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Die
vorliegende Erfindung betrifft die Überwachung einer Türe in einem
Flugzeug. Insbesondere betrifft die vorliegende Erfindung eine Schaltung zur Überwachung
einer Position eines Targets, beispielsweise einer Türe eines
Flugzeugs sowie ein entsprechendes Verfahren.
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In
Flugzeugen kommen eine Vielzahl von Türen zum Einsatz. Es gibt Außentüren, die
den Zutritt von außen
in den Passagierraum ermöglichen
und Frachtladetüren.
Eine ungewollt geöffnete
Tür führt zu Problemen
durch Druckabfall in der Kabine und Beschädigung der Flugzeugstruktur
durch abgerissene Türen.
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Um
unbeabsichtigtes Öffnen
der Türen
zu verhindern, werden die Türen
durch einen aufwendigen Verriegelungsmechanismus in der geschlossenen
Position gehalten. Vor dem Start muss sichergestellt sein, dass
alle Verriegelungsmechanismen in der Stellung „geschlossen und gesichert" sind. Deswegen wird
die aktuelle Position der Verriegelungen durch Näherungsschalter überwacht
und zentral ausgewertet und angezeigt.
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Diese
Näherungsschalter
sind meist als Induktivität
mit Ferritkern ausgebildet. Er wird als freischwingender Oszillator
betrieben. Wird an diesen ein magnetischer Leiter (Target), der
an der zu überwachenden
Mechanik angebracht sein kann, angenähert, verändert sich der magnetische
Widerstand der Anordnung, damit die Induktivität und damit der Oszillator
sein Schwingungsverhalten, woran eine Positionsänderung der Verriegelungen
eines Türblattes
erkannt werden kann. Der in den Induktivitäten eingesetzte Ferritkern
wird heute benötigt,
um eine ausreichende Empfindlichkeit und somit ein sicheres Erkennen
der Öffnungsposition
des Türblattes
sicherzustellen. Allerdings weisen die Ferritkerne ein hohes Gewicht
auf. Dies wirkt sich bei Flugzeugen, bei denen es auf die Gewichtseinsparung
ankommt, negativ aus.
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Aus
der
JP 62160817 A ist
eine Näherungsschaltervorrichtung
mit einem Bandpassfilter zum Erkennen einer Abnahme eines Spitzenwertes
einer Wechselstromkomponente bekannt.
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Aus
der
DE 4313084 A1 ist
ein induktiver Näherungsschalter
mit zwei Schwingkreisspulen, welche gleichsinnig in Reihe geschaltet
sind, bekannt. Darüber
hinaus beschreibt die
US 4,513,257 einen Näherungsschalter
mit einer Erkennungsspule und einer Hilfsspule, welche in Serie
mit umgekehrter Windungsrichtung verbunden sind.
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Es
ist eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung, eine verbesserte Überwachungsschaltung
zur Überwachung
einer Position eines Targets anzugeben.
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Gemäß der vorliegenden
Erfindung, wird eine Überwachungsschaltung
zur Überwachung
einer Position eines Targets angegeben. Die Überwachungsschaltung umfasst
ein induktives System. Das induktive System umfasst eine Vielzahl
von Luftspulen und eine Vielzahl von Kondensatoren. Das induktive
System ist dabei so ausgestaltet, dass in Abhängigkeit von der Entfernung
des Targets zu dem induktiven System ein Frequenzgang des induktiven
Systems verändert
wird.
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In
vorteilhafter Art und Weise umfassen die Luftspulen keine Ferritkerne
oder ähnliche
Kerne, die ein zusätzliches
Gewicht bedeuten würden.
Das induktive System ist z.B. derart ausgestaltet, dass es bevorzugt
auf magnetisch leitfähige
Targets anspricht. Dadurch kann das induktive System unempfindlich
gegenüber
Störungen
gemacht werden, die von anderen Gegenständen herrühren können, die nicht aus eisenhaltigem
Material hergestellt sind und sich in der Nähe des induktiven Systems befinden können. Außerdem kann
als Target ein billiges Eisenblech zum Einsatz kommen. In Abhängigkeit
von der Entfernung des Targets zu dem induktiven System kann sich
ein Frequenzgang in Amplitude und Mittenfrequenz des induktiven
Systems ändern.
In vorteilhafter Art und Weise kann somit eine Abbildung einer räumlichen
Größe, der
Entfernung eines Targets von dem induktiven System, in eine elektrisch
messbare und auswertbare Größe, der
geänderten
Form eines Frequenzgangs, gewandelt werden. Durch Anbringung des
Targets auf dem Türblatt
und des induktiven Systems an der Türzarge beispielsweise kann der
Abstand des Targets zu dem induktiven System dem Abstand einer geöffneten
Türe entsprechen.
Es kann somit also ermöglicht
werden, den Abstand in eine elektrisch messbare Größe zu wandeln.
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Gemäß einem
weiteren Ausführungsbeispiel der
vorliegenden Erfindung, umfasst die Überwachungsschaltung ferner
einen Sägezahngenerator und
einen Voltage Controlled Oscillator. Der Sägezahngenerator und der Voltage
Controlled Oscillator bilden einen Wobbelsender aus, der ein vorbestimmtes
Frequenzspektrum durchläuft.
Mit diesem Frequenzspektrum kann der Wobbelsender das induktive
System anregen.
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In
vorteilhafter Art und Weise kann von dem Wobbelsender ein Spannungsverlauf
mit einem bekannten Frequenzverlauf erzeugt werden. Mit diesem bekannten
Frequenzverlauf kann das induktive System angeregt werden. Das induktive
System kann jedoch den bekannten Frequenzverlauf beeinflussen. Dabei
kann ein neuer Frequenzverlauf entstehen, dessen Form von den Resonanzeigenschaften
des induktiven Systems abhängt.
Da die Entfernung des Targets von dem induktiven System die Resonanzeigenschaften
des induktiven Systems verändern
kann, kann der Frequenzverlauf von der Entfernung, die das Target
zu dem induktiven System hat, abhängen. Wird eine bestimmte Form
des Frequenzgangs erkannt, kann von ihr auf den Abstand des Targets
zu dem induktiven System geschlossen werden. Eine Bestimmung, beispielsweise
einer Türposition, kann
somit ermöglicht
werden.
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Gemäß der vorliegenden
Erfindung, umfasst die Überwachungsschaltung
für ein
Flugzeug ferner eine Auswerteeinheit, die ausgebildet ist, zumindest zwei
Frequenzen unterscheiden zu können.
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Das
induktive System kann einen bekannten Frequenzgang in Abhängigkeit
einer Targetposition beeinflussen. Es können danach neue Frequenzgänge vorliegen,
die typisch für
eine bestimmte Targetposition sein können. Eine Auswerteeinheit,
die in der Lage ist, die Amplituden von Frequenzgängen bei mehreren
Frequenzen zu unterscheiden, kann damit die Position eines Targets
bestimmen.
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Gemäß einem
weiteren Ausführungsbeispiel der
vorliegenden Erfindung, wird eine Überwachungsschaltung für ein Flugzeug
angegeben, deren Auswerteeinheit eine Vielzahl von Bandfiltern umfasst,
wobei die Mittenfrequenz eines ersten Bandfilters einer ersten Frequenz
entspricht und wobei ein Schwellwert der ersten Frequenz einer unteren Frequenz
des induktiven Systems bei einer ersten Targetposition entspricht.
Der erste Bandfilter ist ausgebildet ein erstes Signal mit der ersten
Frequenz durchzulassen. Die Mittenfrequenz eines zweiten Bandfilters
entspricht einer zweiten Frequenz, die einer Resonanzfrequenz des
induktiven Systems bei einer zweiten Targetposition entspricht.
Der zweite Bandfilter ist ausgebildet, ein zweites Signal mit der zweiten
Frequenz durchzulassen.
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In
vorteilhafter Art und Weise lassen die Filter nur Signale bestimmter
Frequenzen durch. Signale anderer Frequenzen werden im Wesentlichen
gedämpft,
so dass sie nur geschwächt
oder überhaupt nicht
am Ausgang des Filters ankommen können. D. h. dass nur ein kleiner
Ausschnitt eines Frequenzgangs, der um die Mittenfrequenz des Bandfilters liegt,
ungedämpft
durchgelassen wird. Die Frequenzgänge des induktiven Systems
können
in Abhängigkeit
von der Targetposition beeinflusst werden und können somit unterschiedlich
ausgeformt sein und sie können
bei unterschiedlichen Frequenzen eine unterschiedliche Signalstärke aufweisen.
Durch das Filtern bestimmter Bereiche des Frequenzgangs können die
interessierenden Bereiche isoliert werden. Die bei dieser Filterung
gewonnenen Signale können nachfolgenden
Systemen zur Weiterverarbeitung zugeführt werden.
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Gemäß einem
weiteren Ausführungsbeispiel der
vorliegenden Erfindung, wird eine Überwachungsschaltung für ein Flugzeug
angegeben, deren Auswerteeinheit ferner eine Vielzahl von Komparatoren
umfasst. Die Komparatoren können
Ausgangssignale in Abhängigkeit
des Vergleiches des ersten und des zweiten Signals liefern.
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Die
Signale an den Ausgängen
der Bandfilter weisen unterschiedliche Signalstärken auf. Die Signalstärken entsprechen
dabei unterschiedlich hohen Spannungen der Frequenzgänge bei
unterschiedlichen Targetpositionen. Da ein Komparator ausgebildet
ist unterschiedliche Spannungen zu vergleichen, kann festgestellt
werden, welche Spannung größer ist.
Somit können
an den Ausgängen
der Komparatoren Signale bereitgestellt werden, die mit der Entfernung
des Targets von den Luftspulen zusammenhängen.
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Gemäß einem
weiteren Ausführungsbeispiel der
vorliegenden Erfindung, wird eine Überwachungsschaltung für ein Flugzeug
angegeben, die ferner eine Anzeigeeinheit umfasst. Dabei umfasst die
Anzeigeeinheit Leuchtanzeigen, die unterschiedliche Targetpositionen
anzeigen können.
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In
vorteilhafter Art und Weise können
somit Signalzustände,
die beispielsweise an den Ausgängen
von Komparatoren anliegen, sichtbar gemacht werden. Unterschiedliche
Anzeigemuster der Leuchtanzeigen können unterschiedlichen Targetpositionen entsprechen,
wodurch es möglich
wird, schnell die Position eines Targets und somit beispielsweise
die Öffnung
einer Türe
zu erfassen. Für
einen Bediener beispielsweise, der eine Türöffnung zu überwachen hat, kann es einfacher
sein, eine Anzeige, die mit einer Türposition übereingeht, zu überwachen,
als beispielsweise einen Frequenzgang zu messen.
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Gemäß einem
weiteren Ausführungsbeispiel der
vorliegenden Erfindung, umfasst die Überwachungsschaltung für ein Flugzeug
weiter eine Alarmeinheit, wobei die Alarmeinheit bei einer bestimmten
Position des Targets einen Alarm gibt.
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In
vorteilhafter Art und Weise kann somit ein Alarm ausgelöst werden,
wenn eine bestimmte Targetposition erreicht wird. Dies kann z. B.
bei einer bestimmten Öffnungsposition
einer Türe
der Fall sein. Es könnte
wichtig sein, dass solch eine Situation erkannt wird, um ggf. die
Türe rechtzeitig
wieder schließen
zu können.
Das Auslösen
eines Alarms bei einer bestimmten Position kann es ermöglichen,
dass eine ständige Überwachung
einer Anzeige oder eines Signalverlaufes nicht vonnöten ist.
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Gemäß einem
weiteren Ausführungsbeispiel der
vorliegenden Erfindung, wird eine Überwachungsschaltung angegeben,
die ausgestaltet ist einen Öffnungszustand
einer Türe
eines Laderaums eines Flugzeugs zu überwachen.
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Bei
Flugzeugen, die zum Transport von Gütern bestimmt sind, kann es
nötig sein,
die Öffnung
einer Türe
zu überwachen.
In vorteilhafter Art und Weise kann sich durch Einsatz einer Überwachungsschaltung
gemäß der vorliegenden
Erfindung ein schneller Überblick über die Öffnungsposition
einer Türe
verschafft werden.
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Gemäß einem
weiteren Ausführungsbeispiel der
vorliegenden Erfindung, wird ein Verfahren zur Überwachung einer Position eines
Targets angegeben. Dazu wird zunächst
eine Vielzahl von Luftspulen und eine Vielzahl von Kondensatoren
bereitgestellt. Das Target wird derart an die Luftspulen angenähert, dass
sich ein Frequenzgang des induktiven Systems verändert. Diese Änderung
des Frequenzgangs kann zur Überwachung
einer Türe
ausgewertet werden.
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Vorteilhaft
lässt sich
mit diesem Verfahren beispielsweise die Öffnung einer Türe überwachen, um
so möglicherweise
rechtzeitig eingreifen zu können,
wenn sich die Türe
ungewollt öffnet.
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Die
Anwendung des Sensors ist nicht ausschließlich auf Flugzeugtüren begrenzt.
Darüber
hinaus kann sie beispielsweise in weiteren Fahrzeugen oder in immobilen
Gegenständen
eingesetzt werden.
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Im
Folgenden werden Ausführungsbeispiele der
vorliegenden Erfindung mit Verweis auf die folgenden Figuren detailliert
beschrieben.
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1 zeigt
ein Blockschaltbild einer Türüberwachungsschaltung
gemäß einem
Ausführungsbeispiel
der vorliegenden Erfindung.
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2 zeigt
ein detailliertes Blockschaltbild des induktiven Systems gemäß einem
Ausführungsbeispiel
der vorliegenden Erfindung.
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3 zeigt
ein detailliertes Blockschaltbild einer Auswerte- und Anzeigeeinheit
gemäß einem Ausführungsbeispiel
der vorliegenden Erfindung.
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4 zeigt
Frequenzgänge
des induktiven Systems bei verschiedenen Targetpositionen gemäß einem
Ausführungsbeispiel
der vorliegenden Erfindung.
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5 zeigt
Filterdurchlasskurven von zwei Bandpassfiltern gemäß einem
Ausführungsbeispiel der
vorliegenden Erfindung.
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6 zeigt
den Frequenzgang des induktiven Systems bei entferntem Target zusammen
mit den Filterdurchlasskurven gemäß einem Ausführungsbeispiel
der vorliegenden Erfindung.
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7 zeigt
den Frequenzgang des induktiven Systems bei nahem Target zusammen
mit den Filterdurchlasskurven gemäß einem Ausführungsbeispiel
der vorliegenden Erfindung.
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1 zeigt
ein Blockschaltbild einer Türüberwachungsschaltung
gemäß einem
Ausführungsbeispiel
der vorliegenden Erfindung. Das Bild zeigt vier große Funktionsblöcke, die
miteinander in Verbindung stehen. Im Einzelnen handelt es sich dabei um
den Wobbelgenerator 18, das induktive System 6,
die Auswerteeinheit 104 und die Anzeigeeinheit 106.
Der Wobbelgenerator 18 dient als Anregung für das System
und besteht aus dem Sägezahngenerator 2 und
dem Voltage Controlled Oscillator (VCO) 4. Die Auswerteeinheit 104 wird
gebildet von einem Bandfilter 8 mit Mittenfrequenz 38 (f1),
einem Bandfilter 10 mit Mittenfrequenz 40 (f2)
und einem Komparator 12. Die Anzeigeeinheit setzt sich
aus den Leuchtanzeigen 14 und 16 zusammen.
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Der
Sägezahngenerator 2 erzeugt
eine sägezahnförmige Spannung,
mit der er den VCO 4 ansteuert, worauf dieser ein vorbestimmtes
Frequenzspektrum durchläuft
und Spannungen 22 mit den entsprechenden Frequenzen erzeugt.
Dieses Frequenzspektrum wird auf das induktive System 6 geschalten.
Das induktive System 6 verändert das von dem VCO 4 angebotene
Frequenzspektrum in Abhängigkeit
der Entfernung eines Targets 20 von dem induktiven System 6.
Das induktive System 6 dient also als Sensor für die Entfernung
des Targets von dem induktiven System 6. Das induktive
System 6 ist parallel zu dem Ausgang des VCO 4 und
zu den Eingängen
der Bandfilter 8 und 10 geschalten. Somit liegen an
dem Ausgang des VCO 4 bzw. an den Eingängen der Bandfilter 8 und 10 die
selben Spannungen an. Die Bandfilter 8 und 10 bilden
zusammen mit dem Komparator 12 die Auswerteeinheit 104.
Die Bandfilter 8, 10 lassen jeweils nur ein bestimmtes
Frequenzspektrum der Eingangsspannung 22 durch. Bandfilter 8 ist
auf eine erste Frequenz 38 (f1) und Bandfilter 10 ist
auf eine zweite Frequenz 40 (f2) voreingestellt. Wenn die
Frequenz des Eingangssignals in der Nähe der Frequenz 38 (f1)
liegt, liegt am Ausgang des Bandfilters 8 ein Signal an.
Wenn die Frequenz des Eingangssignals im Bereich der Frequenz 40 (f2) liegt,
liegt am Bandfilter 10 ein Ausgangssignal an. Die Ausgangssignale
der Bandfilter 8, 10 vergleicht der Komparator 12 miteinander
und abhängig
von dem Verhältnis
der Ausgangssignale schaltet er entweder die Leuchteinheit 14 oder
die Leuchteinheit 16 ein. Die entsprechende Leuchteinheit 14, 16 kann also
zur Anzeige eines detektierten Frequenzganges verwendet werden.
Da der Frequenzgang mit dem Abstand eines Targets vom induktiven
System abhängt,
kann die Leuchteinheit 14 bzw. 16 die Position eines
Targets anzeigen. Ist das Target 20 mit einem Türblatt und
das induktive System 6 mit der Türzarge verbunden, so kann diese
Anordnung zur Überwachung
der Öffnung
einer Türe
eingesetzt werden.
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Da
die verwendeten Frequenzen in weiten Grenzen variierbar sind, kann
eine gegenseitige Beeinflussung mit anderen Systemen minimiert werden. Beispiele
solcher Systeme sind die bodengebundene Stromversorgung mit 50 Hz,
die Stromversorgung im Flugzeug mit 400 Hz oder Datenleitungen mit
12,5 Hz. Wegen der Variabilität
der Frequenzen in weiten Grenzen kann das Überwachungssystem so ausgelegt
werden, dass es weit entfernt von den ggf. störenden Frequenzen anderer Systeme
operiert. Außerdem
kann wegen der Variabilität
der Frequenzen die Auswahl der Bauelemente vereinfacht werden. Es
muss nicht auf teure Sonderanfertigungen oder Präzisionsbauteile für feste
Frequenzen zurückgegriffen
werden.
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2 zeigt
ein detailliertes Blockschaltbild des induktiven Systems 6 gemäß einem
Ausführungsbeispiel
der vorliegenden Erfindung. Das Bild zeigt den Aufbau des induktiven
Systems 6, das als Sensor zur Erkennung des Abstands eines
Targets 20 zu dem induktiven System 6 dient. Der
Sensor 6 besteht aus zwei Schwingkreisen die aus den Luftspulen 28, 30 und
den zu den Spulen parallel geschalteten Kondensatoren 24, 26 gebildet
werden. Vorteilhaft ist der Einsatz von Luftspulen 28, 30 bei Flugzeugen,
da bei Luftspulen keine Spulenkerne zur Verstärkung der Magnetfelder benötigt werden.
Diese Kerne würden
ein zusätzliches
Gewicht bedeuten und dem Bestreben beim Flugzeugbau möglichst
viel Gewicht einzusparen entgegen wirken. Bei dem Target 20 handelt
es sich um einen magnetisch leitfähigen oder eisenhaltigen Leiter,
der aus billigem Eisenblech, z. B. ST 37, gebildet sein kann.
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Am
Sensoreingang liegt die Spannung 22 an, die von dem Wobbelgenerator 18 erzeugt
wird und ebenfalls an den Bandfiltern 8 und 10 parallel
anliegt. Der Kondensator 24 und die Luftspule 28 bilden einen
ersten Schwingkreis, während
der Kondensator 26 und die Luftspule 30 einen
zweiten Schwingkreis bilden. Der erste und der zweite Schwingkreis sind
nicht miteinander über
Leitungen verbunden. Es kann lediglich zu einer magnetischen Kopplung
kommen, wenn die Luftspule 28 in der Luftspule 30 ein Magnetfeld
induziert. Der erste Schwingkreis weist eine Resonanzfrequenz f01 auf, während
der zweite Schwingkreis eine Resonanzfrequenz f02 besitzt.
Dabei ist f01 halb so groß wie f02. Die Kapazitäten der beiden Kondensatoren 24 und 26 sind
gleich groß gewählt, während die
Spule 30 den 1,4-fachen
Wert der Spule 28 besitzt. Durch Variationen der Größenverhältnisse
der Spulen 30 und 28 kann der Abstand zwischen
f01 und f02 verändert werden.
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Ist
das Target 20 in Richtung 32 weit von dem induktiven
System 6 entfernt, so steht der Sensorspannung 22 ein
Eingangswiderstand entgegen, der hauptsächlich von Kondensator 24 und
Spule 28 gebildet werden. Dieser Eingangswiderstand beeinflusst
den Frequenzgang der Spannung 22. Da Temperatureinflüsse auf
die Kapazitäten
gleich wirken, können
mit dieser Anordnung Temperatureinflüsse auf Kapazitäten kompensiert
werden. Nähert
sich das Target 20 dem induktiven System, entsteht eine stärkere Kopplung
zwischen dem ersten Schwingkreis, gebildet aus Kondensator 24 und
Luftspule 28, und dem zweiten Schwingkreis, gebildet aus
Kondensator 26 und Luftspule 30. Dadurch verändert sich
der der Spannung 22 entgegenstehende Widerstand und der
damit verbundene Frequenzgang. Der erste Schwingkreis wird durch
die stärkere
Kopplung der Schwingkreise stärker
gedämpft,
seine Bandbreite wird erhöht
und auch verschoben. Dieses Verhalten wird in 4 näher erläutert.
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3 zeigt
ein detailliertes Blockschaltbild einer Auswerte- und einer Anzeigeeinheit
gemäß einem
Ausführungsbeispiel
der vorliegenden Erfindung. Die Auswerteeinheit 104 besteht
aus dem Bandfilter 8 mit der Mittenfrequenz 38 (f1)
und dem Bandfilter 10 mit der Mittenfrequenz 40 (f2).
Diese Bandfilter lassen Signale nur in der Nähe ihrer Mittenfrequenz durch
und sind somit für
den Frequenzgang selektiv. An ihren Ausgängen sind die Anoden der Diode 50 und 52 angeschlossen
und an den Kathoden der Dioden sind die Kondensatoren 54 und 56 gegen Masse
verbunden. Diode 50 und Kondensator 54 dienen
der Glättung
und Gleichrichtung des Ausgangssignals des Bandfilters 8,
Diode 52 und Kondensator 56 dienen der Glättung und
Gleichrichtung des Ausgangssignals des Bandfilters 10.
Das Ausgangssignal des Bandfilters 8 wird nach der Glättung den
Potentiometern 58 und 70 zugeführt, durch die sich Schaltschwellen
für die
Komparatoren 80 und 82 einstellen lassen. Das
an Potentiometer 58 abgegriffene Ausgangssignal 60 liegt
an dem positiven Eingang des Komparators 82 an. Die an
Potentiometer 70 abgegriffene Spannung 62 liegt
an dem positiven Eingang 72 des Komparators 80 an.
Das geglättete
und gleichgerichtete Ausgangssignal des Bandfilters 10 wird über einen
Spannungsteiler, der aus den Widerständen 66 und 68 gebildet
wird, geführt.
Die Spannung 64, die mit Hilfe des Spannungsteilers aus
Widerstand 66 und Widerstand 68 auf eine zu den
Ausgangssignalen des Bandfilters 8 vergleichbare Größe eingestellt
wird, wird den negativen Eingängen 74 und 78 der
Komparatoren 80 und 82 zugeführt. Dadurch lassen sich die
Ausgänge
der Bandfilter 8 und 10 miteinander vergleichen
und somit Signalstärken einer
bestimmten Frequenz feststellen. Durch Veränderung der Potentiometer 58 und 70 lassen
sich verschiedene Schaltschwellen einstellen. Da die Frequenzgänge und
somit die Signalstärke
an den Ausgängen
der Bandfilter 8 und 10 von den Abständen des
Targets 20 gegenüber
dem induktiven System 6 abhängen, entsprechen die Schaltschwellen
verschiedenen Targetdistanzen. Die Ausgänge der Komparatoren 80 und 82 und
somit die Ausgänge
der Auswerteeinheit 104 sind mit der Anzeigeeinheit 106 verbunden.
Der Ausgang des Komparators 80 ist mit den Leuchteinheiten 84 und 86 verbunden,
während der
Ausgang des Komparators 82 mit den Leuchteinheiten 88 und 90 verbunden
ist. An den positiven Eingängen 72 und 76 der
Komparatoren 80 und 82 liegt ein Gleichspannungssignal
an, welches der Amplitude bei der Mittenfrequenz des ersten Bandfilters 8 entspricht.
An den Negativeingängen 74 und 78 der Komparatoren 80 und 82 liegt
ein Gleichspannungssignal an, welches der Amplitude der Spannung 22 bei
der Mittenfrequenz des Bandfilters 10 entspricht. Wenn
das Signal am positiven Eingang 72 des Komparators 80 größer als
das Signal am negativen Eingang 74 des Komparators 80 ist,
so ist der Ausgang des Komparators 80 ebenfalls positiv.
Dadurch leuchtet die Leuchteinheit 86, während die
Leuchteinheit 84 dunkel bleibt. Leuchteinheit 84 entspricht
einer Position „Fern
1", während Leuchteinheit 86 der
Position „Nah
1" entspricht. Wenn
der negative Eingang 74 des Komparators 80 ein
positiveres Signal als der positive Eingang 72 besitzt,
so ist der Ausgang des Komparators 80 negativ, wodurch
die Leuchteinheit 84 leuchtet, während die Leuchteinheit 86 dunkel bleibt.
Ist bei Komparator 82 der positive Eingang 76 positiver
gegenüber
dem negativen Eingang 78, so besitzt der Ausgang des Komparators 82 einen
positiven Wert. Dadurch leuchtet die Leuchteinheit 90, während die
Leuchteinheit 88 dunkel bleibt. Die Leuchteinheit 88 entspricht
der Position mit der Bezeichnung „Fern 2", während
die Leuchteinheit 90 der Position und der Bezeichnung „Nah 2" entspricht. Besitzt
der negative Eingang 78 des Komparators 82 gegenüber dem
positiven Eingang 76 einen positiveren Wert, so erhält der Ausgang
des Komparators 82 einen negativen Wert, wodurch die Leuchteinheit 88 leuchtet,
während
die Leuchteinheit 90 dunkel bleibt. Da der Frequenzgang
der Spannung 22 von der Targetposition des Targets 22 gegenüber dem
induktiven System 6 abhängt,
lässt sich
mit Anzeigeeinheit 106 somit eine den Abständen entsprechende
Anzeige der Leuchteinheiten 84, 86, 88 und 90 erreichen. Die
Eichung, welche der Leuchteinheiten „Fern 1", „Nah
1", „Fern 2" oder „Nah 2" bei welcher Targetposition
leuchtet kann über
die Wahl der Potentiometer 58 und 70 und dem Spannungsteiler
aus Widerstand 66 und Widerstand 68 eingestellt
werden.
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Da
lediglich die Spannungsdifferenzen betrachtet werden, ist die Schaltung
weitestgehend von der Schwankung der Versorgungsspannung unabhängig. Da
die Anzahl der benötigten
diskreten Bauelemente gering ist, lässt sich die Schaltung im Wesentlichen
mit zwei Massen-ICs,
z. B. LM 324 und LM 556, realisieren.
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4 zeigt
Frequenzgänge
des induktiven Systems bei verschiedenen Targetpositionen gemäß einem
Ausführungsbeispiel
der vorliegenden Erfindung. Das Bild zeigt ein Koordinatensystem,
an dessen Abszisse 44 die Frequenz und an dessen Ordinate 42 die
Spannung des Signals 22 aufgetragen ist. In das Koordinatensystem
eingetragen sind die beiden Frequenzgänge 34 und 36.
Frequenzgang 34 ergibt sich, wenn das Target 20 weit
von dem induktiven System 6 entfernt ist und somit nur
der Kondensator 24 und die Luftspule 28 auf die
Eingangsspannung 22 wirken. Die Resonanzfrequenz des Frequenzgangs 34 entspricht
der Resonanzfrequenz des ersten Schwingkreises, gebildet aus Kondensator 24 und 28.
Bei Annäherung
des Targets 20 an das induktive System 6 wird
der Schwingkreis gedämpft, weshalb
die Amplitude verringert wird. Gleichzeitig erhöht sich die Bandbreite und
die Mittenfrequenz bewegt sich in die Nähe der Resonanzfrequenz des Schwingkreises,
gebildet aus Kondensator 26 und Luftspule 30.
Den resultierenden Frequenzgang des Signals 22 mit einem
angenäherten
Target zeigt Kurve 36. Ebenfalls in das Diagramm eingezeichnet
sind die Frequenzen der Bandfilter 8, 10. Die
Mittenfrequenz 40 des Bandfilters 10 entspricht
der Resonanzfrequenz (f01) der Kurve 34.
Die Mittenfrequenz des Bandfilters 8 ist in 4 mit
Nr. 38 eingetragen. Die Mittenfrequenz 38 des
Filters 8 liegt nahe der unteren Eckfrequenz des Frequenzgangs 36 bei
geringster Distanz des Targets 20.
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5 zeigt
Filterdurchlasskurven von zwei Bandpassfiltern 8, 10 gemäß einem
Ausführungsbeispiel
der vorliegenden Erfindung. Das Bild zeigt auf der Ordinate 44 angetragen
die Frequenz und auf der Abszisse 42 angetragen die Spannung,
die von den Filtern 8, 10 bei bestimmten Frequenzen
durchgelassen wird. Der Verlauf der Filterdurchlasskurve 92 des Bandpassfilters 10 besitzt
die Mittenfrequenz 40. Der Frequenzverlauf 94 entspricht
der Filterdurchlasskurve des Bandfilters 8 und besitzt
die Mittenfrequenz 38. Die beiden Filterdurchlasskurven 92 und 94 überschneiden
sich, weshalb keine exakte Trennung der Frequenzen möglich ist.
Es kommt somit bei Signalen der Frequenz 40 sowohl am Ausgang
des Filters 10 als auch am Ausgang des Bandpassfilters 8 zu
einem Ausgangssignal. Allerdings ist das Signal am Ausgang des Bandpassfilters 8 bei
Frequenz 40 gegenüber
dem Signal am Ausgang des Bandpassfilters 10 stark gedämpft. Ebenso
kommt es bei Signalen der Frequenz 38 zu Aktivitäten am Ausgang
der Bandpassfilter 8 und 10, wobei das Ausgangssignal des
Bandpassfilters 10 gegenüber dem Ausgangssignal des
Bandpassfilters 8 stark gedämpft ist.
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6 zeigt
den Frequenzgang des induktiven Systems 6 bei entferntem
Target zusammen mit den Filterdurchlasskurven 92, 94 gemäß einem
Ausführungsbeispiel
der vorliegenden Erfindung. In dem Koordinatensystem der 6 ist
an der Abszisse 44 die Frequenz und an der Ordinate 42 die
Spannung des Frequenzganges bzw. der Filterdurchlasskurven gezeigt.
Die Frequenzdurchlasskurven 92 und 94 wurden in 5 erklärt. Befindet
sich das Target 20 in sehr großer Distanz zu dem induktiven
System 6, so entspricht der Frequenzgang des induktiven
Systems 6 und somit die Eingangsspannung 22 an
den Komparatoren 8 und 10 im Wesentlichen der
Kurve 34. Die Resonanzfrequenz (f01)
der Kurve 34 fällt
mit der Mittenfrequenz 40 des Bandfilters 10 zusammen.
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Der
Wobbelgenerators 18 durchläuft wiederholend das Frequenzspektrum
und regt somit das induktive System an. Das induktive System 6 verändert aufgrund
seiner Resonanzeigenschaften den Frequenzgang des von dem Wobbelgenerator 18 erzeugten
Signals 22, so dass er im Wesentlichen dem Verlauf der
Kurve 34 entspricht. Der Spannungsverlauf der Kurve 34 liegt
an den Eingängen
der Bandfilter 8 und 10 an. Aufgrund der unterschiedlichen
Filtercharakteristiken 92 und 94 der Bandfilter 10 und 8 weisen
die Ausgänge
der Bandfilter 10, 8 unterschiedliche Signalstärken auf.
Bei der Mittenfrequenz 40 des Bandfilters 10 dämpft er
das Eingangssignal am wenigsten, während das Eingangssignal von
dem Bandfilter 8 sehr stark gedämpft wird. In 6 soll das
durch die Punkte 100 und 102 symbolisiert sein. Dabei
soll der Punkt 100 dem Ausgangssignal des Bandfilters 10 bei
der Frequenz 40 entsprechen, während der Punkt 102 dem
Ausgangssignal des Bandfilters 8 bei dieser Frequenz 40 entsprechen soll.
Deshalb wird in diesem Fall das Ausgangssignal des Bandfilters 10 positiver
gegenüber
dem Ausgangssignal des Bandfilters 8 sein, wodurch das
Eingangssignal an den negativen Eingängen 78 und 74 der
Komparatoren 82 und 80 positiver gegenüber dem
Eingangssignal 62 des positiven Eingangs 72 des
Komparators 80 und des Eingangssignals 60 des positiven
Eingangs 76 des Komparators 82 ist. Deshalb entsteht
sowohl an dem Ausgang des Komparators 80 als auch an dem
Ausgang des Komparators 82 ein negatives Ausgangssignal,
wodurch die beiden Leuchteinheiten 84 („Fern 1") und 88 („Fern 2") aufleuchten und die entfernte Targetposition
signalisieren.
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7 zeigt
den Frequenzgang des induktiven Systems 6 bei nahen Targetpositionen
zusammen mit den Filterdurchlasskurven 92, 94 gemäß einem
Ausführungsbeispiel
der vorliegenden Erfindung. Das Bild zeigt ein Koordinatensystem,
in dem an der Abszisse 44 die Frequenz und an der Ordinate 42 die
Spannung angetragen ist. Die Filterdurchlasskurven 92 und 94 sind
aus 5 bekannt. Bei einer nahen Targetposition kommt
es zu einer Kopplung zwischen dem ersten Schwingkreises, gebildet
aus Kondensator 24 und Luftspule 28, und dem zweitem Schwingkreis,
gebildet aus Kondensator 26 und Luftspule 30.
Dadurch entspricht der Frequenzgang der Spannung 22 der
Kurve 36. Die Mittenfrequenz 38 des Bandfilters 8 liegt
nahe der unteren Eckfrequenz des Frequenzgangs 36. Bei
der Mittenfrequenz 38 des Bandpassfilters 8 lässt der
Bandpassfilter 8 ein anliegendes Signal 22 nahezu
ungedämpft durch,
während
der Bandpassfilter 10 das Signal weitestgehend dämpft. Die
Ausgangssignale der Bandpassfilter 8 und 10 bei
der Frequenz 38 sind in 7 mit den
Punkten 96 und 98 angedeutet. Es ist zu sehen,
dass das Ausgangssignal 96 von dem Filter 8 positiver
als das Ausgangssignal 98 des Bandpassfilters 10 ist.
Dadurch sind sowohl das Eingangssignal 62 an dem positiven
Eingang 72 des Komparators 80 und das Eingangssignal 60 am
positiven Eingang 76 des Komparators 82 positiver
gegenüber
dem Eingangssignal 64 des negativen Eingangs 74 des
Komparators 80 und des negativen Eingangs 78 des Komparators 82.
Dadurch ergibt sich sowohl an Komparator 80 als auch an
Komparator 82 ein positives Ausgangssignal. Diese positiven
Ausgangssignale bewirken, dass die Leuchteinheit 86 und
die Leuchteinheit 90, die den beiden Positionen „Nah 1" und „Nah 2" entsprechen, aufleuchten.
Somit wird erreicht, dass die nahe Targetposition von den Leuchtsignalen
angezeigt wird.
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Durch
die Potentiometer 58 und 70 lassen sich verschiedene
Schaltschwellen einstellen. Somit können noch weitere Targetdistanzen
unterschieden werden. Diese weiteren Targetdistanzen würden sich zwischen
den beiden Extrempositionen „Target
entfernt" und „Target
ganz nahe" befinden.
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Gemäß einem
Ausführungsbeispiel
der vorliegenden Erfindung wird ein Verfahren zur Überwachung
einer Türe
angegeben. Zunächst
wird ein Target 20 gegenüber einem induktiven System 6 positioniert.
Dabei ist das Target 20 an dem Element angeordnet, dessen
Position zu überwachen
ist, während das
induktive System 6 raumfest angeordnet ist. Das induktive
System 6 umfasst eine Vielzahl von Luftspulen 28, 30 und
Kondensatoren 24,26. Wird die Türe geöffnet oder
geschlossen, verändert
sich eine Distanz zwischen dem Target 20 und dem induktiven System 6.
Dementsprechend wird ein Frequenzgang 34, 36 des
induktiven Systems 6 verändert. Bei weiter Entfernung
des Targets 20 von dem induktiven System 6 entspricht
der Frequenzgang der Kurve 34, während der Frequenzgang bei
kleinster Distanz des Targets zum induktiven System 6 der
Kurve 36 entspricht. Mittels einer Auswerteschaltung 104 wird
die Änderung
des Frequenzganges ausgewertet. Dadurch wird die Position des Targets
und somit die Entriegelung und Öffnung
der Türe
erkannt und schließlich
wird diese Position von einer Anzeigeeinheit 106 zur Anzeige
gebracht.
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Ergänzend ist
darauf hinzuweisen, dass „umfassend" keine anderen Elemente
oder Schritte ausschließt
und „eine" oder „ein" keine Vielzahl ausschließt. Ferner
sei darauf hingewiesen, dass Merkmale oder Schritte, die mit Verweis
auf eines der obigen Ausführungsbeispiele
beschrieben worden sind, auch in Kombination mit anderen Merkmalen
oder Schritten anderer oben beschriebener Ausführungsbeispiele verwendet werden
können.
Bezugszeichen in den Ansprüchen
sind nicht als Einschränkung
anzusehen.