DE3041272A1 - ELECTRONIC DISTANCE METER - Google Patents
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Description
- -te -- -th -
4. Entfernungsmesser nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Auswerteschaltung (11) eine Vergleichsstufe (12), einen Sollwertsteller (13) und eine Zünd s chaltung (1k) aufwe ist.4. Distance meter according to claim 1 or 2, characterized in that the evaluation circuit (11) has a comparison stage (12), a setpoint adjuster (13) and an ignition circuit (1 k) aufwe.
5. Entfernungsmesser nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Steuerschaltung von einem programmierbaren Pestspeicher-Baustein (6) und von einem Digital/Analog-Wandler (7) gebildet ist.5. Distance meter according to one of the preceding claims, characterized in that the control circuit is formed by a programmable plague memory module (6) and by a digital / analog converter (7).
6. Entfernungsmesser nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß zwischen einem Generator (k) zur Erzeugung der weiteren Impulsfolge und dem Impulszähler (5) eine Torschaltung (3) vorgesehen ist, die einerseits vom Sendeimpuls und andererseits vom Empfangsimpuls gesteuert ist.6. Distance meter according to one of the preceding claims, characterized in that a gate circuit (3) is provided between a generator (k) for generating the further pulse train and the pulse counter (5), which is controlled on the one hand by the transmission pulse and on the other hand by the received pulse.
- JST -- JST -
Eine Regelung des Empfangsverstärkers durch die Empfangssignale wäre möglich, wenn das Tastverhältnis niedrig wäre. Gewöhnlich ist das Tastverhältnis bei Impulslaufzeit-Entfernungsmessern jedoch hoch, so daß aufgrund notwendiger Regelzeitkonstanten eine Regelung praktisch nicht möglich ist.A regulation of the receiving amplifier by the received signals would be possible if the duty cycle is low were. Usually, however, the duty cycle is high in pulse-time-of-flight rangefinders, so that due to Regulation is not practically possible due to the necessary control time constants.
(DE-OS 20 55 250)(DE-OS 20 55 250)
In der US-PS 3 725 925/ist erwähnt, daß der Empfangsverstärker zeitlich so gesteuert werden kann, daß dessen Verstärkungsfaktor während des SendeimpulsintervalIs angehoben wird.In US Pat. No. 3,725,925 / it is mentioned that the receiving amplifier can be timed so that its gain factor during the transmission pulse interval is raised.
Aufgabe der Erfindung ist es, einen Entfernungsmesser der eingangs genannten Art vorzuschlagen, mit dem eine Impulslaufzeitmessung bei kurzen Sendeimpulsen und langen Sendeimpulspausen in einem weiten Entfernungsbereich möglich ist.The object of the invention is to provide a range finder To propose of the type mentioned above, with which a pulse transit time measurement for short and long transmission pulses Transmission pulse pauses in a wide range of distances is possible.
Erfindungsgemäß ist obige Aufgabe dadurch gelöst, daß jeder Sendeimpuls eine weitere Impulsfolge auf einen Impulszähler aufschaltet, deren Impulsfolgefrequenz höher als die Frequenz der Sendeimpulsfolge ist, daß der Zählerstand an eine Auswerteschaltung geleitet ist, daß eine Steuerschaltung aus dem Zählerstand eine Steuergröße bildet, die das Quadrat des Zählerstandes und gegebenenfalls einen Korrekturwert für die Eingangsspannungsabhängigkeit des Verstärkungsfaktors umfaßt, daß die Steuergröße in eine Steuerspannung umgesetzt wird, die die Verstärkung des Empfangsverstärkers steuert, daß der Empfangsverstärker beim Empfang eines ImpulsesAccording to the invention, the above object is achieved in that Each transmission pulse switches a further pulse train to a pulse counter, the pulse train frequency of which is higher than the frequency of the transmission pulse sequence that the counter reading is passed to an evaluation circuit, that a control circuit forms a control variable from the counter reading, which is the square of the counter reading and possibly includes a correction value for the input voltage dependency of the gain factor, that the control variable is converted into a control voltage that controls the gain of the receiving amplifier, that the receiving amplifier when receiving a pulse
χ-χ-
den Impulszähler stoppt und daß beim Auftreten eines Sendeimpulses der Impulszähler zurückgesetzt ist.the pulse counter stops and that the pulse counter is reset when a transmission pulse occurs.
Dabei wird gleichzeitig mit dem Abstrahlen eines Sendeimpulses der Impulszähler eingeschaltet« Im Zuge des Hochlaufens des Zählers wird der Verstärkungsfaktor des Verstärkers proportional zum Quadrat des jeweiligen Zählerstandes erhöht. Falls die Abhängigkeit des Verstärkungsfaktors von der Eingangsspannung nichtlinear ist, wird diese Nichtlinearität bei der Erhöhung des Verstärkungsfaktors ebenfalls berücksichtigt.The pulse counter is switched on at the same time as a transmission pulse is emitted «In the course of the As the counter runs up, the gain of the amplifier is proportional to the square of the respective Counter reading increased. If the dependence of the gain factor on the input voltage is non-linear is, this non-linearity is also taken into account when increasing the gain factor.
Sobald ein Empfangsimpuls auftritt ist damit der Verstärker auf einen Verstärkungsfaktor eingestellt, der die notwendige Verstärkung des Empfangsinipulses gewährleistet. Beim Empfang des Empfangsimpulses wird der Zähler gestoppt. Der Zählerendwert ist ein Maß für die zum und vom Ziel zurückgelegte Entfernung des Impulses.As soon as a receive pulse occurs, the amplifier is there set to an amplification factor that ensures the necessary amplification of the received pulse. When the receive pulse is received, the Counter stopped. The end value of the counter is a measure of the distance traveled by the pulse to and from the target.
Die Impulsfolgefrequenz der den Zähler fortschaltenden Impulsfolge kann so gewählt werden, daß der Zähler je Einheit des Zielabstandes, ziB. je 1 dm, um "1" fortschaltet. Der Zählerendstand wird in der Auswerteschaltung ausgewertet.The pulse repetition frequency of the pulse train incrementing the counter can be chosen so that the counter will ever Unit of the target distance, e.g. 1 dm each, incrementing by "1". The final counter reading is evaluated in the evaluation circuit.
Falls der Entfernungsmesser eine ablesbare Anzeige bieten soll, ist dem Impulszähler eine digitale Anzeigeeinheit nachgeschaltet. Falls der Entfernungsmesser in einem Abstandszünder angeordnet ist, wird der Zählerstand mit einem gespeicherten Sollwert verglichen und bei Übereinstimmung die Zündung ausgelöst.If the rangefinder provide a readable display should, the pulse counter is followed by a digital display unit. If the rangefinder is in a Distance detonator is arranged, the counter reading is compared with a stored target value and if they match the ignition is triggered.
Weitere vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung ergeben sich aus der folgenden Beschreibung eines Ausführungsbeispiels. In der Zeichnung zeigen:Further advantageous refinements of the invention emerge from the following description of an exemplary embodiment. In the drawing show:
Figur 1 einen Schaltplan eines Entfernungsmessers mit einer Anzeigeeinheit als Auswerteschaltung,Figure 1 is a circuit diagram of a range finder with a display unit as an evaluation circuit,
Figur 2 eine andere Auswerteschaltung für den Entfernungsmesser undFigure 2 shows another evaluation circuit for the range finder and
Figur 3 ein Impulsdiagramm.Figure 3 is a timing diagram.
Ein Generator 1 erzeugt eine Sendeimpulsfolge, wobei die Impulsdauer kurz ist, beispielsweise im ns-Bereich liegt, und die Impulspausen lang sind, beispielsweise im s-Bereich liegen. Eine derartige Impulsfolge ist in Figur 3a gezeigt. Dem Generator 1 ist ein Sendeverstärker 2 nachgeβehaltet, der ein optoelektronischesA generator 1 generates a transmission pulse sequence, the pulse duration being short, for example in the ns range, and the pulse pauses are long, for example in the s range. Such a pulse train is in Figure 3a shown. The generator 1 is followed by a transmission amplifier 2, which is an optoelectronic one
2·
Sendebauteilybeaufschlagt. Anstelle des optoelektronischen
Sendebauteils kann auch ein im Ultraschallbereich arbeitendes elektroakustisches Sendebauteil vorgesehen sein.2 ·
Transmitter component charged. Instead of the optoelectronic transmission component, an electroacoustic transmission component operating in the ultrasonic range can also be provided.
Der Ausgang des Generators 1 ist an eine Torschaltung 3 angeschlossen, welche zwischen einem weiteren Impulsgenerator h und einem Digitalzähler 5 liegt. Der Generator h erzeugt eine Impulsfolge, deren Frequenz wesentlich höher ist als die der Sendeimpulsfolge (vgl. Figur Jb). Beim Auftreten eines Sendeimpulsee schließt dieser die Torschaltung 3 so, daß der Generator k auf den Zähler 5 aufgeschaltet ist. - 5 -The output of the generator 1 is connected to a gate circuit 3, which is located between a further pulse generator h and a digital counter 5. The generator h generates a pulse train, the frequency of which is significantly higher than that of the transmit pulse train (see FIG. Jb). When a transmission pulse occurs, this closes the gate circuit 3 so that the generator k is connected to the counter 5. - 5 -
Dem Zähler 5 ist ein programmierbarer Festepeicher-Baustein (PROM) 6 nachgeschaltet· Ein derartiger Baustein ist beispielsweise unter der Typenbezeichnung CDP 1833 C der Firma Hughes bekannt. Dem PROM 6 ist ein Digital/ Analog-Umsetzer 7 nachgeschaltet, dessen Analogausgang an denjenigen Eingang eines Empfangeverstärkers 8 angeschlossen ist, an dem sich dessen Verstärkungsfaktor einstellen läßt. Am Eingang des Empfangsverstärkers liegt ein Empfangebauteil 9, das dem Sendebauteil 3 entspricht.The counter 5 is followed by a programmable fixed memory module (PROM) 6. Such a module is known, for example, under the type designation CDP 1833 C from Hughes. The PROM 6 is a digital / Analog converter 7 connected downstream, its analog output is connected to that input of a receiving amplifier 8 at which its gain factor can be adjusted. At the input of the receiving amplifier there is a receiving component 9, which is connected to the transmitting component 3 is equivalent to.
Der Ausgang des Empfangsverstärkers ist über eine Impulsformerstufe 10 an die Torschaltung 3 so angeschlossen, daß ein Ausgangeimpuls der Impulsformerstufe 10 die Torschaltung 3 öffnet und damit die Verbindung zwischen dem Generator k und dem Zähler 5 unterbricht.The output of the receiving amplifier is connected to the gate circuit 3 via a pulse shaper stage 10 in such a way that an output pulse from the pulse shaper stage 10 opens the gate circuit 3 and thus interrupts the connection between the generator k and the counter 5.
Beim Ausführungsbeispiel nach Figur 1 ist dem Zähler eine digitale Anzeigeeinheit 11 nachgeβehaltet.In the exemplary embodiment according to FIG. 1, the counter is followed by a digital display unit 11.
Der programmierbare Festspeicher-Baustein 6 ist so programmiert, daß er aus dem jeweiligen Zählerstand eine Steuergröße bildet, die dem Quadrat des Zählerstandes proportional ist. Außerdem kann durch die Programmierung eine Abhängigkeit des Verstärkungsfaktors des Verstärkers 8 von der Empfangespannung kompensiert werden. Diese Abhängigkeit ergibt sich aus den Datenblättern eines derartigen EmpfangsVerstärkers 8 (beispielsweise TBA **00 Siemens; MC 33^0 Motorola). Die Steuergröße, die der Baustein 6 erzeugt, ist eineThe programmable read-only memory module 6 is like this programmed that it forms a control variable from the respective counter reading, which is proportional to the square of the counter reading. In addition, the programming can make the gain factor dependent of the amplifier 8 can be compensated for by the receiving voltage. This dependency results from the data sheets of such a reception amplifier 8 (e.g. TBA ** 00 Siemens; MC 33 ^ 0 Motorola). The control variable that module 6 generates is a
3OA12723OA1272
digitale Größe. Diese wird im Umsetzer 7 in einen entsprechenden Analogwert umgesetzt.digital size. This is converted into a corresponding one in the converter 7 Analog value implemented.
Es wird also während des Laufes des Zählers 5 (vgl. Figur 3d) d.h. während des Laufes des Sendeimpulses vom Sendebauteil 2' zum Ziel und zurück zum Empfangsbauteil 9 der Verstärkungsfaktor des Empfangsverstärkers ständig erhöht. Bei größeren Abständen zwischen Entfernungsmesser und Ziel trifft damit der reflektierte Impuls auf den auf einen höheren Verstärkungsfaktor eingestellten Verstärker 8 als bei kürzeren Abständen, wobei die quadratische Abnahme der Intensität des Impulses mit seiner Laufstrecke berücksichtigt ist.It is therefore during the running of the counter 5 (cf. Figure 3d) i.e. during the course of the transmission pulse from the transmission component 2 'to the target and back to the receiving component 9 the gain of the receiving amplifier increases continuously. For larger distances between the rangefinder and target, the reflected pulse hits the higher gain factor set amplifier 8 than at shorter distances, with the quadratic decrease in the intensity of the pulse is taken into account with its running distance.
Um einen möglichst einfachen Aufbau der Anzeigeeinheit zu erreichen, wird die Frequenz des Generators h so ausgelegt, daß 0,5-Impulse pro niedrigster Anzeigenstelle (dm,m) unter Berücksichtigung der Geschwindigkeit des Signalimpulses (Schallgeschwindigkeit oder Lichtgeschwindigkeit) gezählt werden. Bei akustischen Impulsen ergibt sich unter Berücksichtigung der Schallgeschwindigkeit von 330 m/s und wenn als niedrigste Stelle Dezimeter angezeigt werden sollen, eine Impulsfolgefrequenz von etwa 1,66 kHz für den Generator 4. Für Lichtimpulse ergibt sich unter Berücksichtigung der Lichtgeschwindig-In order to achieve the simplest possible construction of the display unit, the frequency of the generator h is designed so that 0.5 pulses per lowest display position (dm, m) are counted, taking into account the speed of the signal pulse (speed of sound or speed of light). In the case of acoustic pulses, taking into account the speed of sound of 330 m / s and if the lowest decimeter is to be displayed, the result is a pulse repetition frequency of about 1.66 kHz for the generator 4. For light pulses, taking into account the speed of light, the result is
keit von 3 . 10 m/s, wenn als niedrigste Stelle Meter angezeigt werden sollen, eine Frequenz von 150 MHz.ability of 3. 10 m / s if the lowest point is meters should be displayed, a frequency of 150 MHz.
Damit bei jedem Sendeimpuls der Zähler erneut von Null aus zu zählen beginnt, wird dieser in der Zeit zwischenSo that the counter starts counting again from zero with each transmission pulse, this is in the time between
·· 7 —·· 7 -
Λ.Λ.
dem Eintreffen des Empfangsimpulses und dem Auftreten des nächsten Sendeimpulses auf seinen Nullwert zurückgesetzt. Es kann hierzu die abfallende Flanke des Empfangsimpulses nach der Impulsformerstufe 10 verwendet werden. Mittels eines Zwischenspeichers kann in diesem Fall die "bis dahin fortgezählte Anzeige bis zum Auftreten des nächsten Empfangsimpulses aufrechterhalten werden.the arrival of the received pulse and the occurrence of the next transmission pulse is reset to its zero value. The falling edge of the Received pulse after the pulse shaper stage 10 is used will. In this case, the "up to then counted display" can be saved by means of a buffer memory of the next receive pulse can be maintained.
Wird zum Zurücksetzen des Zählers 5 die ansteigende Flanke des Sendeimpulses am Ausgang des Generators 1 eingesetzt, dann wird zum Schließen der Torschaltung 3 dessen abfallende Flanke ausgewertet.Is used to reset the counter 5, the increasing Edge of the transmission pulse at the output of generator 1 is used, then to close gate circuit 3, its falling edge is evaluated.
Die Schaltung nach Figur 2 kann anstelle der Anzeigeeinheit eingesetzt werden, wenn nicht die Zielentfernung angezeigt, sondern bei einer bestimmten Zielentfernung ein Zündvorgang ausgelöst werden soll. Es ist hier eine Vergleichsstufe 12 vorgesehen, die am Zähler 5 liegt und an die ein Sollwertgeber 13 anordnet ist. Der Vergleichsstufe 12 ist eine Zündschaltung Ik nachgeschaltet . Bei Übereinstimmung des Zählerstandes mit dem Sollwert wird die Zündschaltung 14 ausgelbst.The circuit according to FIG. 2 can be used instead of the display unit if the target distance is not displayed, but an ignition process is to be triggered at a specific target distance. A comparison stage 12 is provided here, which is connected to the counter 5 and to which a setpoint generator 13 is arranged. The comparison stage 12 is followed by an ignition circuit Ik . If the counter reading agrees with the target value, the ignition circuit 14 is triggered.
In Figur 3a ist eine Sendeimpulsfolge dargestellt, wobei die Sendeimpulspause etwa 2 s beträgt. Geht man davon aus, daß die Impulsfolgefrequenz des Generators k (Figur 3b) 1,65 kHz beträgt, dann werden bei einem nach 1 s eingelaufenen Empfangsimpuls (Figur 3c 1) 165Ο Empfangsimpulse in den Zähler 5 eingelaufen sein (vgl.A transmission pulse sequence is shown in FIG. 3a, the transmission pulse pause being approximately 2 s. Assuming that the pulse repetition frequency of the generator k (Figure 3b) is 1.65 kHz, then with a received pulse (Figure 3c 1) received after 1 s, 165Ο received pulses will have entered the counter 5 (cf.
Figur 3di). Dementsprechend lautet die Anzeige der Anzeigeeinheit "165,O m". Diese Anzeige ist gleich dem Abstand des Entfernungsmessers vom Ziel, da der akustische Impuls in 1 s vom Sender zum Ziel und zurück mit einer Geschwindigkeit von 330 ms gelaufen ist.Figure 3di). The display reads accordingly Display unit "165, O m". This ad is the same as that Distance of the rangefinder from the target, as the acoustic Impulse has run from the transmitter to the target and back in 1 s at a speed of 330 ms.
In Figur 3d, d1, sind die Verhältnisse für ein sich näherndes Ziel dargestellt. In Figur 3c2 und 3d2 sind die Verhältnisse für ein sich entfernendes Ziel gezeigt, Die obere Grenze der erfaßbaren Entfernung bei einem akustischen Impuls und dem genannten Sendeimpulsabstand beträgt theoretisch 330 m.In Figure 3d, d1, the relationships are for themselves approaching target shown. In Figure 3c2 and 3d2 the relationships for a retreating target are shown, The upper limit of the detectable distance in the case of an acoustic pulse and the above-mentioned transmission pulse spacing is theoretically 330 m.
Beim Einsatz von Lichtimpulsen ändern sich entsprechend der Lichtgeschwindigkeit und der dann gewählten Impulsfolgefrequenz des Generators h die Verhältnisse.When using light pulses, the conditions change according to the speed of light and the then selected pulse repetition frequency of the generator h .
Als günstig ergibt sich bei der beschriebenen Schaltung weiterhin, daß aufgrund der Digitalzählung eine Zeit-Temperatur tri ft praktisch nicht auftritt.In the circuit described, it is also advantageous that, due to the digital counting, a time-temperature practically does not occur.
Claims (3)
Dynamikbereich von 10 verarbeiten muß. _Must handle dynamic range of 10. _
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Date | Code | Title | Description |
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8139 | Disposal/non-payment of the annual fee |