in such a way that stability is established.
Es hat sich gezeigt, dass es sinnvoll ist, das Ergebnis der ersten Multiplikation im ersten Multiplizierer (M1) und das Ergebnis der zweiten Multiplikation im zweiten Multiplizierer (M2) und das Ausgangssignal des ersten Filters (F1) jeweils mit einem festen, anwendungsabhängigen Offset vor der Weiterverwendung in der Vorrichtung zu versehen. Diese jeweiligen Offsets sind typischerweise von einem Referenzwert (vref2) abgeleitet, der einem Referenzwerggeber (LR) entstammt. Dieser gegenüber den Bezugspotenzial (vref1) des verstärkten Ausgangssignals (S2) tieferliegende Referenzwert (vre2) wird so zu den jeweiligen Signalen addiert, dass negative Pulse (eines Kanals) für das erste Filter (F1), typischerweise einen Integrator, erzeugt werden. Wird kein Offset vorgesehen, würden positive und negative Pulse immer gleich groß sein, egal wie stark gedämpft wird. Es bestünde eine Möglichkeit, dies durch eine geeignete Filterkonstruktion zu umgehen. Dies führt jedoch zu einer komplizierteren Filterkonstruktion. Erfindungsgemäß wurde daher erkannt, dass ein solcher Offset besonders vorteilhaft ist. Daher benutzen typischerweise der erste Multiplizierer (M1), der zweite Multiplizierer (M2) und das erste Filter (F1) den Referenzwert (vref2).It has been found that it makes sense to provide the result of the first multiplication in the first multiplier (M1) and the result of the second multiplication in the second multiplier (M2) and the output signal of the first filter (F1) each with a fixed, application-dependent offset to provide for reuse in the device. These respective offsets are typically derived from a reference value (vref2) derived from a reference source (LR). This reference value (vre2), which is lower than the reference potential (vref1) of the amplified output signal (S2), is added to the respective signals in such a way that negative pulses (of one channel) are generated for the first filter (F1), typically an integrator. If no offset is provided, positive and negative pulses would always be the same size, no matter how is strongly attenuated. There is a possibility to avoid this by a suitable filter design. However, this leads to a more complicated filter construction. According to the invention, it has therefore been recognized that such an offset is particularly advantageous. Therefore, typically, the first multiplier (M1), the second multiplier (M2) and the first filter (F1) use the reference value (vref2).
Fig. 6Fig. 6
Bei dem Sendesignal (S5) handelt es sich wieder bevorzugt um ein kontinuierliches Rechtecksignal mit einem bevorzugten Duty-Cycle von ca. 50%. Eine andere Möglichkeit ist wieder die Verwendung eines bandbegrenzten Sendesignals (S5) mit einer unteren Grenzfrequenz (ωu) hinsichtlich des Betrages der Frequenz und einer oberen Grenzfrequenz (ωo) hinsichtlich des Betrages der Frequenz und einer Bandbreite (Δω = ωo – ωu), die typischerweise von Null verschieden ist. Dabei wird die untere Grenzfrequenz vorzugsweise so gewählt, dass sie betragsmäßig größer als die halbe Bandbreite (Δω) ist. Daher ist die Frequenz 0 Hz typischerweise in diesem Frequenzband des Sendesignals (S5) nicht enthalten.The transmission signal (S5) is again preferably a continuous rectangular signal with a preferred duty cycle of approximately 50%. Another possibility is again the use of a band-limited transmission signal (S5) with a lower limit frequency (ω u ) with respect to the magnitude of the frequency and an upper limit frequency (ω o ) in terms of the amount of frequency and a bandwidth (Δω = ω o - ω u ), which is typically different from zero. In this case, the lower limit frequency is preferably selected so that it is greater than half the bandwidth (Δω) in terms of magnitude. Therefore, the frequency 0 Hz is typically not included in this frequency band of the transmission signal (S5).
Das Kompensationssignal (S3) ist wieder invertiert zum Sendesignal (S5). Die Amplitude des Kompensationssignals (S3) kann übrigens von der Amplitude des Sendesignals (S5) abweichen. Das verstärkte Empfängerausgangssignal (S2) zeigt nun vorzugsweise das Sendesignal (S5) mit einer Amplitude, die von der Dämpfung des abgestrahlten elektromagnetischen Kompensationssendesignals (S3i) in den Übertragungsstrecken (I3, I4) und von der Reflektion am zweiten Objekt (O2) und/oder von der Transmission durch das zweite Objekt (O2) abhängt. Natürlich ist es auch denkbar, das Sendesignal (S5) so zu wählen, dass dessen Anteil im verstärkten Empfängerausgangssignal (S2) kleiner als der Anteil des Kompensationssendesignals (S3) am Empfängerausgangssignal (S0) ist. Aus dem Sendevorsignal (S5v) und dem Kompensationsvorsignal (S3v) wird durch den zweiten Schalter (SW2) in Abhängigkeit vom Regelsignal (S4) wieder das Demodulationssignal (S5d) gebildet. Das Regelsignal (S4) ist typischerweise periodisch und PWM-moduliert. Alternativ handelt es sich bevorzugt um ein digitales PDM-moduliertes Signal, mit einem mittleren Füllfaktor, das ist der zeitliche Anteil in dem das Regelsignal (S4) 1 ist im Vergleich zu dem jeweiligen zeitlichen Bezugszeitraum in %. Entspricht der Duty-Cycle bzw. der Füllfaktor des Regelsignals (S4) der Dämpfung des abgestrahlten elektromagnetischen Sendesignals (S5i) in der Übertragungsstrecke (I3, I4) und durch das zweite Objekt (O2), so ergibt sich im Mittel ein demoduliertes Empfängerausgangssignal (S7), das Null ist. Ist der Duty-Cycle bzw. der Füllfaktor zu klein, so weicht dieses Mittel nach unten ab. Der erste Filter (F1) ermittelt diesen Mittelwert in Form des Regelvorsignals (S8) dann ebenfalls tieferliegend. Hierdurch schaltet der Analog-zu-Digital-Wandler (ADC), typischerweise ein Komparator (ADC) das digitale Regelvorsignal (S9) später um, wodurch sich der Duty-Cycle des Regelsignals (S4) verlängert bzw. der Füllfaktor erhöht und damit jeweils vergrößert. Ist der Duty-Cycle bzw. der Füllfaktor zu groß, so weicht der besagte Mittelwert des demodulierten Empfängerausgangssignals (S7) nach oben ab. Der erste Filter (F1) ermittelt diesen Mittelwert in Form des Regelvorsignals (S8) dann ebenfalls höher liegend. Hierdurch schaltet der Analog-zu-Digital-Wandler (ADC), typischerweise ein Komparator (ADC) das digitale Regelvorsignal (S9) früher um, wodurch sich der Duty-Cycle des Regelsignals (S4) verkürzt bzw. der Füllfaktor des Regelsignal (S4) verringert und damit jeweils verkleinert. Der Fachmann wird die Vorzeichen, Zeitkonstanten, Filtercharakteristika und Verstärkungen in diesem Regelkreis so wählen, dass sich Stabilität einstellt.The compensation signal (S3) is again inverted to the transmission signal (S5). Incidentally, the amplitude of the compensation signal (S3) may differ from the amplitude of the transmission signal (S5). The amplified receiver output signal (S2) now preferably shows the transmission signal (S5) with an amplitude which is determined by the attenuation of the radiated electromagnetic compensation transmission signal (S3i) in the transmission links (I3, I4) and by the reflection at the second object (O2) and / or depends on the transmission through the second object (O2). Of course, it is also conceivable to select the transmission signal (S5) such that its component in the amplified receiver output signal (S2) is smaller than the proportion of the compensation transmission signal (S3) at the receiver output signal (S0). From the transmit bias signal (S5v) and the compensation bias signal (S3v), the demodulation signal (S5d) is formed again by the second switch (SW2) in response to the control signal (S4). The control signal (S4) is typically periodic and PWM modulated. Alternatively, it is preferably a digital PDM-modulated signal, with an average fill factor, that is the time proportion in which the control signal (S4) is 1 compared to the respective time reference period in%. If the duty cycle or the fill factor of the control signal (S4) corresponds to the attenuation of the radiated electromagnetic transmission signal (S5i) in the transmission path (I3, I4) and by the second object (O2), a demodulated receiver output signal (S7 ), which is zero. If the duty cycle or the fill factor is too small, this means deviates downward. The first filter (F1) then determines this mean value in the form of the control pre-signal (S8) also lower. As a result, the analog-to-digital converter (ADC), typically a comparator (ADC) switches the digital Regelvorsignal (S9) later, whereby the duty cycle of the control signal (S4) extends or increases the filling factor and thus increases each , If the duty cycle or the filling factor is too large, then said mean value of the demodulated receiver output signal (S7) deviates upward. The first filter (F1) determines this mean value in the form of the control pre-signal (S8) then also higher. As a result, the analog-to-digital converter (ADC), typically a comparator (ADC) switches the digital control pre-signal (S9) earlier, thereby shortening the duty cycle of the control signal (S4) or the fill factor of the control signal (S4). reduced and thus each reduced. The person skilled in the art will select the signs, time constants, filter characteristics and gains in this control loop in such a way that stability is established.
Es hat sich gezeigt, dass es sinnvoll ist, das Ergebnis der ersten Multiplikation im ersten Multiplizierer (M1) und das Ergebnis der zweiten Multiplikation im zweiten Multiplizierer (M2) und das Ausgangssignal des ersten Filters (F1) jeweils mit einem festen, anwendungsabhängigen Offset vor der Weiterverwendung in der Vorrichtung zu versehen. Diese jeweiligen Offsets sind typischerweise von einem Referenzwert (vref2) abgeleitet, der einem Referenzwerggeber (LR) entstammt. Dieser gegenüber den Bezugspotenzial (vref1) des verstärkten Ausgangssignals (S2) tieferliegende Referenzwert (vre2) wird so zu den jeweiligen Signalen addiert, dass negative Pulse (eines Kanals) für das erste Filter (F1), typischerweise einen Integrator, erzeugt werden. Wird kein Offset vorgesehen, würden positive und negative Pulse immer gleich groß sein, egal wie stark gedämpft wird. Es bestünde eine Möglichkeit dies durch eine geeignete Filterkonstruktion zu umgehen. Dies führt jedoch zu einer komplizierteren Filterkonstruktion. Erfindungsgemäß wurde daher erkannt, dass ein solcher Offset besonders vorteilhaft ist. Daher benutzen typischerweise der erste Multiplizierer (M1), der zweite Multiplizierer (M2) und das erste Filter (F1) den Referenzwert (vref2).It has been found that it makes sense to provide the result of the first multiplication in the first multiplier (M1) and the result of the second multiplication in the second multiplier (M2) and the output signal of the first filter (F1) each with a fixed, application-dependent offset to provide for reuse in the device. These respective offsets are typically derived from a reference value (vref2) derived from a reference source (LR). This reference value (vre2), which is lower than the reference potential (vref1) of the amplified output signal (S2), is added to the respective signals in such a way that negative pulses (of one channel) are generated for the first filter (F1), typically an integrator. If no offset is provided, positive and negative pulses would always be the same, no matter how much attenuation is made. It would be possible to avoid this by means of a suitable filter construction. However, this leads to a more complicated filter construction. According to the invention, it has therefore been recognized that such an offset is particularly advantageous. Therefore, typically, the first multiplier (M1), the second multiplier (M2) and the first filter (F1) use the reference value (vref2).
Fig. 7Fig. 7
Dabei ist die zweite Empfängerspule (L2) mit der Kompensationsspule (L3) über einen gemeinsamen magnetischen Fluss, der hier die dritte und vierte Übertragungsstrecke (I3, I4) darstellt, verkoppelt.In this case, the second receiver coil (L2) with the compensation coil (L3) via a common magnetic flux, which here represents the third and fourth transmission path (I3, I4), coupled.
Die erste Empfängerspule (L1) ist über einen gemeinsamen magnetischen Fluss, der hier die zweite Übertragungsstrecke (I2) darstellt, mit dem zu vermessenden Objekt (O) verkoppelt, das wiederum über einen weiteren magnetischen Fluss, der hier die erste Übertragungsstrecke (I1) darstellt, mit der Sendespule (L4) verkoppelt ist. Dem Fachmann ist klar, dass der magnetische Fluss der Sendespule (L4) das Objekt (O) und die erste Empfangsspule durchdringen sollte. Ggf. ist es sinnvoll, das Demodulationssignal (S5d) durch einen einstellbaren Phasenschieber zu verzögern, um die integrierende Wirkung des Spulensystems zu kompensieren. Der hier erwähnte Phasenschieber wird im Stand der Technik typischerweise als Standard verwendet, da die analoge Verstärkerkette mit seinen vielen Filtern das Signal in der Realität stets verzögert. Insofern ist dem Fachmann bekannt, dass hier in der Regelkette eine Phasenkompensation zur Erzeugung einer Phasenreserve notwendig ist. Durch die Zusammenschaltung der ersten Empfängerspule (L1) mit der zweiten Empfängerspule (L2) wird die für das Verfahren kritische Überlagerung im Empfänger, der aus beiden Empfängerspulen (L1, L2) besteht, erreicht.The first receiver coil (L1) is coupled via a common magnetic flux, which here represents the second transmission path (I2), with the object to be measured (O), which in turn represents a further magnetic flux, here the first transmission path (I1) , is coupled to the transmitting coil (L4). It is clear to those skilled in the art that the magnetic flux of the transmitting coil (L4) should penetrate the object (O) and the first receiving coil. Possibly. it is useful to delay the demodulation signal (S5d) by an adjustable phase shifter to compensate for the integrating effect of the coil system. The phase shifter mentioned here is typically used as a standard in the art because the analog amplifier chain, with its many filters, always delays the signal in reality. In this respect, it is known to the person skilled in the art that phase compensation for generating a phase reserve is necessary here in the control chain. By the interconnection of the first receiver coil (L1) with the second receiver coil (L2), the critical for the process overlay in the receiver, which consists of two receiver coils (L1, L2) is achieved.
Fig. 8Fig. 8
Dabei ist die erste Empfängerspule (L1) mit der Sendespule (L4) über einen gemeinsamen magnetischen Fluss, der hier die erste und zweite Übertragungsstrecke (I1, I2) darstellt, verkoppelt.In this case, the first receiver coil (L1) is coupled to the transmission coil (L4) via a common magnetic flux, which here represents the first and second transmission path (I1, I2).
Die zweite Empfängerspule (L2) ist über einen gemeinsamen magnetischen Fluss, der hier die vierte Übertragungsstrecke (I4) darstellt, mit dem zu vermessenden zweiten Objekt (O2) verkoppelt, das wiederum über einen weiteren magnetischen Fluss, der hier die dritte Übertragungsstrecke (I3) darstellt, mit der Kompensationssendespule (L3) verkoppelt ist. Dem Fachmann ist auch hier klar, dass der magnetische Fluss der Kompensationssendespule (L3) das zweite Objekt (O) und die zweite Empfangsspule (L2) durchdringen sollte. Ggf. ist es sinnvoll, das Demodulationssignal (S5d) durch einen einstellbaren Phasenschieber zu verzögern, um die integrierende Wirkung des Spulensystems zu kompensieren. Der hier erwähnte Phasenschieber wird im Stand der Technik typischerweise als Standard verwendet, da die analoge Verstärkerkette mit seinen vielen Filtern das Signal in der Realität stets verzögert. Insofern ist dem Fachmann bekannt, dass hier in der Regelkette eine Phasenkompensation zur Erzeugung einer Phasenreserve notwendig ist. Durch die Zusammenschaltung der ersten Empfängerspule (L1) mit der zweiten Empfängerspule (L2) wird die für das Verfahren kritische Überlagerung im Empfänger (D), der aus beiden Empfängerspulen (L1, L2) besteht, erreicht.The second receiver coil (L2) is coupled via a common magnetic flux, which here represents the fourth transmission path (I4), with the second object (O2) to be measured, which in turn is connected via a further magnetic flux, here the third transmission path (I3). represents, is coupled to the compensation transmitting coil (L3). It is also clear to the person skilled in the art that the magnetic flux of the compensation transmit coil (L3) should penetrate the second object (O) and the second receive coil (L2). Possibly. it is useful to delay the demodulation signal (S5d) by an adjustable phase shifter to compensate for the integrating effect of the coil system. The phase shifter mentioned here is typically used as a standard in the art because the analog amplifier chain, with its many filters, always delays the signal in reality. In this respect, it is known to the person skilled in the art that phase compensation for generating a phase reserve is necessary here in the control chain. The interconnection of the first receiver coil (L1) with the second receiver coil (L2), the critical for the process overlay in the receiver (D), which consists of two receiver coils (L1, L2) is achieved.
Fig. 9Fig. 9
Der Sender strahlt über die Sendeelektrode (C3a) in das Objekt (O) mittels elektrischer Felder ein. Hierbei koppelt am Objekt eine erste Koppelfläche (C3b) elektrostatisch mit der Sendeelektrode (C3a) und bildet die erste Übertragungsstrecke (I1) als dritten Kondensator (C3).The transmitter radiates via the transmitting electrode (C3a) into the object (O) by means of electric fields. Here, a first coupling surface (C3b) electrostatically couples to the transmission electrode (C3a) on the object and forms the first transmission path (I1) as a third capacitor (C3).
Das Objekt (O) wiederum koppelt elektrostatisch über eine zweite Koppelfläche (C1a) mit der ersten Empfangselektrode (C1b). Dabei wird die zweite Übertragungsstrecke hier als erster Kondensator (C1), bestehend aus der zweiten Koppelfläche (C1a) und der ersten Empfangselektrode (C1b) realisiert.The object (O) in turn couples electrostatically via a second coupling surface (C1a) to the first receiving electrode (C1b). Here, the second transmission path is realized here as the first capacitor (C1), consisting of the second coupling surface (C1a) and the first receiving electrode (C1b).
Die dritte Übertragungsstrecke (I3) wird hier durch einen zweiten Kondensator (C2) realisiert, der aus der Kompensationselektrode (C2a) und der zweiten Empfangselektrode (C2b) besteht.The third transmission path (I3) is realized here by a second capacitor (C2), which consists of the compensation electrode (C2a) and the second receiving electrode (C2b).
Der Empfänger (D) wird durch die Zusammenschaltung der ersten Empfangselektrode (C1b) mit der zweiten Empfangselektrode (C2b) realisiert. Durch diese Zusammenschaltung wird der erfindungsgemäße überlagernde Empfang realisiert.The receiver (D) is realized by the interconnection of the first receiving electrode (C1b) with the second receiving electrode (C2b). As a result of this interconnection, the overlapping reception according to the invention is realized.
Fig. 10Fig. 10
Der Kompensationssender (K) strahlt über die Kompensationselektrode (C2a) in das zweite Objekt (O) mittels elektrischer Felder ein. Hierbei koppelt am zweiten Objekt (O2) eine vierte Koppelfläche (C4b) elektrostatisch mit der Kompensationselektrode (C2a) und bildet die dritte Übertragungsstrecke (I3) als zweiten Kondensator (C2).The compensation transmitter (K) radiates via the compensation electrode (C2a) into the second object (O) by means of electric fields. Here, a fourth coupling surface (C4b) electrostatically couples to the second object (O2) with the compensation electrode (C2a) and forms the third transmission path (I3) as a second capacitor (C2).
Das zweite Objekt (O2) wiederum koppelt elektrostatisch über eine dritte Koppelfläche (C4a) mit der zweiten Empfangselektrode (C2b). Dabei wird die vierte Übertragungsstrecke (I4) hier als vierter Kondensator (C4), bestehend aus der dritten Koppelfläche (C4a) und der zweiten Empfangselektrode (C2b) realisiert.The second object (O2) in turn couples electrostatically via a third coupling surface (C4a) to the second receiving electrode (C2b). Here, the fourth transmission path (I4) is realized here as the fourth capacitor (C4), consisting of the third coupling surface (C4a) and the second receiving electrode (C2b).
Die erste und zweite Übertragungsstrecke (I1, I2) wird hier durch einen ersten Kondensator (C1) realisiert, der aus der Sendeelektrode (C3a) und der ersten Empfangselektrode (C1b) besteht.The first and second transmission path (I1, I2) is realized here by a first capacitor (C1), which consists of the transmitting electrode (C3a) and the first receiving electrode (C1b).
Der Empfänger (D) wird durch die Zusammenschaltung der ersten Empfangselektrode (C1b) mit der zweiten Empfangselektrode (C2b) realisiert. Durch diese Zusammenschaltung wird der erfindungsgemäße überlagernde Empfang realisiert.The receiver (D) is realized by the interconnection of the first receiving electrode (C1b) with the second receiving electrode (C2b). As a result of this interconnection, the overlapping reception according to the invention is realized.
Fig. 11Fig. 11
Fig. 12Fig. 12
Das erfindungsgemäße Verfahren dient somit also zur Vermessung der Eigenschaften mindestens einer elektromagnetischen Übertragungsstrecke und/oder mindestens eines Objekts (O, O2) innerhalb elektromagnetischen Übertragungsstrecken (I1, I2, I3, I4) zur Anwendung während eines Betrachtungszeitraums. Dabei ist mit Betrachtungszeitraum ein Zeitraum gemeint, der typischerweise mehrere Pulse des Sendesignals (S5) und/oder Kompensationssignals (S3) umfasst. Das erfindungsgemäße Verfahren umfasst dabei mindestens das Erzeugen eines modulierten Sendesignals (S5) mit einer zumindest im Betrachtungszeitraum konstanten ersten Modulationsamplitude sowie das analoge Erzeugen eines modulierten Kompensationssignals (S3), das im Vergleich zum Sendesignal (S5) um 180° phasenverschoben, also typischerweise invertiert, ist. Das Kompensationssignal (S3) weist dabei typischerweise eine abweichende zweite Modulationsamplitude auf. Beide Amplituden, also die des Sendesignals (S5) und des Kompensationssignals (S3), sind im Betrachtungszeitraum typischerweise konstant und werden im Gegensatz zum Stand der Technik dann nicht geregelt. Es folgt das Aussenden eines modulierten elektromagnetischen Sendesignals (S5i) durch einen Sender (H) in die erste Übertragungsstrecke (I1). Dabei muss erfindungsgemäß die Signalintensität (Signalenergie) dieses Sendesignals (S5i) nur mit dem Sendesignal (S5) in der Form korrelieren, dass zumindest Anteile des ausgesendeten Sendesignals (S5i) proportional zum Sendesignal (S5) sind. Zur Kompensation entsprechend dem HALIOS®-Prinzip erfolgt wieder das Aussenden eines modulierten elektromagnetischen Kompensationssignals (S3i) durch einen Kompensationssender (K) in eine dritte Übertragungsstrecke (I3), die in einigen Anwendungsfällen der Erfindung bekannt ist. Auch hier ist die Signalintensität (Signalenergie) des modulierten elektromagnetischen Kompensationssignals (S3i) mit dem Kompensationssignal (S3) in der Form korreliert, dass zumindest Anteile des ausgesendeten modulierten elektromagnetischen Kompensationssignals (S3i) proportional zum Kompensationssignal (S3) sind.Thus, the method according to the invention thus serves for measuring the properties of at least one electromagnetic transmission path and / or at least one object (O, O2) within electromagnetic transmission links (I1, I2, I3, I4) for use during a viewing period. In this case, the term observation period refers to a period which typically comprises a plurality of pulses of the transmission signal (S5) and / or compensation signal (S3). The method according to the invention comprises at least the generation of a modulated transmission signal (S5) with a first modulation amplitude constant at least during the observation period and the analog generation of a modulated compensation signal (S3) which is phase-shifted by 180 ° compared to the transmission signal (S5), ie typically inverted. is. The compensation signal (S3) typically has a different second modulation amplitude. Both amplitudes, that is to say those of the transmission signal (S5) and the compensation signal (S3), are typically constant during the observation period and, in contrast to the prior art, are then not regulated. This is followed by the emission of a modulated electromagnetic transmission signal (S5i) by a transmitter (H) into the first transmission path (I1). According to the invention, the signal intensity (signal energy) of this transmission signal (S5i) must correlate only with the transmission signal (S5) in such a way that at least portions of the transmitted transmission signal (S5i) are proportional to the transmission signal (S5). Emitting a modulated electromagnetic compensation signal (S3i) is carried out for compensation according to the HALIOS ® principle again by a transmitter compensation (K) in a third transmission path (I3), which is known in some applications of the invention. Again, the signal intensity (signal energy) of the modulated electromagnetic compensation signal (S3i) is correlated with the compensation signal (S3) in that at least portions of the transmitted modulated electromagnetic compensation signal (S3i) are proportional to the compensation signal (S3).
Innerhalb der zu vermessenden Übertragungsstrecke (I1, I2, O bzw. I3, O2, I4) erfolgt dann die Reflektion des abgestrahlten modulierten elektromagnetischen Sendesignals (S5i) an einem Objekt (O) bzw. des abgestrahlten modulierten elektromagnetischen Kompensationssignals (S3i) an einem zweiten Objekt (O2). Natürlich ist auch eine Transmission des abgestrahlten modulierten elektromagnetischen Sendesignals (S5i) durch das Objekt (O) bzw. eine Transmission des abgestrahlten modulierten elektromagnetischen Kompensationssignals (S3i) durch das zweite Objekt (O2) möglich. Dies kann auch in Kombination geschehen. Auch ist die Vorrichtung nicht auf diese einfache Struktur der Übertragungswege (I1, I2, I3, I4) begrenzt. Vielmehr sind auch mehrere parallel verlaufender Übertragungswege jeweils ausgehend von einem Sender (H) und einem Kompensationssender (K) denkbar, die letztlich am Empfänger (D) enden. Hierzu speist das Objekt (O) das empfangene modulierte elektromagnetische Sendesignal (S5i) nun aber als modifiziertes elektromagnetisches Sendesignal (S5s) in eine zweite Übertragungsstrecke (I2) ein und/oder das zweite Objekt (O2) das empfangene modulierte elektromagnetische Kompensationssignal (S3i) nun aber als modifiziertes elektromagnetisches Kompensationssignal (S3s) in eine vierte Übertragungsstrecke (I2) ein. Dem Fachmann wird klar sein, dass die zweite Übertragungsstrecke (I2) und/oder die erste Übertragungsstrecke (I1) mit dem Objekt (O) identisch sein können. Ebenso ist dem Fachmann klar, dass die dritte Übertragungsstrecke (I2) und/oder die vierte Übertragungsstrecke (I1) mit dem zweiten Objekt (O2) identisch sein können. D. h. die Übertragungsstrecken können selbst das jeweilige Messobjekt sein. Auch können beide Übertragungsmessstrecken (I1, I2 und I3, I4) das Gleiche Objekt vermessen.Within the transmission path to be measured (I1, I2, O or I3, O2, I4) then takes place the reflection of the radiated modulated electromagnetic transmission signal (S5i) to an object (O) or the radiated modulated electromagnetic compensation signal (S3i) at a second Object (O2). Of course, transmission of the radiated modulated electromagnetic transmission signal (S5i) through the object (O) or transmission of the radiated modulated electromagnetic compensation signal (S3i) through the second object (O2) is also possible. This can also be done in combination. Also, the device is not limited to this simple structure of the transmission paths (I1, I2, I3, I4). Rather, several parallel transmission paths each starting from a transmitter (H) and a compensation transmitter (K) are conceivable, which ultimately ends at the receiver (D). For this purpose, however, the object (O) now feeds the received modulated electromagnetic transmission signal (S5i) as modified electromagnetic transmission signal (S5s) in a second transmission path (I2) and / or the second object (O2) the received modulated electromagnetic compensation signal (S3i) but now as a modified electromagnetic compensation signal (S3s) in a fourth transmission path (I2). It will be clear to the person skilled in the art that the second transmission path (I2) and / or the first transmission path (I1) can be identical to the object (O). Likewise, it is clear to the person skilled in the art that the third transmission path (I2) and / or the fourth transmission path (I1) can be identical to the second object (O2). Ie. the transmission links can themselves be the respective measurement object. Both transmission measuring paths (I1, I2 and I3, I4) can also measure the same object.
Das modifizierte elektromagnetische Sendesignal (S5s) des Senders (H) tritt aus der zweiten Übertragungsstrecke (I2), nach Durchgang durch dieselben aus und trifft den Empfänger (D). Dieser empfängt somit das modifizierte elektromagnetische Sendesignal (S5s). Ebenso tritt das modifizierte elektromagnetische Kompensationssignals (S3s) des Kompensationssenders (K) aus der vierten Übertragungsstrecke (I4) nach Durchgang durch die selbige aus und trifft ebenfalls den Empfänger (D). Somit empfängt der Empfänger (D) das modifizierte elektromagnetische Kompensationssignals (S3s) und das modifizierte elektromagnetische Sendesignal (S5s) überlagernd. Dieser überlagerte Empfang erfolgt summierend und/oder multiplizierend. Der Empfänger (D) bildet dann aufgrund seiner Empfindlichkeitskurve, die linear oder nichtlinear sein kann, in Abhängigkeit von der empfangenen Überlagerung des aus der zweiten Übertragungsstrecke (I2) ausgetretenen modifizierten Sendesignals (S5s) und des aus der dritten Übertragungsstrecke (I3) ausgetretenen Kompensationssendesignals (S3s) das Empfängerausgangssignal (S0). Vorzugsweise, aber nicht notwendigerweise, wird das Empfängerausgangssignal (S0) durch Verstärker (V1) und Filter (BP) weiter aufbereitet. Um das so aufbereitete Empfängerausgangssignal (S0) oder ein daraus abgeleitetes Signal (S1, S2) demodulieren zu können, wird erfindungsgemäß ein Demodulationssignal (S5d) aus einem Sendevorsignal (S5v) und einem Kompensationssignal (S3v) gebildet. Dabei korreliert das Sendevorsignal (S5v) mit dem Sendesignal (S5) in der Form, dass zumindest Anteile des Sendevorsignals (S5v) proportional zum Sendesignal (S5) sind. Unter Korrelation kann man hier verstehen, dass die Kreuzkorrelationsfunktion des Sendevorsignal (S5v) und des Sendesignals (S5) zu zumindest einem Zeitpunkt der Kreuzkorrelationsfunktion einen von Null verschiedenen Wert annehmen, der nicht auf Systemrauschen beruht. Ebenso gilt in analoger Weise für ein erfindungsgemäßes Verfahren, dass das Kompensationsvorsignal (S3v) mit dem Kompensationssignal (S3) in der Form korreliert, dass zumindest Anteile des Kompensationsvorsignals (S3v) proportional zum Kompensationssignal (S3) sind. Das Demodulationssignal (S5d) ist vorzugsweise periodisch und weist vorzugsweise die gleiche Periode wie das Regelsignal (S4) auf. Es entspricht vorzugsweise zu einem ersten zeitlichen Anteil, der vorzugsweise eine erste zeitliche Hälfte seiner Periode ist, dem Sendevorsignal (S5v) und zu einem zweiten zeitlichen Anteil, der vorzugsweise eine zweite zeitliche Hälfte seiner Periode ist, dem Kompensationsvorsignal (S3v). Im Idealfall ist das Sendesignal (S5) synchron mit dem Sendevorsignal (S5v) und das Kompensationssignal (S3) ist in diesem Idealfall synchron mit dem Kompensationsvorsignal (S3v). Bei der Erprobung der Erfindung hat es sich im Falle des Betriebs von Leuchtdioden als optischen Sendern als nützlich erwiesen, wenn das Sendesignal (S5) und das Kompensationssignal (S3) Strompegel sind. Bei anderen elektromagnetischen Sendern, Beispielsweise Sendeelektroden für kapazitive Sender und Empfänger, ist es sinnvoll, wenn die Pegel des Sendesignals (S5) und des Kompensationssendesignals (S3) Spannungspegel sind. Somit ist in diesem Idealfall das Sendevorsignal (S5v) invertiert zum Kompensationsvorsignal (S3v). In dem Fall entspricht das Demodulationssignal (S5d) dem Sendevorsignal (S5v), das mit einer 180° Phasenmodulation in Abhängigkeit vom Regelsignal (S4) nun phasenmoduliert wird. Allgemeiner kann gesagt werden, dass das Verhältnis des ersten zeitlichen Anteils mit einer Phasenverschiebung von 0° dividiert durch die Summe aus dem ersten zeitlichen Anteil mit einer Phasenverschiebung von 0° und dem zweiten zeitlichen Anteil mit einer Phasenverschiebung von 180° von dem Regelsignal (S4) abhängt. Gemäß dem erfindungsgemäßen Verfahren folgt dann das Bilden eines ersten Mischsignals (S6) durch Multiplikation des Empfängerausgangssignals (S0) oder eines aus dem Empfängerausgangssignal abgeleiteten Signals, insbesondere eines gefilterten Empfängerausgangssignals (S1) oder eines verstärkten Empfängerausgangssignals (S2), auf der einen Seite mit dem Demodulationssignal (S5d) in einem ersten Multiplizierer (M1). Um das aus der HALIOS®-Technologie bekannte Skalarprodukt vollständig zu bilden, folgt dann eine Filterung, insbesondere Tiefpassfilterung und/oder Integration, des ersten Mischsignals (S6) in einem ersten Filter (F1) zur Bildung eines Regelvorsignals (S8). Nun erfolgt eine anschließende Analog-zu-Digitalwandlung des Regelvorsignals (S8) zu einem digitalisierten Regelsignal (S9) in einem Analog-zu-Digital-Wandler (ADC), vorzugsweise einem Komparator (ADC).The modified electromagnetic transmission signal (S5s) of the transmitter (H) exits the second transmission path (I2), after passing through it and hits the receiver (D). This thus receives the modified electromagnetic transmission signal (S5s). Similarly, the modified electromagnetic compensation signal (S3s) of the compensation transmitter (K) exits the fourth transmission path (I4) after passing through the same and also hits the receiver (D). Thus, the receiver (D) receives the modified electromagnetic compensation signal (S3s) and the modified electromagnetic transmission signal (S5s) superimposed. This superimposed reception is summing and / or multiplying. The receiver (D) then forms, on the basis of its sensitivity curve, which may be linear or non-linear, as a function of the received superposition of the modified transmission signal (S5s) and of the third transmission path (I3) ( S3s) the receiver output signal (S0). Preferably, but not necessarily, the receiver output signal (S0) is further conditioned by amplifier (V1) and filter (BP). In order to be able to demodulate the receiver output signal (S0) or a signal (S1, S2) derived therefrom, according to the invention a demodulation signal (S5d) is formed from a transmission pre-signal (S5v) and a compensation signal (S3v). In this case, the transmission pre-signal (S5v) correlates with the transmission signal (S5) in the form that at least portions of the transmission pre-signal (S5v) are proportional to the transmission signal (S5). Here, by correlation, it can be understood that the cross-correlation function of the transmission pre-signal (S5v) and the transmission signal (S5) takes a non-zero value at least one time of the cross-correlation function, which is not due to system noise. Similarly, in an analogous manner for a method according to the invention, the compensation leading signal (S3v) correlates with the compensation signal (S3) in the form that at least portions of the compensation leading signal (S3v) are proportional to the compensation signal (S3). The demodulation signal (S5d) is preferably periodic and preferably has the same period as the control signal (S4). It preferably corresponds to a first temporal portion, which is preferably a first temporal half of its period, to the transmit bias signal (S5v) and to a second temporal component, which is preferably a second temporal half of its period, to the compensation bias signal (S3v). Ideally, the transmit signal (S5) is synchronous with the transmit bias signal (S5v), and the compensation signal (S3) in this ideal case is synchronous with the compensation bias signal (S3v). In the testing of the invention, it has proved useful in the case of the operation of light-emitting diodes as optical transmitters, when the transmission signal (S5) and the compensation signal (S3) are current levels. For other electromagnetic transmitters, for example transmitting electrodes for capacitive transmitters and receivers, it makes sense if the levels of the transmission signal (S5) and the compensation transmission signal (S3) are voltage levels. Thus, in this ideal case, the transmit bias signal (S5v) is inverted to the compensation bias signal (S3v). In this case, the demodulation signal (S5d) corresponds to the transmission pre-signal (S5v), which is now phase-modulated with a 180 ° phase modulation in response to the control signal (S4). More generally, it can be said that the ratio of the first temporal component with a phase shift of 0 ° divided by the sum of the first temporal component with a phase shift of 0 ° and the second temporal component with a phase shift of 180 ° from the control signal (S4) depends. According to the method of the invention, the first mixing signal (S6) is then multiplied by multiplying the receiver output signal (S0) or a signal derived from the receiver output signal, in particular a filtered receiver output signal (S1) or an amplified receiver output signal (S2) on one side Demodulation signal (S5d) in a first multiplier (M1). In order to form the well-known from the HALIOS ® technology scalar product completely, then followed by a filtering, in particular low-pass filtering and / or integration, of the first mixing signal (S6) in a first filter (F1) to form a Regelvorsignals (S8). Now follows a subsequent analog-to-digital conversion of the control header signal (S8) to a digitized control signal (S9) in an analog-to-digital converter (ADC), preferably a comparator (ADC).
Dem Fachmann ist offenbar, dass diese Digitalisierung auch vor der Filterung im ersten Filter (F1) erfolgen kann. In dem Fall würde der Analog-zu Digital-Wandler (ADC) die Daten direkt aus der vorausgehenden ersten Multiplikationseinheit (M1) erhalten und mit seinem Ergebnis das erste Filter (F1), das dann digital realisiert würde, speisen. In dem Fall könnte das erste Filter (F1) ggf. auch mit dem folgenden Filter (FF) zusammengefasst werden. Die Digitalisierung kann also insofern auch vor der Filterung durch den ersten Filter (F1) erfolgen. Das Ergebnis ist ein digitales Regelvorsignal (S9), das weiterverarbeitet werden kann. Typischerweise folgt dann ein digitales Filter (FF), das ggf. mit dem ersten Filter (F1) zusammengefast werden kann, wenn dieses erste Filter (F1) bereits digitalisiert realisiert wird. Dieser nächste Schritt der Filterung und/oder Verzögerung des digitalen Regelvorsignals (S9) in einem digitalen Filter (FF) führt zu dem Regelsignal (S4). Um den Messwert verwenden zu können, wird das Regelsignal (S4) ausgegeben oder in weiteren Verarbeitungsstufen der Vorrichtung oder extern verwendet. Es erfolgt also die Ausgabe des Regelsignals (S4) als Messwertsignal für die Eigenschaften der jeweiligen Übertragungsstrecke und/oder des Objekts (O, O2) innerhalb der jeweilige Übertragungsstrecke (I1, I2, I3, I4). Von diesem Basisverfahren können in weiteren Ausprägungen der Erfindung Varianten verwendet werden. Insbesondere kann bei Festlegung der logischen Pegel der Eingangssignale des ersten Multiplizierers (M1) mit 0 und 1 durch in einem Vorzeichengenerator (VG) das Vorzeichen des Regelsignals (S4) bestimmt werden. Es ergibt sich dann ein Vorzeichensignal (S4i). Bei der Ausarbeitung der Erfindung hat sich bestätigt, dass der Vorzeichengenerator (VG) das Vorzeichensignal (S4i) genau passend zur gesamten Kette bestimmen muss. Die Polarität des Vorzeichensignals (S4i) kann somit nicht frei gewählt werden. Der Vorzeichengenerator (VG) ist somit typischerweise entweder ein Inverter oder ein Buffer bzw. Draht. In der erprobten Realisierung wurden der erste Multiplizierer (M1), der zweite Multiplizierer (M2) und der Vorzeichengenerator (VG) zu einer Einheit zusammengefasst, die aus drei Schaltern für die Realisierung der Multiplikationen und einem invertierenden Operationsverstärker besteht. Bei geeigneter Auslegung der anderen Komponenten kann das Vorzeichensignal (S4i) identisch mit dem Regelsignal (S4) sein, wodurch in diesen Fällen der Vorzeichengenerator (VG) entfällt oder durch einen Buffer ersetzt wird. Statt das erste Mischsignal (S6) in das erste Filter (F1) zu geben kann das erste Mischsignal (S6) mit dem Vorzeichensignal (S4i) in einem zweiten Multiplizierer (M2) zu einem demodulierten Empfängerausgangssignal (S7) multipliziert werden. Dieses demodulierte Empfängerausgangssignal (S7) wird dann wie zuvor das erste Mischsignal (S6) stattdessen einer Filterung, insbesondere einer Tiefpassfilterung und/oder einer Integration, anstelle des ersten Mischsignals (M6) in dem ersten Filter (F1) zur Bildung des Regelvorsignals (S8) unterzogen. Bei der Ausarbeitung der Erfindung hat es sich herausgestellt, dass diese Variante der Erfindung die bevorzugte Variante ist. Das erfindungsgemäße Verfahren ist somit ein Verfahren zur Vermessung der Übertragungseigenschaften einer Übertragungsstrecke (I1, I2, O) zwischen einem Sender (H) und einem Empfänger (D), bei dem der Sender (H) ein mit einer ersten Modulationsamplitude moduliertes elektromagnetisches Sendesignal (S5i) in die Übertragungsstrecke (I1, O, I2) hineinsendet, das nach Durchgangs durch mindestens einen Teil der Übertragungsstrecke (I1, O, I2) als modifiziertes Sendesignal (S5s) von dem Empfänger (D) detektiert wird, und bei dem ein Kompensationssender (K) ein mit einer zweiten Modulationsamplitude moduliertes, moduliertes elektromagnetisches Kompensationssignal (S3i) in eine dritte und vierte Übertragungsstrecke (I3, I4) hineinsendet und bei dem in dem Empfänger (D) das modulierte elektromagnetische Kompensationssignal (S3i) nach Durchgang durch mindestens einen Teil der dritten und vierten Übertragungsstrecke (I3, I4) als modifiziertes elektromagnetisches Kompensationssignal (S3s) empfangen wird und mit dem modifizierten elektromagnetischen Sendesignal (S5s) im Empfänger (D) überlagert wird. Das Verfahren zeichnet sich auch dadurch aus, dass das modulierte elektromagnetische Kompensationssignal (S3i) invertiert, d. h. komplementär, zum elektromagnetischen Sendesignal (S5i) moduliert wird und gleichzeitig die erste Modulationsamplitude des modulierten elektromagnetischen Sendesignals (S5i) zumindest zeitweise, vorzugsweise in einem Betrachtungszeitraum der mehrere Pulse des Sendesignals (S5) und/oder des abgestrahlten elektromagnetischen Sendesignals (S5i) oder des Sendevorsignals (S5v) umfasst, konstant ist und ebenso die zweite Modulationsamplitude des modulierten elektromagnetischen Kompensationssignals (S3i) zumindest zeitweise in dem gleichen Betrachtungszeitraum gleichzeitig zur Konstanz der ersten Modulationsamplitude des modulierten elektromagnetischen Sendesignals (S5i) konstant ist. Dies unterscheidet das erfindungsgemäße Verfahren vom Stand der Technik. Die zuvor beschriebenen Vorrichtungsteile sind Teil des Reglers (CT). Das Verfahren zeichnet sich daher grob gesagt dadurch aus, dass durch den Regler (CT) ein typischerweise periodisches Regelsignal (S4) mit einer PWM-Modulation ermittelt wird, wobei der Duty-Cycle bzw. der Füllfaktor des Regelsignals (S4) ein Maß für eine Übertragungseigenschaft der Übertragungsstrecke (I1, I2, O) zwischen dem Sender (H) und dem Empfänger (D) ist. In Abhängigkeit von dem jeweiligen Wert des Regelsignals (S4) führen Signalwerte des Empfängerausgangssignals (S0) des Empfängers (D) zu einer Verminderung oder Vergrößerung eines Regelvorsignals (S8) innerhalb des Reglers (CT) oder eines zugehörigen digitalen Regelvorsignals (S9) innerhalb des Reglers (CT). Gleichzeitig wird erfindungsgemäß das Regelsignal (S4) innerhalb des Reglers (CT) aus dem Regelvorsignal (S8) und/oder dem digitalen Regelvorsignal (S9) durch eine Teilvorrichtung des Reglers (CT), insbesondere durch ein Filter (FF), so abgeleitet, dass sich bei Stabilität im Regelkreis und bei unveränderter Übertragungseigenschaft der Übertragungsstrecke (I1, I2, O) zwischen dem Sender (H) und dem Empfänger (D) sich das Regelvorsignal (S8) bis zu einer Änderung der Übertragungseigenschaft der Übertragungsstrecke (I1, I2, O) nicht mehr ändert. Hierbei ist zu beachten, dass das Regelvorsignal (S8) ein dynamisches Signal ist. D. h. es ist ein permanent moduliertes Signal. Wenn also hier davon gesprochen wird, dass das Regelvorsignal (S8) sich nicht ändert, so ist damit gemeint, dass die Modulation dieses Signals sich nicht ändert. Typischerweise bedeutet dies, dass die Kurvenform des Regelvorsignals (S8) sich zeitabschnittweise periodisch wiederholt. Diese Kurvenform bleibt für diese Zeit der Nichtänderung zeitabschnittsweise gleich und wiederholt sich in diesem Zeitraum bis sich ein einflussnehmender Parameter der Übertragungsstrecke (I1, I2, O) ändert und damit dieser Zeitraum der Gleichheit beendet wird. Erst dann ändert sich die besagte Kurvenform des Regelvorsignals (S8).It is obvious to the person skilled in the art that this digitization can also take place before the filtering in the first filter (F1). In that case, the analog-to-digital converter (ADC) would receive the data directly from the previous first multiplication unit (M1) and its result would feed the first filter (F1), which would then be realized digitally. In that case If necessary, the first filter (F1) could also be combined with the following filter (FF). The digitization can therefore also take place before the filtering by the first filter (F1). The result is a digital control pre-signal (S9), which can be further processed. Typically, a digital filter (FF) then follows, which if necessary can be chained together with the first filter (F1) if this first filter (F1) has already been digitized. This next step of filtering and / or delaying the digital control pre-signal (S9) in a digital filter (FF) results in the control signal (S4). In order to use the measured value, the control signal (S4) is output or used in further processing stages of the device or externally. Thus, the output of the control signal (S4) takes place as a measured value signal for the properties of the respective transmission path and / or of the object (O, O2) within the respective transmission path (I1, I2, I3, I4). From this basic method variants can be used in further embodiments of the invention. In particular, when determining the logic level of the input signals of the first multiplier (M1) with 0 and 1 by in a sign generator (VG), the sign of the control signal (S4) can be determined. This then results in a sign signal (S4i). In the elaboration of the invention, it has been confirmed that the sign generator (VG) must determine the sign signal (S4i) exactly matching the entire chain. The polarity of the sign signal (S4i) can thus not be chosen freely. The sign generator (VG) is thus typically either an inverter or a buffer or wire. In the proven implementation, the first multiplier (M1), the second multiplier (M2) and the sign generator (VG) have been combined into a unit consisting of three switches for the realization of the multiplications and an inverting operational amplifier. With a suitable design of the other components, the sign signal (S4i) can be identical to the control signal (S4), whereby in these cases the sign generator (VG) is omitted or replaced by a buffer. Instead of giving the first mixing signal (S6) to the first filter (F1), the first mixing signal (S6) may be multiplied by the sign signal (S4i) in a second multiplier (M2) to a demodulated receiver output signal (S7). This demodulated receiver output signal (S7) is then, as before, the first mixing signal (S6) instead of a filtering, in particular a low-pass filtering and / or integration, instead of the first mixing signal (M6) in the first filter (F1) to form the Regelvorsignals (S8) subjected. In working out the invention, it has been found that this variant of the invention is the preferred variant. The inventive method is thus a method for measuring the transmission characteristics of a transmission path (I1, I2, O) between a transmitter (H) and a receiver (D), wherein the transmitter (H) modulated with a first modulation amplitude electromagnetic transmission signal (S5i ) into the transmission path (I1, O, I2) which, after passing through at least a part of the transmission path (I1, O, I2), is detected by the receiver (D) as a modified transmission signal (S5s), and in which a compensation transmitter ( K) transmits a modulated electromagnetic compensation signal (S3i) modulated with a second modulation amplitude into a third and fourth transmission path (I3, I4) and in which in the receiver (D) the modulated electromagnetic compensation signal (S3i) after passing through at least a part of third and fourth transmission path (I3, I4) as a modified electromagnetic compensation signal (S3s ) and is superimposed with the modified electromagnetic transmission signal (S5s) in the receiver (D). The method is also characterized in that the modulated electromagnetic compensation signal (S3i) is inverted, ie complementary, modulated to the electromagnetic transmission signal (S5i) and at the same time the first modulation amplitude of the modulated electromagnetic transmission signal (S5i) at least temporarily, preferably in a period of observation Pulse of the transmission signal (S5) and / or the radiated electromagnetic transmission signal (S5i) or the transmission pre-signal (S5v) comprises, is constant and also the second modulation amplitude of the modulated electromagnetic compensation signal (S3i) at least temporarily in the same observation period simultaneously to the constancy of the first modulation amplitude of the modulated electromagnetic transmission signal (S5i) is constant. This distinguishes the method according to the invention from the prior art. The device parts described above are part of the controller (CT). The method is therefore roughly characterized by the fact that a typically periodic control signal (S4) with a PWM modulation is determined by the controller (CT), wherein the duty cycle or the filling factor of the control signal (S4) is a measure of a Transmission characteristic of the transmission path (I1, I2, O) between the transmitter (H) and the receiver (D). Depending on the respective value of the control signal (S4), signal values of the receiver output signal (S0) of the receiver (D) result in a reduction or increase of a control bias signal (S8) within the controller (CT) or an associated digital control bias signal (S9) within the controller (CT). At the same time, according to the invention, the control signal (S4) within the regulator (CT) is derived from the control header signal (S8) and / or the digital control header signal (S9) by a divider of the controller (CT), in particular by a filter (FF) with stability in the control loop and with unchanged transmission characteristic of the transmission path (I1, I2, O) between the transmitter (H) and the receiver (D), the control preselection signal (S8) does not change until a change in the transmission characteristic of the transmission path (I1, I2, O). It should be noted that the control header signal (S8) is a dynamic signal. Ie. it is a permanently modulated signal. Thus, if it is said here that the control pre-signal (S8) does not change, it means that the modulation of this signal does not change. Typically, this means that the waveform of the control pre-signal (S8) repeats periodically periodically. This waveform remains the same time period for this time of non-change and repeats itself in this period until an influencing parameter of the transmission path (I1, I2, O) changes and thus this period of equality is terminated. Only then does the said waveform of the control reference signal (S8) change.
Eine weitere Ausprägung der Erfindung betrifft eine Vorrichtung zur Vermessung der Übertragungseigenschaften einer Übertragungsstrecke (I1, I2, O) zwischen einem Sender (H) und einem Empfänger (D) und der Übertragungseigenschaften einer Übertragungsstrecke (I3, I4) zwischen einem Kompensationssender (K) und einem Empfänger (D). Es ist nämlich auch ein symmetrischer Betrieb von Kompensationssender (K) und Sender (H) möglich. Auch können beide Sender und die zugehörigen Übertragungsstrecken die Rollen tauschen, sodass nicht die erste und zweite Übertragungsstrecke (I1, I2) mit einem Objekt (O) darin sondern die Dritte Übertragungsstrecke (I3) mit einem zweiten Objekt (O2) darin ausgemessen wird. Auch können alle drei Übertragungsstrecken im Verhältnis zueinander bewertet werden, wobei dann das Regelsignal (S4) dieses Verhältnis wiederspiegelt.A further embodiment of the invention relates to a device for measuring the transmission properties of a transmission path (I1, I2, O) between a transmitter (H) and a receiver (D) and the transmission characteristics of a transmission path (I3, I4) between a compensation transmitter (K) and a receiver (D). Namely, a symmetrical operation of compensation transmitter (K) and transmitter (H) is possible. Also, both transmitters and the associated transmission links can swap the roles, so that not the first and second transmission link (I1, I2) with an object (O) therein but the third transmission link (I3) with a second object (O2) is measured therein. Also, all three transmission links can be evaluated in relation to each other, in which case the control signal (S4) reflects this ratio.
In dieser speziellen Ausprägung sendet dann der Sender (H) ein mit einer ersten Modulationsamplitude moduliertes elektromagnetisches Sendesignal (S5i) in die erste Übertragungsstrecke (I1, O, I2) mit dem optionalen Objekt (O) hinein. Nach Durchgang durch mindestens einen Teil der Übertragungsstrecke (I1, O, I2) wird dieses dann als modifiziertes elektromagnetisches Sendesignal (S5s) von dem Empfänger (D) detektiert. Ein Kompensationssender (K) sendet wie zuvor ein mit einer zweiten Modulationsamplitude moduliertes elektromagnetisches Kompensationssignal (S3i) in eine dritte Übertragungsstrecke (I3) hinein. Diese kann nun aber ebenfalls ein zweites Objekt (O2) enthalten, das die Sequenz aus dritter und vierter Übertragungsstrecke (I3, I4) als Übertragungsmessstrecke in ihren Eigenschaften modifizieren kann. Das zweite Objekt (O2) kann dabei mit dem Objekt (O) gleich sein. In dem Empfänger (D) überlagern sich wieder das modifizierte elektromagnetische Kompensationssignal (S3s), das ach Durchgang durch die vierte Übertragungsstrecke (I4) empfangen wird, mit dem modifizierten elektromagnetischen Sendesignal (S5s) nach dessen Durchgang durch die entsprechende Übertragungsstrecke (I1, O, I2). Der Kompensationssender (K) strahlt dabei wieder das modulierte elektromagnetische Kompensationssignal (S3i) invertiert, d. h. komplementär, zum elektromagnetischen Sendesignal (S5i) moduliert ab. Die erste Modulationsamplitude des modulierten elektromagnetischen Sendesignals (S5i) ist dabei wieder zumindest in einem Betrachtungszeitraum, der mehrere Pulse des modulierten elektromagnetischen Sendesignals (S5i) umfasst, konstant. Die zweite Modulationsamplitude des modulierten elektromagnetischen Kompensationssignals (S3i) ist zumindest in dem Betrachtungszeitraum gleichzeitig zur Konstanz der ersten Modulationsamplitude des modulierten elektromagnetischen Sendesignals (S5i) ebenfalls konstant. Eine Teilvorrichtung eines Reglers (CT) ermittelt ein periodisches Regelsignal (S4) mit einer Puls-Weiten-Modulation (PWM-Signal) oder mit einer Plus-Dichte-Modulation (PDM-Signal). Der Duty-Cycle des PWM-Signals oder der Füllfaktor des PDM-Signals in Form der relativen Dichte der 1-Pegel dieses Regelsignals (S4) pro Zeiteinheit ist dabei wieder ein Maß für eine Übertragungseigenschaft der ersten Übertragungsstrecke (I1, I2, O) zwischen dem Sender (H) und dem Empfänger (D) ist und/oder ein Maß für eine Übertragungseigenschaft der dritten und vierten Übertragungsstrecke (I3, O2) zwischen dem Kompensationssender (K) und dem Empfänger (D). In Abhängigkeit von dem jeweiligen Wert des Regelsignals (S4) führen Signalwerte des Empfängerausgangssignals (S0) des Empfängers (D) zu einer Verminderung oder Vergrößerung eines Regelvorsignals (S8) innerhalb des Reglers (CT) oder eines zugehörigen digitalen Regelvorsignals (S9) innerhalb des Reglers (CT). Eine Teilvorrichtung (FF) des Reglers (CT), insbesondere ein digitales Filter und/oder ein Flipflop, leiten das Regelsignal (S4) innerhalb des Reglers (CT) aus dem Regelvorsignal (S8) und/oder dem digitalen Regelvorsignal (S9) ab. Das Regelsignal (S4) wird als Messwertsignal für die Eigenschaften der jeweiligen Übertragungsstrecke und/oder des Objekts (O) innerhalb der optischen Übertragungsstrecke (I1, I2) ausgegeben oder zu Weiterverarbeitung an andere Teile der Vorrichtung weitergegeben. Alternativ und/oder parallel wird das Regelsignal (S4) als Messwertsignal für die Eigenschaften der dritten optischen Übertragungsstrecke und/oder des zweiten Objekts (O2) innerhalb der dritten optischen Übertragungsstrecke (I3) ausgegeben oder zu Weiterverarbeitung an andere Teile der Vorrichtung weitergegeben.In this special embodiment, the transmitter (H) then transmits an electromagnetic transmission signal (S5i) modulated with a first modulation amplitude into the first transmission path (I1, O, I2) with the optional object (O). After passing through at least part of the transmission path (I1, O, I2) this is then detected as a modified electromagnetic transmission signal (S5s) from the receiver (D). A compensation transmitter (K) transmits, as before, an electromagnetic compensation signal (S3i) modulated with a second modulation amplitude into a third transmission path (I3). However, this can now also contain a second object (O2), which can modify the sequence of the third and fourth transmission path (I3, I4) as a transmission measuring path in their properties. The second object (O2) can be the same as the object (O). In the receiver (D), the modified electromagnetic compensation signal (S3s), which is received after passage through the fourth transmission path (I4), again overlaps with the modified electromagnetic transmission signal (S5s) after passing through the corresponding transmission path (I1, O, I2). The compensation transmitter (K) radiates again the modulated electromagnetic compensation signal (S3i) inverted, d. H. complementary to the electromagnetic transmission signal (S5i) modulated. The first modulation amplitude of the modulated electromagnetic transmission signal (S5i) is again constant, at least in a viewing period which comprises a plurality of pulses of the modulated electromagnetic transmission signal (S5i). The second modulation amplitude of the modulated electromagnetic compensation signal (S3i) is also constant at least in the observation period, simultaneously with the constancy of the first modulation amplitude of the modulated electromagnetic transmission signal (S5i). A sub-device of a controller (CT) determines a periodic control signal (S4) with a pulse-width modulation (PWM signal) or with a plus-density modulation (PDM signal). The duty cycle of the PWM signal or the fill factor of the PDM signal in the form of the relative density of the 1 level of this control signal (S4) per unit of time is again a measure of a transmission characteristic of the first transmission path (I1, I2, O) between the transmitter (H) and the receiver (D) and / or a measure of a transmission characteristic of the third and fourth transmission link (I3, O2) between the compensation transmitter (K) and the receiver (D). Depending on the respective value of the control signal (S4), signal values of the receiver output signal (S0) of the receiver (D) result in a reduction or increase of a control bias signal (S8) within the controller (CT) or an associated digital control bias signal (S9) within the controller (CT). A sub-device (FF) of the controller (CT), in particular a digital filter and / or a flip-flop, derive the control signal (S4) within the controller (CT) from the control preselection signal (S8) and / or the digital control presignal (S9). The control signal (S4) is output as a measured value signal for the properties of the respective transmission path and / or the object (O) within the optical transmission path (I1, I2) or forwarded to other parts of the device for further processing. Alternatively and / or in parallel, the control signal (S4) is output as a measured value signal for the properties of the third optical transmission path and / or the second object (O2) within the third optical transmission path (I3) or forwarded to other parts of the device for further processing.
BezugszeichenlisteLIST OF REFERENCE NUMBERS
-
- ADCADC
- Analog-zu-Digital-Wandler, der typischerweise als Komparator ausgelegt wird.Analog-to-digital converter, which is typically designed as a comparator.
- BPBP
- Bandpassfilter, vorzugsweise zumindest aber ein Hochpassfilter.Bandpass filter, but preferably at least a high-pass filter.
- C1C1
- erster Kondensatorfirst capacitor
- C1aC1a
- zweite Koppelflächesecond coupling surface
- C1bC1b
- erste Empfängerelektrodefirst receiver electrode
- C2C2
- zweiter Kondensatorsecond capacitor
- C2aC2a
- Kompensationselektrodecompensation electrode
- C2bc2b
- zweite Empfängerelektrodesecond receiver electrode
- C3C3
- dritter Kondensatorthird capacitor
- C3aC3a
- Sendeelektrodetransmitting electrode
- C3bC3b
- erste Koppelflächefirst coupling surface
- C4C4
- vierter Kondensatorfourth capacitor
- C4aC4a
- dritte Koppelflächethird coupling surface
- C4bc4b
- vierte Koppelflächefourth coupling surface
- CTCT
- Reglerregulator
- DD
- Empfängerreceiver
- F1F1
- erster Filter (Als Filter ist insbesondere auch ein Integrator geeignet.)first filter (In particular, an integrator is also suitable as a filter.)
- FFFF
- Verzögerungsstufe, typischerweise ein Flip-Flop, oder ein erfindungsgemäßes digitales Filter Delay stage, typically a flip-flop, or a digital filter according to the invention
- GG
- Signalgenerator für das Basissendesignal (S50)Signal generator for the base transmission signal (S50)
- HH
- Sendertransmitter
- I1I1
- erste Übertragungsstrecke vom Sender (H) zum Objekt (O)first transmission path from the transmitter (H) to the object (O)
- I2I2
- zweite Übertragungsstrecke vom Objekt (O) zum Empfänger (D)second transmission path from the object (O) to the receiver (D)
- I3I3
- dritte Übertragungsstrecke vom Kompensationssender (K) zum zweiten Objekt (O2) oder zur vierten Übertragungsstrecke (I4)third transmission path from the compensation transmitter (K) to the second object (O2) or to the fourth transmission path (I4)
- I3I3
- vierte Übertragungsstrecke vom zweiten Objekt (O2), das auch die dritte Übertragungsstrecke (I3) sein kann zum Empfänger (D)fourth transmission path from the second object (O2), which may also be the third transmission path (I3) to the receiver (D)
- KK
- Kompensationssendercompensation transmitter
- L1L1
- erste Empfängerspulefirst receiver coil
- L2L2
- zweite Empfängerspulesecond receiver coil
- L3L3
- KompensationssendespuleCompensation transmitter coil
- L4L4
- Sendespuletransmitting coil
- LRLR
- ReferenzwertgeberReference value generator
- M1M1
- erster Multipliziererfirst multiplier
- M2M2
- zweiter Multiplizierersecond multiplier
- M3M3
- dritter Multipliziererthird multiplier
- OO
- Objektobject
- OO
- optionales zweites Objekt in der dritten und vierten Übertragungsstrecke (I3, I4)optional second object in the third and fourth transmission link (I3, I4)
- S0S0
- EmpfängerausgangssignalReceiver output
- S1S1
- gefiltertes Empfängerausgangssignal filtered receiver output signal
- S2S2
- verstärktes Empfängerausgangssignalamplified receiver output signal
- S3S3
- Kompensationssignalcompensation signal
- S3iS3i
- elektromagnetisches, moduliertes Kompensationssignal mit zumindest in einem Betrachtungszeitraum konstanter Amplitude.electromagnetic, modulated compensation signal with at least in a period of observation constant amplitude.
- S3sS3s
- modifiziertes elektromagnetisches Kompensationssignalmodified electromagnetic compensation signal
- S3vS3V
- KompensationsvorsignalKompensationsvorsignal
- S4S4
- Regelsignal. Das Regelsignal repräsentiert den Messwert des Messsystems in Form eines digitalen seriellen Delta-Sigma-Datenstroms.Control signal. The control signal represents the measured value of the measuring system in the form of a digital serial delta-sigma data stream.
- S4iS4i
- Vorzeichensignalsign signal
- S5S5
- Sendesignalsend signal
- S5ds5d
- Demodulationssignaldemodulation signal
- S5iS5i
- elektromagnetisches, moduliertes Sendesignal mit zumindest in einem Betrachtungszeitraum konstanter Amplitude.electromagnetic, modulated transmission signal with at least in a period of observation constant amplitude.
- S50S50
- BasissendesignalBase end signal
- S5sS5s
- modifiziertes elektromagnetisches, moduliertes SendesignalModified electromagnetic modulated transmission signal
- S5vS5v
- SendevorsignalSendevorsignal
- S6S6
- erstes Mischsignalfirst mixed signal
- S7S7
- demoduliertes Empfängerausgangssignaldemodulated receiver output signal
- S8S8
- RegelvorsignalRegelvorsignal
- S9S9
- digitales Regelvorsignaldigital control presignal
- SW1SW1
- erster Schalter first switch
- SW2SW2
- zweiter Schaltersecond switch
- V1V1
- erster Verstärkerfirst amplifier
- V2V2
- zweiter Verstärker. Der zweite Verstärker erzeugt das Sendesignal (S5) aus dem Sendevorsignal (S5v) und versorgt typischerweise den Sender (H) mit elektrischer Energie.second amplifier. The second amplifier generates the transmit signal (S5) from the transmit bias signal (S5v) and typically supplies electrical power to the transmitter (H).
- V3V3
- dritter Verstärker. Der dritte Verstärker erzeugt das Kompensationssignal (S3) aus dem Kompensationsvorsignal (S3v) und versorgt typischerweise den Kompensationssender (K) mit elektrischer Energie.third amplifier. The third amplifier generates the compensation signal (S3) from the compensation bias signal (S3v) and typically supplies the compensation transmitter (K) with electrical energy.
- vref1vref1
- Bezugspotenzial des verstärkten Ausgangssignals (S2)Reference potential of the amplified output signal (S2)
- vref2vref2
- Referenzwertreference value
- VGVG
- Vorzeichengeneratorsign generator
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---|---|
DE (1) | DE102015006174B3 (en) |
Cited By (4)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
DE102017100308B3 (en) | 2016-12-06 | 2018-05-30 | Elmos Semiconductor Aktiengesellschaft | Device and method for measuring an optical, capacitive, inductive transmission path with reduced EMC sensitivity |
DE102017100305A1 (en) | 2017-01-09 | 2018-07-12 | Elmos Semiconductor Aktiengesellschaft | Device and method for measuring an optical, capacitive, inductive transmission path by means of multiple modulation |
DE102017100306A1 (en) | 2017-01-09 | 2018-07-12 | Elmos Semiconductor Aktiengesellschaft | Device and method for measuring an optical, capacitive, inductive transmission path by means of multiple modulation |
DE102020119396B4 (en) | 2019-07-25 | 2023-11-30 | Elmos Semiconductor Se | Low-interference optical measuring device |
Citations (29)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
DE4411773C2 (en) * | 1993-07-02 | 1997-08-07 | Gerd Reime | Device for controlling a windshield wiper system |
DE4339574C2 (en) * | 1993-11-19 | 1999-07-15 | Gerd Reime | Evaluation device for signals, which were determined by a measuring arrangement for measuring or recognizing the wetting of a surface |
EP0801726B1 (en) * | 1994-09-01 | 2001-07-25 | Gerd Reime | Circuit for setting the operating point of an opto-electronic component |
EP1269629B1 (en) * | 2000-01-18 | 2003-10-08 | Gerd Reime | Opto-electronic switch which evaluates changes in motion |
EP1480015A1 (en) * | 2003-05-20 | 2004-11-24 | Gerd Reime | Method and device for measuring a modulated light signal |
EP1410507B1 (en) * | 2001-07-16 | 2004-11-24 | Gerd Reime | Optoelectronic device for detecting position and movement and method associated therewith |
EP1258084B1 (en) * | 2000-01-18 | 2005-05-25 | Gerd Reime | Device and method for evaluating a useful signal originating from a proximity sensor |
EP1671160B1 (en) * | 2003-10-08 | 2007-05-02 | Mechaless Systems GmbH | Method for determining and/or evaluating a differential optical signal |
EP1435509B1 (en) * | 2003-01-03 | 2008-01-16 | Gerd Reime | Optoelectronic measuring method and device |
EP1723446B1 (en) * | 2004-03-09 | 2008-07-30 | Gerd Reime | Access control device |
DE102007005187A1 (en) * | 2007-01-29 | 2008-09-04 | Gerd Reime | Method and device for determining a distance to a retroreflective object |
DE102005045993B4 (en) * | 2005-07-29 | 2008-11-13 | Gerd Reime | Method for measuring the time of flight |
EP2107550A2 (en) * | 2008-04-01 | 2009-10-07 | ELMOS Semiconductor AG | Device for monitoring a monitor control |
EP1747484B1 (en) * | 2004-05-19 | 2012-01-25 | Mechaless Systems GmbH | Device and method for identifying an object in or on a closable opening |
WO2012013757A1 (en) * | 2010-07-30 | 2012-02-02 | Mechaless Systems Gmbh | Opto-electronic measuring arrangement with electro-optical basic coupling |
US20120326958A1 (en) * | 2006-12-08 | 2012-12-27 | Johnson Controls Technology Company | Display and user interface |
EP1901947B1 (en) * | 2005-07-12 | 2013-01-09 | Mechaless Systems GmbH | Method and device for detecting an approaching person or object |
WO2013037465A1 (en) * | 2011-09-12 | 2013-03-21 | Reime Gerd | Optical measuring device for a vehicle and corresponding vehicle |
WO2013076079A1 (en) * | 2011-11-22 | 2013-05-30 | Elmos Semiconductor Ag | Method and measuring system for measuring distance based on the transit time of compensated pulses |
WO2013083346A1 (en) * | 2011-12-06 | 2013-06-13 | Elmos Semiconductor Ag | Method for measuring a transmission path by means of compensating amplitude measurement and the delta-sigma method and device for carrying out the method |
WO2013113456A1 (en) * | 2012-02-03 | 2013-08-08 | Mechaless Systems Gmbh | Compensation of an optical sensor via printed circuit board |
EP2016480B1 (en) * | 2006-05-01 | 2013-10-23 | Mechaless Systems GmbH | Optoelectronic device for the detection of the position and/or movement of an object, and associated method |
EP2653885A1 (en) * | 2012-04-18 | 2013-10-23 | ELMOS Semiconductor AG | Method and sensor system for measuring the transfer properties of a transfer segment of a measuring system between transmitter and recipient |
EP2679982A1 (en) * | 2012-06-28 | 2014-01-01 | ELMOS Semiconductor AG | Method and sensor system for measuring the transmission properties of a transmission path of a measuring system between transmitter and recipient |
EP2405283B1 (en) * | 2010-07-06 | 2014-03-05 | Mechaless Systems GmbH | Optoelectronic measuring assembly with a compensation light source |
WO2014096385A1 (en) * | 2012-12-21 | 2014-06-26 | Elmos Semiconductor Ag | Device for determining a property of a transmission channel between a transmitter and a receiver |
EP2594023B1 (en) * | 2010-07-16 | 2014-08-13 | Mechaless Systems GmbH | Optical user device, push button or switch |
DE102014002788A1 (en) * | 2013-02-27 | 2014-08-28 | Elmos Semiconductor Ag | Multifunctional optical micro-sensor system |
DE102014002194A1 (en) * | 2014-02-12 | 2015-08-13 | Elmos Semiconductor Aktiengesellschaft | Compensating optical microsystem |
-
2015
- 2015-05-08 DE DE102015006174.7A patent/DE102015006174B3/en active Active
Patent Citations (33)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
DE4411773C2 (en) * | 1993-07-02 | 1997-08-07 | Gerd Reime | Device for controlling a windshield wiper system |
DE4411770C2 (en) * | 1993-07-02 | 2001-03-08 | Gerd Reime | Device for controlling a windshield wiper system |
DE4339574C2 (en) * | 1993-11-19 | 1999-07-15 | Gerd Reime | Evaluation device for signals, which were determined by a measuring arrangement for measuring or recognizing the wetting of a surface |
EP0801726B1 (en) * | 1994-09-01 | 2001-07-25 | Gerd Reime | Circuit for setting the operating point of an opto-electronic component |
EP1269629B1 (en) * | 2000-01-18 | 2003-10-08 | Gerd Reime | Opto-electronic switch which evaluates changes in motion |
EP1258084B1 (en) * | 2000-01-18 | 2005-05-25 | Gerd Reime | Device and method for evaluating a useful signal originating from a proximity sensor |
EP1410507B1 (en) * | 2001-07-16 | 2004-11-24 | Gerd Reime | Optoelectronic device for detecting position and movement and method associated therewith |
EP1435509B1 (en) * | 2003-01-03 | 2008-01-16 | Gerd Reime | Optoelectronic measuring method and device |
EP1480015A1 (en) * | 2003-05-20 | 2004-11-24 | Gerd Reime | Method and device for measuring a modulated light signal |
EP1671160B1 (en) * | 2003-10-08 | 2007-05-02 | Mechaless Systems GmbH | Method for determining and/or evaluating a differential optical signal |
EP1723446B1 (en) * | 2004-03-09 | 2008-07-30 | Gerd Reime | Access control device |
EP1747484B1 (en) * | 2004-05-19 | 2012-01-25 | Mechaless Systems GmbH | Device and method for identifying an object in or on a closable opening |
EP1901947B1 (en) * | 2005-07-12 | 2013-01-09 | Mechaless Systems GmbH | Method and device for detecting an approaching person or object |
DE102005045993B4 (en) * | 2005-07-29 | 2008-11-13 | Gerd Reime | Method for measuring the time of flight |
EP2016480B1 (en) * | 2006-05-01 | 2013-10-23 | Mechaless Systems GmbH | Optoelectronic device for the detection of the position and/or movement of an object, and associated method |
US20120326958A1 (en) * | 2006-12-08 | 2012-12-27 | Johnson Controls Technology Company | Display and user interface |
DE102007005187A1 (en) * | 2007-01-29 | 2008-09-04 | Gerd Reime | Method and device for determining a distance to a retroreflective object |
EP2107550A2 (en) * | 2008-04-01 | 2009-10-07 | ELMOS Semiconductor AG | Device for monitoring a monitor control |
EP2405283B1 (en) * | 2010-07-06 | 2014-03-05 | Mechaless Systems GmbH | Optoelectronic measuring assembly with a compensation light source |
EP2594023B1 (en) * | 2010-07-16 | 2014-08-13 | Mechaless Systems GmbH | Optical user device, push button or switch |
WO2012013757A1 (en) * | 2010-07-30 | 2012-02-02 | Mechaless Systems Gmbh | Opto-electronic measuring arrangement with electro-optical basic coupling |
WO2013037465A1 (en) * | 2011-09-12 | 2013-03-21 | Reime Gerd | Optical measuring device for a vehicle and corresponding vehicle |
WO2013076079A1 (en) * | 2011-11-22 | 2013-05-30 | Elmos Semiconductor Ag | Method and measuring system for measuring distance based on the transit time of compensated pulses |
EP2602635B1 (en) * | 2011-12-06 | 2014-02-19 | ELMOS Semiconductor AG | Method for measuring a transfer route by means of compensating amplitude measurement and delta-sigma method and device for performing the method |
WO2013083346A1 (en) * | 2011-12-06 | 2013-06-13 | Elmos Semiconductor Ag | Method for measuring a transmission path by means of compensating amplitude measurement and the delta-sigma method and device for carrying out the method |
WO2013113456A1 (en) * | 2012-02-03 | 2013-08-08 | Mechaless Systems Gmbh | Compensation of an optical sensor via printed circuit board |
WO2013156557A1 (en) * | 2012-04-18 | 2013-10-24 | Elmos Semiconductor Ag | Sensor system and method for measuring the transmission properties of a transmission path of a measuring system between a transmitter and a receiver |
EP2653885A1 (en) * | 2012-04-18 | 2013-10-23 | ELMOS Semiconductor AG | Method and sensor system for measuring the transfer properties of a transfer segment of a measuring system between transmitter and recipient |
EP2679982A1 (en) * | 2012-06-28 | 2014-01-01 | ELMOS Semiconductor AG | Method and sensor system for measuring the transmission properties of a transmission path of a measuring system between transmitter and recipient |
WO2014096385A1 (en) * | 2012-12-21 | 2014-06-26 | Elmos Semiconductor Ag | Device for determining a property of a transmission channel between a transmitter and a receiver |
DE102014002788A1 (en) * | 2013-02-27 | 2014-08-28 | Elmos Semiconductor Ag | Multifunctional optical micro-sensor system |
DE102014002486A1 (en) * | 2013-02-27 | 2014-08-28 | Elmos Semiconductor Ag | Device for optical measurement of transmission path of compensating optical sensor system, has reflector changing spatial distribution of light of transmitter on receiver, and compensation window reducing intensity of light on receiver |
DE102014002194A1 (en) * | 2014-02-12 | 2015-08-13 | Elmos Semiconductor Aktiengesellschaft | Compensating optical microsystem |
Cited By (6)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
DE102017100308B3 (en) | 2016-12-06 | 2018-05-30 | Elmos Semiconductor Aktiengesellschaft | Device and method for measuring an optical, capacitive, inductive transmission path with reduced EMC sensitivity |
DE102017100305A1 (en) | 2017-01-09 | 2018-07-12 | Elmos Semiconductor Aktiengesellschaft | Device and method for measuring an optical, capacitive, inductive transmission path by means of multiple modulation |
DE102017100306A1 (en) | 2017-01-09 | 2018-07-12 | Elmos Semiconductor Aktiengesellschaft | Device and method for measuring an optical, capacitive, inductive transmission path by means of multiple modulation |
DE102017100305B4 (en) | 2017-01-09 | 2021-08-12 | Elmos Semiconductor Se | Device and method for measuring an optical, capacitive, inductive transmission path by means of multiple modulation |
DE102017100306B4 (en) | 2017-01-09 | 2021-08-12 | Elmos Semiconductor Se | Device and method for measuring an optical, capacitive, inductive transmission path by means of multiple modulation |
DE102020119396B4 (en) | 2019-07-25 | 2023-11-30 | Elmos Semiconductor Se | Low-interference optical measuring device |
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