DE10200539B4

DE10200539B4 - Verfahren zur Selbstüberwachung eines Gerätes zur automatischen Betätigung von Gegenständen sowie das Gerät

Info

Publication number: DE10200539B4
Application number: DE2002100539
Authority: DE
Inventors: Jonas Schuster
Original assignee: REGLOMAT AG
Current assignee: Bircher Reglomat AG
Priority date: 2001-01-11
Filing date: 2002-01-09
Publication date: 2012-04-26
Anticipated expiration: 2022-01-10
Also published as: CH696611A5; DE10200539A1

Abstract

Verfahren zur Selbstüberwachung eines Gerätes (5) zur automatischen Betätigung von Gegenständen (3) deren Zustand verändert werden kann, wobei – durch einen Oszillator (11) eines Radarmoduls (10) des Gerätes (5) Nutzsignale erzeugt werden – der Oszillator (11) durch ein, von einem im Gerät (5) enthaltenen Rechner (25) generiertes Disable-Signal (DI) ausgeschaltet wird – durch den Übergang des Oszillators (11) von seinem eingeschalteten in den ausgeschalteten Zustand ein sprunghafter Übergang des vom Oszillator (11) erzeugten Nutzsignals stattfindet – im Rechner (25) ein durch den sprunghaften Übergang des Nutzsignals bedingter Signalverlauf bei störungsfreier Funktionsweise eines zu überwachenden Bestandteils (12, 13, 15, 20) als störungsfreies Sprungsignal gespeichert ist – der im zu überwachenden Bestandteil (12, 13, 15, 20) des Gerätes (5) auftretende, durch den sprunghaften Übergang des Nutzsignals bedingte Signalverlauf dem Rechner (25) als Übergangssignal des betreffenden Bestandteils zugeführt wird – ein Vergleich der Verläufe des zugeführten...

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft ein Verfahren nach Anspruch 1 sowie ein Gerät nach Anspruch 2 zur Durchführung dieses Verfahrens.
Ein Verfahren und ein Gerät dieser Gattung sind bereits bekannt und sie sind beispielsweise in der EP 0 411 234 A1 offenbart. Dieses vorbekannte Gerät kann als Signalgeber zur Betätigung von automatischen Türen verwendet werden. Dieses Gerät umfasst einen ersten Oszillator, welcher ein hochfrequentes Nutzsignal erzeugt und an eine Gunn-Diode abgibt. Diese Diode funktioniert als Sender des Gerätes und sie ist im Inneren einer Hohlleiterantenne angeordnet. Das vorbekannte Gerät umfasst ferner einen zweiten Oszillator, welcher ein Testsignal mit einer Frequenz im Bereich von 20 kHz erzeugt. Die Parameter dieses zweiten Signals sind im Voraus bekannt und dieses Testsignal wird auf das der Gunn-Diode zugeführte Nutzsignal aufmoduliert, sodass die Gunn-Diode ein moduliertes Signal gegen das allfällig zu detektierende Objekt hin aussendet. Das reflektierte und durch das Empfängerteil des Radargerätes empfangene Signal ist folglich auch aus dem Nutzsignal und dem darauf aufmodulierten Testsignal zusammengesetzt. Dieses modulierte, empfangene Signal wird im elektronischen Teil des vorbekannten Gerätes ausgewertet. Falls das Testsignal ausbleibt, so wird dies im vorbekannten Gerät entweder als die Folge einer Störung im elektronischen Teil des Gerätes oder als Anwesenheit eines Objektes im durch das Radargerät überwachten Raum interpretiert.
Das vorbekannte Gerät muss zwei Oszillatoren aufweisen, um das Nutzsignal und das Testsignal erzeugen zu können. Außerdem ermöglicht dieses vorbekannte Gerät nur die Feststellung, ob das Testsignal an bestimmter Stelle der elektronischen Anordnung vorhanden ist oder nicht. Für eine erhöhte Sicherheit des Betriebes solcher Geräte wäre es jedoch erforderlich, mehr über die Art des allfälligen Fehlers bzw. der allfälligen Störung zu erfahren. In seiner Einfachheit ist das vorbekannte Gerät für solche sowie für weitere Arten von Ermittlungen nicht geeignet.
Abschließend wird außerdem auf die US 4,660,024 A verwiesen. Dort wird um den Betrieb eines Einbruchsmelders zu überwachen ein Überwachungsstromkreis, der parallel an einen Teil einer elektronischen Erfassungsvorrichtung angeschlossen ist, um jeden Ausfall des überwachten Stromkreises zu melden, beschrieben. Es handelt sich um eine Redundanzüberwachungsvorrichtung mit Teilprüfung, die die störungsfreie Funktion der Komponenten prüft, die sich oberhalb des Anschlusspunktes des Überwachungsstromkreises befinden. Der gesamte Teil des Meldestromkreises einschließlich der Verarbeitung des Erfassungssignals, seiner Aufbereitung und der Erzeugung des Ausgangssignals wird nicht überwacht, ebenso wenig wie die Funktion des Überwachungsstromkreises selbst, der ebenfalls nicht vor einem Ausfall geschützt ist.
Die Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, ein Verfahren und ein Gerät zur Verfügung zu stellen, dass es dem Nutzer ermöglicht durch den Oszillator eine Prüfung durchzuführen. Hierbei soll durch einen Vergleich von vorher gespeicherten Signalverläufen von Gerätebestandteilen mit tatsächlichen Signalverläufen von Gerätebestandteilen bei einem bewussten Ausschalten des Oszillators auf mögliche Störungen von Bestandteilen des Gerätes geschlossen werden.
Nachstehend werden Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung anhand der beiliegenden Zeichnungen näher erläutert. Es zeigt:
1 perspektivisch eine Wand, in welcher eine automatische Tür ausgeführt ist, wobei der Betrieb dieser Tür durch das vorliegende Gerät steuerbar ist, 2 ein Blockschaltbild des vorliegenden Gerätes,
3 ein Blockschaltbild eines Planarsensors, welcher einen der Bestandteile des Gerätes nach 1 ist,
4 ein Blockschaltbild einer Verstärkerstufe, welche an einen der Ausgänge des Planarsensors gemäß 3 angeschlossen ist,
5 ein Blockschaltbild einer Endstufe, welche einen weiteren der Bestandteile des vorliegenden Sensors darstellt,
6 ein Zeitdiagramm, welches die Arbeitsweise des Gerätes veranschaulicht, und
7 ein Blockschaltbild, welches eine Schaltungsanordnung zur Prüfung der Verstärkerstufe gemäß 4 zeigt.
1 zeigt perspektivisch eine Wand 1, in welcher eine Öffnung 2 ausgeführt ist. Im oberen Bereich der Wandöffnung 2 befindet sich das vorliegende Gerät 5. Dieses Gerät 5 arbeitet auf Radarbasis. In 1 ist auch ein Bereich 6 jenes Raumes vor der Wandöffnung 2 schematisch angedeutet, welcher durch eine Wellen 7 überwacht werden kann, welche das Gerät 5 aussendet. Die Wandöffnung 2 kann mit Hilfe einer Tür 3 verschlossen sein. Es kann sich beispielsweise um eine einflüglige Schiebetür 3 handeln, welche als eine automatische Tür für Flucht- und Rettungswege dient. Das vorliegende Gerät 5 kann insbesondere als Öffnungs-Impulsgeber für Türen 3 dienen.
Bekanntlich können Türen im Prinzip zwei Zustände einnehmen, nämlich den offenen Zustand und den geschlossenen Zustand. Der offene Zustand der Tür 3 wird für den vorliegenden Fall als der sichere Zustand bezeichnet. Dies deswegen, weil die Wandöffnung 2 dabei offen ist und weil die betroffenen Personen durch die Wandöffnung 2 flüchten und sich dadurch in Sicherheit bringen können. Wenn die Tür 3 geschlossen ist, dann wird nachstehend vom Betriebszustand der Tür gesprochen. Dies deswegen, weil die geschlossene Tür voraussetzt, dass sich das vorliegende Gerät im Betrieb befindet, wobei dieser Betrieb ohne Störung verlaufen muss. Entsteht eine Störung im Betrieb des Gerätes, so soll die Tür 3 nach geltenden Sicherheitsvorschriften in ihren sicheren Zustand, d. h. in ihre offene Stellung überführt werden. Das vorliegende Gerät ist ferner so ausgeführt, dass es die Art der Störung selbst erkennen kann und dass es die zur Überführung der Tür in ihren sicheren Zustand erforderlichen Maßnahmen selbst einleiten und durchführen kann. Dies erfolgt insbesondere dann, wenn ein Fehler in einem der sicherheitsrelevanten Bestandteile des Gerätes festgestellt wird.
Das vorliegende Gerät 5 (2) umfasst unter anderem ein Radarmodul 10 (3), welches als ein sogenannter Planarsensor ausgeführt sein kann. Dieser kann beispielsweise ein sogenannter ”Planarer K-Band Sensor” sein, welcher abgekürzt als PKS bezeichnet werden kann. An die Ausgänge S1 und S2 des Radarmoduls 10 ist eine Einrichtung angeschlossen, welche unter anderem auch so ausgeführt ist, dass sie die Mittel zum Antrieb der Tür 3 steuern kann, und zwar in Abhängigkeit vom durch das Objekt reflektierten Signal. Ferner ist diese Einrichtung auch so ausgeführt, dass sie aufgrund der an den Ausgängen S1 und S2 des Radarmoduls 10 erscheinenden Signale feststellen kann, ob das Modul 10 defekt ist oder nicht. Schließlich kann diese Einrichtung auch so ausgeführt sein, dass sie außer dem Radarmodul 10 auch weitere Bestandteile des vorliegenden Gerätes auf ihre Funktionstüchtigkeit überwachen kann. Die genannte Einrichtung umfasst unter anderem auch einen Rechner 25.
Das Radarmodul 10 (3) enthält einen Oszillator 11, welcher ein Nutzsignal erzeugen kann, Die Frequenz der Schwingungen, welche der Oszillator 11 erzeugt, kann beispielsweise 24,125 GHz betragen oder sie kann in diesem Frequenzbereich liegen. Zweckdienlich ist es, wenn der Oszillator 11 so aufgebaut ist, dass er ausschließlich auf der genannten Frequenz schwingen kann. Eine Veränderung der Werte seiner Bauteile führt dazu, dass das Ausgangssignal des Oszillators 11 vollständig verschwindet.
Der Oszillator 11 ist in einer an sich bekannten Weise so ausgeführt, dass seine Arbeitsweise bzw. sein Betrieb steuerbar ist. Dies bedeutet, dass die Erzeugung des hochfrequenten Nutzsignals durch den Oszillator 11 wahlweise unterbrochen werden kann. Diese Funktion des Oszillators 11 ist in 3 als durch einen Unterbrecher 9 verursacht angedeutet, welcher dem Oszillator 11 vorgeschaltet ist. In der Tat führt jedoch der Rechner 25 unter anderem auch die Funktion des Unterbrechers 9 der Funktion des Oszillators 11 aus, indem dieser Rechner 25 entsprechende Steuersignale DI über die bereits genannte Steuerleitung unter anderem auch an den Oszillator 11 liefert. Der in 3 gezeigte mechanische Unterbrecher 9 stellt somit nur ein Symbol für die genannte Steuerfunktion des Rechners 25 dar.
Um die Vorgänge bei der Prüfung der Funktionstüchtigkeit dieses Gerätes leichter verstehen zu können, erfolgt die Beschreibung der Arbeitsweise des Gerätes 5 unter Bezug auf den mechanisch ausgeführten Unterbrecher 9 im Radarmodul 10. Es versteht sich jedoch, dass auch eine Ausführung des vorliegenden Gerätes möglich wäre, bei der ein solcher Unterbrecher 9 wirklich vorhanden ist. Dieser Unterbrecher 9 wäre in einem solchen Fall allerdings ein elektronischer Unterbrecher, welcher durch den Rechner 25 steuerbar ist. Ein solcher Unterbrecher 9 ist als eine durch den Rechner 25 steuerbare Schaltstufe ausgeführt, welche unter anderem einen Transistor samt weiteren, für den Betrieb dieses Transistors als Schalter erforderlichen Bauelementen, wie Widerstände und Kondensatoren umfasst.
Der abgebildete mechanische Unterbrecher 9 weist Kontaktstücke 91 und 92 auf, welche mit Hilfe eines Kontaktarmes 93 miteinander elektrisch leitend verbunden werden können. Das erste Kontaktstück 91 ist an eine Steuerleitung DI angeschlossen. Das zweite Kontaktstück 92 ist an einen Steuereingang des Oszillators 11 angeschlossen. Die Stellung des Kontaktarms 93 wird ebenfalls durch das Steuersignal DI gesteuert. Beim Ausfall dieses Unterbrechers 9 wird der Oszillator 11 nicht mehr mit Spannung versorgt und er liefert kein HF-Signal mehr.
Der Oszillator 11 ist an den Eingang eines unsymmetrischen Kopplers 12 angeschlossen. Dieser Koppler 12 ist in einer an sich bekannten Weise als eine Weiche ausgeführt, welche das zugeführte Signal in zwei ungleich große Teilsignale U und 0 teilt. Diese Teilsignale U und 0 werden an zwei Ausgänge des Kopplers 12 verteilt. Der erste bzw. größere Leistungsanteil U (ca, 16 dBm) des geteilten Signals erscheint am Ausgang U des Kopplers 12 und wird dann in eine Sendeantenne 13 des vorliegenden Gerätes 5 eingespeist, welche an diesen Ausgang U angeschlossen ist. Der zweite Ausgang 0 des Kopplers 12 ist an einen ersten Eingang eines Hybridgliedes 15 angeschlossen, sodass der zweite Anteil 0 (ca. 10 dBm) des durch den Oszillator 11 erzeugten Nutzsignals zum ersten Eingang des Hybridgliedes 15 gelangen kann. Der Koppler 12 weist geätzte Induktivitäten und Kapazitäten auf. Ferner weist der Koppler 12 Widerstände auf, welche jedoch bloß zur Leistungsanpassung dienen. Bei veränderter Anpassung, beispielsweise wegen veränderten Werten, reißt das 24 GHz-Signal ab.
Die Antennen 13 und 14 sind als geätzte Leiterbahnen auf einer Trägerplatte (nicht dargestellt) ausgeführt. Aufgrund der Geometrie der jeweiligen Leiterbahnen erhält die betreffende Antenne 13 bzw. 14 die gewünschte Richtwirkung. Die durch die Sendeantenne 13 gerichtet gesendeten Wellen können von einem Objekt (nicht dargestellt) im Bereich des Strahlenkegels 7 (1 Reflektiert werden. Diese reflektierten Wellen werden durch die zweite Antenne nämlich durch die Empfangsantenne 14 des Radarmoduls 10 empfangen und einem zweiten Eingang des Hybridgliedes 15 als ein reflektiertes Signal R zugeführt. Das Fehlen einer Antenne 13 bzw. 14 verunmöglicht aufgrund der Fehlanpassung das Schwingen des Oszillators 11.
Das Hybridglied 15 kann als ein geätzter Koppler mit einem Anpassungswiderstand (nicht dargestellt) ausgeführt sein. Ein falscher Wert dieses Abschlusswiderstandes führt zur Fehlanpassung und liefert denselben Effekt wie fehlende Empfangsantenne 14. Das Hybridglied 15 ist in einer an sich bekannten Weise so gestaltet, dass es etwa wie eine Weiche bzw. wie ein Verteiler funktioniert. Diese Ausbildung des Hybridgliedes 15 verursacht, dass die den beiden Eingängen des Hybridgliedes 15 zugeführten Signale O und R in den jeweiligen Ausgang des Hybridgliedes 15 gelangen. Ferner ist das Hybridglied 15 so ausgebildet, dass das empfangene reflektierte Signal R durch die Leitung O zum Koppler 12 nicht gelangen kann. Schließlich ist das Hybridglied 15 auch so ausgeführt, dass die empfangenen Signale 0 und R in diesem Glied 15 mit dem vom Oszillator 11 erhaltenen Signal 0 demoduliert werden.
An einen ersten Ausgang des Hybridgliedes 15 ist ein erster Mischer 16 angeschlossen, welcher zumindest eine Mischerdiode enthält. An einen zweiten Ausgang des Hybridgliedes 15 ist der Eingang einer Umwegleitung 17 angeschlossen, an deren Ausgang ein zweiter Mischer 18 angeschlossen ist. Dieser zweite Mischer 18 enthält ebenfalls zumindest eine Mischerdiode. Die Umwegleitung 17 kann die Phase des vom zweiten Ausgang des Hybridgliedes 15 gelieferten Signals um 90 Grad gegenüber jenem Signal drehen, welcher am ersten Ausgang des Hybridgliedes 15 erscheint und welches dem ersten Mischer 16 zugeführt werden kann.
Der Mischer erzeugt durch Addition bzw. Subtraktion der Oszillatorfrequenz 0 und des empfangenen Signals R das gewünschte Dopplersignal. Damit eine Richtungserkennung erreicht werden kann, sind zwei Mischer vorhanden welche mit dem phasenverschobenen Signal arbeiten. Die aktiven Komponenten des Mischers sind die Dioden. Sind beide Dioden intakt, so wird ein gleichspannungsfreies Ausgangssignal erzeugt, welches sowohl beide Eingangsfrequenzen als auch deren Summen und Differenz enthält. Da diese Signale frequenzmäßig weit auseinander liegen, können diese mit einem einfachen Tiefpassfilter problemlos getrennt werden. Wird eine der Mischerdioden unterbrochen, so enthält das Ausgangssignal nur noch negative bzw. positive Signalanteile, obwohl die Mischerfunktion eigentlich noch gegeben wäre. Da dieses Signal jedoch einen Gleichspannungsanteil enthält, wird der nachfolgende DC-Verstärker übersteuert und liefert GND oder +VCC. Wird eine der Mischerdioden kurzgeschlossen, so enthält das Ausgangssignal keine niederfrequenten Anteile mehr, sondern es sind lediglich noch die beiden Eingangssignale vorhanden, nicht aber deren Summe und Differenz. Hinter dem Tiefpassfilter werden in diesem Fall also keine Signalanteile mehr sichtbar sein.
Nach der Mischung der Signale 0 und R in den Mischern 16 und 18 erscheinen an den Ausgängen S1 und S2 des Radarmoduls 10 somit zwei Dopplersignale, deren Phase um 90 Grad verschoben ist. Das Vorzeichen der Phasenverschiebung bei diesen Dopplersignalen ist von der Bewegungsrichtung des sich im Empfangsbereich 6 bzw. 7 des Gerätes 5 bewegenden Objektes abhängig. Das Radarmodul 10 umfasst auch eine Versorgungsquelle 8, welche die Bestandteile des Radarmoduls 10 mit elektrischer Energie versorgt.
Das niederfrequente Mischersignal wird über Dioden (nicht dargestellt) mit einem DC-Offset von etwa 0,2 V versehen. An den Ausgang des jeweiligen Mischers 16 bzw. 18 ist je ein NF-Verstärker 19 angeschlossen, in welchen eine Verstärkung um 21 dB erfolgt. Danach wird das Signal resistiv ausgekoppelt und der Ausgang des betreffenden NF-Verstärkers 19 stellt einen der Ausgänge S1 bzw. S2 des Radarmoduls 10 dar. Ein Defekt eines beliebigen Bauteiles in der Verstärkerstufe 19 führt zu einem Anstieg des Verstärkungsfaktors auf Unendlich bzw. dessen Abfall auf 0. Beide Fälle werden erkannt, da die Ausgangsspannung des Moduls im Normalbetrieb nie so nahe an die Versorgungsspannung heranreichen kann. Ein Defekt der Kopplerdiode führt wegen dem fehlenden DC-Offset zu demselben Fehlerbild (Ausgangsspannung = 0).
Je eine Verstärkungsgruppe 20 ist an einen der genannten Ausgänge S1 und S2 des Radarmoduls 10 angeschlossen. Diese zwei Verstärkungsgruppen 20 sind im vorliegenden Fall gleich ausgebildet. Das Blockschaltbild einer dieser Verstärkungsgruppen 20 ist in 4 gezeigt. Die Amplitude der Dopplersignale S1 und S2 wird durch die jeweilige Verstärkungsgruppe 20 von etwa 5 mV auf etwa 2,5 V verstärkt.
Die jeweilige Verstärkungsgruppe 20 umfasst ein Bandpassfilter 21, dessen Eingang an einen der Ausgänge S1 bzw. S2 des Radarmoduls 10 (PKS) angeschlossen ist. An den Ausgang dieses Bandpassfilters 21 ist ein erster Verstärker 22 angeschlossen, wobei an den Ausgang dieses Verstärkers 22 ein Hochpassfilter 23 angeschlossen ist. An den Ausgang dieses Hochpassfilters 23 ist ein zweiter Verstärker 24 angeschlossen.
Die jeweilige Verstärkungsgruppe 20 weist ferner Entnahmestellen für Signale, welche für den Betrieb des vorliegenden Gerätes von Bedeutung sind. Eine erste solche Entnahmestelle E1 befindet sich am Ausgang des zuletzt genannten zweiten Verstärkers 24. Dieses Signal E1 kann als dynamisch bezeichnet werden. Dieses dynamische Signal E1 dient zur Objektdetektion und es liefert Auskunft über schnellere Bewegungen des Objektes, die eine geringe Amplitude aufweisen. Aufgrund der Phasenlage der Signale E1 am Ausgang der zweiten Verstärker 24 der beiden Verstärkungsgruppen 20 kann entschieden werden, ob sich das Objekt im überwachten Bereich 6 auf das Radarmodul 10 zu oder von diesem weg bewegt.
Eine zweite Entnahmestelle E2 befindet sich zwischen dem ersten Verstärker 22 und dem Hochpassfilter 23 und dieses Signal E2 kann als statisch bezeichnet werden. Dieses statische Signal E2 liefert Auskunft über langsamere Bewegungen des Objektes und es kann zur Realisierung von sogenannten Komfortfunktionen verwendet werden. Dieses statische Signal E2 ist beispielsweise dann wirksam, wenn die Tür 3 länger offen gehalten werden soll, weil sich eine Person durch die Tür 3 nur langsam bewegt. Eine dritte Entnahmestelle E3 befindet sich am Eingang des Bandpassfilters 21 bzw. am betreffenden Ausgang S1 oder S2 des Radarmoduls 10. Dieses dritte Signal E3 kann zur Messung des DC-Offsets im Radarmodul 10 verwendet werden. Über diesen Ausgang E3 kann ein Test der Funktionstüchtigkeit des Radarmoduls 10 durchgeführt werden. Denn an diesem Ausgang E3 kann beispielsweise erkannt werden, ob ein hochfrequentes Signal im Radarmodul 10 erzeugt wird oder nicht.
Der bereits erwähnte Rechner 25 kann beispielsweise ein Microcontroller sein, welcher unter anderem zum Empfang und zur Verarbeitung der durch die Verstärkerstufen 20 gelieferten Signale E1 bis E3 ausgebildet ist. Die CPU des Rechners 25 wertet ferner unter anderem die durch das Radarmodul 10 gelieferten Signale S1 und S2 aus. Das Anwenderprogramm in der CPU führt einerseits die Berechnungen und Entscheidungen zur Generierung der korrekten Ausgangssignale aus. Andererseits prüft die CPU ununterbrochen die Funktion des Prozessors sowie die Plausibilität der Signale. Wird dort ein Fehler festgestellt, so wird der Gegenstand, z. B. die Tür 3, in ihren sicheren Zustand überführt, d. h. geöffnet.
Die CPU des Rechners 25 ist zur Abgabe komplementärer Ausgangssignale Q1 und Q2 an zwei ihrer Ausgänge ausgebildet. Die CPU dieses Rechners 25 liefert im Normalbetrieb, d. h. wenn die Tür 3 geschlossen ist und geschlossen bleiben soll, die zwei komplementären Signale Q1 und Q2 mit einer Frequenz Von ca. 4 kHz an ihren genannten Ausgängen Q1 und Q2 ab. Diese beiden Signale Q1 und Q2 werden verstärkt, wobei dies mit Vorteil in demselben IC erfolgt. Der Rechner 25 weist noch einen weiteren Ausgang auf, an welchen eine Leitung DI angeschlossen ist. Der Rechner 25 speist in diese Leitung DI Steuersignale ein, welche die Prüfung der einzelnen Bestandteile des vorliegenden Gerätes veranlassen.
Die an das Radarmodul 10 angeschlossenen Auswertungseinrichtung umfasst ferner eine Endstufe 30 (5), welche so ausgeführt ist, dass sie eine Schnittstelle zu einer Vorrichtung zur Steuerung des Zustandes des Gegenstandes mit veränderbarem Zustand, z. B. der Tür 3 darstellt. Die Endstufe 30 enthält Verstärker 31 und 32, wobei der Signaleingang eines dieser Verstärker 31 an einen der Ausgänge Q1 des Rechners 25 angeschlossen ist. Der Signaleingang des zweiten Verstärkers 32 ist an den zweiten Ausgang Q2 des Rechners 25 angeschlossen. An einen Steuereingang des jeweiligen Verstärkers 31 bzw. 32 ist die Steuerleitung DI vom Rechner 25 ebenfalls angeschlossen.
Der Ausgang des jeweiligen. Verstärkers 31 bzw. 32 ist über eine eigene Leitung READBACK an einen der weiteren Eingänge des Rechners 25 angeschlossen. Der Ausgang des jeweiligen Verstärkers 31 bzw. 32 ist ferner über ein eigenes AC-Koppelglied 33, beispielsweise über einen Kondensator, an einen der Eingangspole eines Brückengleichrichters 34 angeschlossen. Die Ausgangspole des Brückengleichrichters 34 können an die Vorrichtung (nicht dargestellt) zur Steuerung des Zustandes des Gegenstandes mit veränderbarem Zustand, z. B. der Tür 3, angeschlossen sein. Diese Steuervorrichtung (nicht dargestellt) kann beispielsweise ein Relais sein.
Nur wenn die beiden Signale Q1 und Q2 vom Rechner 25 an den Eingangspolen des Gleichrichters 34 vorhanden sind und nur wenn diese Signale eine Phasenverschiebung von ca. 180 Grad aufweisen, ist am Ausgang des Gleichrichters genügend Energie vorhanden, welche die nachgeschaltete Stufe eines nachgeschalteten Adapters ansteuern kann.
Die Auswertungseinrichtung umfasst ferner eine Vorrichtung 35 zur Überwachung des Betriebes des vorliegenden Gerätes 5 bzw. des Radarmoduls 10. Ein. Eingang dieser Überwachungsvorrichtung 35 ist an die Steuerleitung DI des Rechners 25 angeschlossen. Der Ausgang der Überwachungsvorrichtung 35 ist über ein Verzögerungsglied 36 an einen weiteren Eingang EV des Rechners 25 angeschlossen. Der genannte Ausgang der Uberwachungsvorrichtung 35 ist außerdem an den bereits erwähnten Steuereingang DI der Verstärker 31 und 32 in der Endstufe 30 direkt angeschlossen.
Solange die Kontaktstücke 91 und 92 des Unterbrechers 9 durch den Kontaktarm 93 miteinander nicht verbunden sind, d. h. solange dieser Unterbrecher 9 nicht leitend ist (3), kann kein Disable-Signal DI zum Steuereingang des Oszillators 11 geführt werden. Folglich kann der Oszillator 11 arbeiten und das genannte hochfrequente Nutzsignal erzeugen, welches in der bereits beschriebenen Weise unter anderem auch an die Sendeantenne 13 abgegeben wird.
Wenn der Unterbrecher 9 leitend wird, d. h. wenn der Kontaktarm 93 die Kontaktstücke 91 und 92 miteinander verbindet, dann wird das Disable-Signal DI vom Rechner 25 zum Oszillator 11 geführt, welches eine Unterbrechung in der Erzeugung des Nutzsignals durch den Oszillator 11 verursacht. Während dieser Zeitspanne DI wird das Nutzsignal weder an die Sendeantenne 13 noch an das Hybridglied 15 und somit auch nicht an die weiteren an das Hybridglied 15 direkt und indirekt angeschlossenen Bestandteile des vorliegenden Gerätes 5 geliefert.
Die genannten Zustände des Oszillators 11 sind anhand einer Linie B in einem Zeitdiagramm schematisch dargestellt, welches sich in 6 befindet. Die Linie B weist einen ersten Abschnitt EN auf, welcher eine Zeitspanne repräsentiert, während welcher der Unterbrecher 9 nicht leitend ist und während welcher der Oszillator 11 somit das Nutzsignal erzeugen und sowohl an die Sendeantenne 13 als auch an das Hybridglied 15 und die an dieses Glied 15 angeschlossenen Bestandteile des Gerätes 5 liefern kann. Auf diese Zeitspanne EN folgt eine Zeitspanne DI, welche eine Zeitspanne repräsentiert, während welcher der Unterbrecher 9 leitend ist. Während dieser Zeitspanne DI wird das Disable-Signal zum Oszillator 11 geführt, sodass dieser kein Nutzsignal erzeugen und liefern kann.
Für die vorliegende Erfindung ist der Übergang vom eingeschalteten Zustand des Oszillators 11 in seinen ausgeschalteten Zustand von grundlegender Bedeutung. Dieser Übergang ist durch eine Flanke F eines Sprunges zwischen den zwei genannten Betriebszuständen des Oszillators 11 in 6 schematisch angedeutet. Von dem Moment an, in welchem der Oszillator 11 aufhört, das Nutzsignal zu erzeugen und zu liefern, sind die an den Oszillator 11 direkt und indirekt angeschlossenen Bestandteile des vorliegenden Gerätes 5 gezwungen, von ihrem Betriebszustand, in welchem sie die Signale verarbeitet haben, in ihren Außer-Betrieb-Zustand überzugehen, in dem sie kein Nutzsignal verarbeiten. Die Signale, welche am Ende der Verarbeitung des Nutzsignals auftreten, stellen quasi eine Fortsetzung des Nutzsignals dar und solche Sprungsignale werden dem Rechner 25 auf gleichem Weg wie die Nutzsignale S1 und S2 zugeführt.
Da die Konstruktion der einzelnen Bestandteile dieses Gerätes 5 bekannt ist, ist auch der Verlauf bzw. sind auch die Parameter des sprunghaften Überganges des jeweiligen Bestandteiles dieses Gerätes 5 von seinem Betriebszustand in seinen Außer-Betrieb-Zustand im voraus bekannt, wenn diese Bestandteile ordentlich funktionieren, d. h. solange es keine Störung oder keinen Fehler in diesen gibt. Dieser bekannte Verlauf des Sprungsignals bzw. des sprunghaften Überganges ist für den jeweiligen Bestandteil des vorliegenden Gerätes im Rechner 25 gespeichert.
Nachdem der Rechner 25 das Disable-Signal DI begann zu generieren und an seinem betreffenden Ausgang abzugeben, vergleicht der Rechner 25 den Verlauf der erhaltenen Übergänge der einzelnen Bestandteile des Gerätes 5 mit dem für den betreffenden Bestandteil gespeicherten Verlauf seines Sprungsignals. Wenn es eine Differenz zwischen dem gespeicherten Sprungsignal und dem zugeführten Sprungsignal gibt, so wird angenommen, dass es eine Störung im betreffenden Bestandteil des Gerätes gibt. Aufgrund dieser Feststellung kann der Rechner 25 die bereits besprochene Überführung des Gegenstandes, z. B. der Tür 3, in ihren sicheren Zustand veranlassen. Falls es keine Differenz zwischen dem gespeicherten Sprungsignal und dem vom überwachten Gerätebestandteil zugeführten Sprungsignal gibt, so wird angenommen, dass es keine Störung im betreffenden Bestandteil des Gerätes gibt.
Nächstem die für die Prüfphase DI vorgesehene Zeitspanne ablief, beendet der Rechner 25 die Generierung des blockierenden Signals DI, sodass der Oszillator 11 beginnt, das Nutzsignal wieder zu generieren und das Gerät 5 beginnt seine übliche Funktion wieder auszuüben. Die Zeitspanne DI für die Prüfung der Gerätebestandteile kann beispielsweise 2 Millisekunden betragen. Normalerweise wird nach dem Ablauf einer Zeitspanne EN eine erneute Überprüfung des Gerätes 5 in der genannten Weise veranlasst und durchgeführt. Die Länge dieser Betriebsspanne EN kann entsprechend den gewünschten Sicherheitsanforderungen gewählt werden. Je kürzer diese Zeitspanne EN ist, umso öfters wird das Gerät 5 auf seine Betriebstüchtigkeit überprüft und umso sicherer arbeitet dieses Gerät.
Während der Zeitspanne DI (6) wird kein Nutzsignal durch den Oszillator 11 erzeugt und somit wird auch kein Nutzsignal in den Schaltungskreisen des Gerätes verarbeitet. Die inaktive Zeitspanne des Oszillators 11 kann man daher für das Testen weiterer Schaltungskreise des vorliegenden Gerätes ausnützen. Die Sicherheit des Betriebes des vorliegenden Gerätes 5 kann auch durch allfällige Störungen in den Verstärkergruppen 20 beeinträchtigt werden. Das vorliegende Verfahren macht es möglich, unter anderem auch die. Verstärkergruppen 20 auf Störungsfreiheit zu prüfen.
7 stellt einen Ausschnitt aus 2 dar. In 7 ist die erste der Verstärkungsgruppen 20 dargestellt, welche, wie beschrieben, zwischen dem Radarmodul 10 und dem Rechner 25 in der dargelegten Weise geschaltet ist, wobei diese Verstärkungsgruppe 20 an den ersten Ausgang S1 des Radarmoduls 10 angeschlossen ist. Zusätzlich zur Darstellung gemäß 2 ist eine weitere Leitung VT in 7 vorgesehen, welche einerends an einen betreffenden Ausgang des Rechners 25 angeschlossen ist. Das andere Ende dieser Leitung VT ist an den Ausgang 1 des Radarmoduls 10 angeschlossen. Entsprechendes gilt auch für die zweite Verstärkungsgruppe 20, welche an den zweiten Ausgang S2 des Radarmoduls 10 angeschlossen ist.
Über die Leitung E3 wird der Rechner 25 über den Zeitpunkt des Abschaltens des Oszillators 11 orientiert. Dieser Zeitpunkt entspricht auch dem Auftreten der Flanke F an der Linie B in 6 und somit auch dem Anfang jener Zeitspanne DI, während welcher der Oszillator 11 inaktiv ist. Aufgrund dieser Information erzeugt der Rechner 25 einen Impuls TI (Linie M in 6), beispielsweise einen Rechteckimpuls TI, dessen Breite im Vergleich mit der Breite bzw. Länge der inaktivenPhase DI gering ist. Dieser Testimpuls TI wird möglichst bald nach dem Erscheinen der Flanke F an die Leitung VT vom Rechner 25 abgegeben. Der Impuls TI gelangt Ober den Eingang E3 in die Verstärkergruppe 20.
Die Verstärkergruppe 20 reagiert auf den Testimpuls TI in der Weise, dass sie an ihrem Ausgang E1 ein Signal AS abgibt. Wenn die Verstärkergruppe 20 störungsfrei ist, dann hat das Ausgangssignal AS dieser Gruppe 20 einen Verlauf, welcher auf der Linie N in 6 dargestellt ist, Dieses Ausgangssignal AS gelangt durch, den zugehörigen Eingang E1 in den Rechner 25, wo ein Muster für dieses Signal AS gespeichert ist. Der. Verlauf des Signals im gespeicherten Muster gleicht dem Verlauf des Signals auf der Linie N in 6, welches für den störungsfreien Betrieb der Verstärkungsgruppe 20 zutrifft. Falls der Verlauf des Ausgangssignals AS von der Verstärkergruppe 20 anders ist als der im Muster gespeicherte Signalverlauf, dann meldet der Rechner 25 das Vorhandensein einer Störung in der Verstärkungsgruppe 20 und der Rechner 25 sorgt auch dafür, dass die Tür 3 in ihren sicheren Zustand überführt wird.
Es ist eine Fernbedienung 40 für das Radarmodul 10 vorgesehen, welche so ausgeführt ist, dass das Radarmodul 10 mit Hilfe dieser Fernbedienung 40 parametrisiert werden kann. Folglich kann das Radarmodul 10 an die jeweiligen Betriebsbedingungen auch dann ohne Schwierigkeiten angepasst werden, wenn das Radarmodul 10 nicht ohne weiteres zugänglich ist.

Claims

Verfahren zur Selbstüberwachung eines Gerätes (5) zur automatischen Betätigung von Gegenständen (3) deren Zustand verändert werden kann, wobei – durch einen Oszillator (11) eines Radarmoduls (10) des Gerätes (5) Nutzsignale erzeugt werden – der Oszillator (11) durch ein, von einem im Gerät (5) enthaltenen Rechner (25) generiertes Disable-Signal (DI) ausgeschaltet wird – durch den Übergang des Oszillators (11) von seinem eingeschalteten in den ausgeschalteten Zustand ein sprunghafter Übergang des vom Oszillator (11) erzeugten Nutzsignals stattfindet – im Rechner (25) ein durch den sprunghaften Übergang des Nutzsignals bedingter Signalverlauf bei störungsfreier Funktionsweise eines zu überwachenden Bestandteils (12, 13, 15, 20) als störungsfreies Sprungsignal gespeichert ist – der im zu überwachenden Bestandteil (12, 13, 15, 20) des Gerätes (5) auftretende, durch den sprunghaften Übergang des Nutzsignals bedingte Signalverlauf dem Rechner (25) als Übergangssignal des betreffenden Bestandteils zugeführt wird – ein Vergleich der Verläufe des zugeführten Übergangssignals und des gespeicherten, störungsfreien Sprungsignals durchgeführt wird und – eine Differenz der Verläufe des zugeführten Übergangssignals und des gespeicherten, störungsfreien Sprungsignals auf eine Störung des entsprechenden Bestandteils (12, 13, 15, 20) des Gerätes schließen lässt.
Gerät zur Durchführung des Verfahrens nach Patentanspruch 1, wobei – das Gerät (5) ein Radarmodul (10) und einen Rechner (25) umfasst – das Radarmodul (10) einen Oszillator (11) zur Erzeugung von Nutzsignalen enthält, – der Ausgang des Oszillators (11) an eine Sendeantenne (13) des Gerätes (5) angeschlossen ist, – der Oszillator (11) so ausgeführt ist, dass sich sein Betrieb unterbrechen lässt, – der Rechner (25) einen Steuerausgang (DI) aufweist, welcher an einen Steuereingang des Oszillators (11) angeschlossen ist – der Betrieb des Oszillators (11) sich durch ein Disable-Signal an dem Steuerausgang (DI) des Rechners (25) unterbrechen lässt – der Rechner (25) so ausgeführt ist, dass in diesem die Antwort zumindest eines der Bestandteile des Gerätes (5) auf einen durch die Unterbrechung des Betriebes des Oszillators (11) verursachten Signalsprung im entsprechenden Gerätebestandteil zu Selbstüberwachung des Gerätes (5) ausgewertet werden kann.
Gerät nach Patentanspruch 2, wobei – das Radarmodul (10) neben dem Oszillator (11) einen Koppler (12) umfasst, – der Ausgang des Oszillators (11) an den Eingang des Kopplers (12) angeschlossen ist – einer der Ausgänge dieses Kopplers (12) an eine Sendeantenne (13) angeschlossen ist – ein zweiter Ausgang (O) des Kopplers (12) mit einem der Eingänge eines Hybridgliedes (15) verbunden ist – eine Empfangsantenne (14) an einen zweiten Eingang des Hybridgliedes (15) angeschlossen ist – an den jeweiligen Ausgang des Hybridgliedes (15) je ein Mischer (16, 18) angeschlossen ist, welcher zumindest eine Mischerdiode enthält, – ein NF-Verstärker (19) an den Ausgang des jeweiligen Mischers angeschlossen ist – der Ausgang des betreffenden NF-Verstärkers (19) einen der Ausgänge (S1, S2) des Radarmoduls (10) darstellt.
Gerät nach Patentanspruch 3, wobei – das Gerät weitere Verstärkerstufen (20) umfasst, die an je einen der Ausgänge (S1, S2) des Radarmoduls (10) angeschlossen sind, – der Ausgang (E1) der jeweiligen Verstärkerstufe (20) an einen dieser Verstärkerstufe (20) zugeordneten Eingang des Rechners (25) angeschlossen ist.
Gerät nach Patentanspruch 4, wobei die Verstärkungsstufe (20) einen Bandpassfilter (21) umfasst, dessen Eingang (E3) an einen der Ausgänge (S1, S2) des Radarmoduls (10) angeschlossen ist, die Verstärkerstufe (20) ferner einen ersten Verstärker (22) aufweist, dessen Eingang an den Ausgang des Bandpassfilters (21) und dessen Ausgang an den Eingang (E2) eines Hochpassfilters (23) angeschlossen ist, an dessen Ausgang ein zweiter Verstärker (24) angeschlossen ist, der Ausgang (E1) dieses zweiten Verstärkers (24) als eine Entnahmestelle für ein dynamisches Signal dient, welches an den betreffenden Eingang des Rechners (25) angelegt werden kann, der Ausgang des ersten Verstärkers (22) als Entnahmestelle für ein statisches Signal dient und dass der Eingang des Bandpassfilters (21) als Entnahmestelle für ein DC-Offset-Signal dient, welches an einen weiteren betreffenden Eingang des Rechners (25) angelegt wird.
Gerät nach Patentanspruch 5, wobei – eine Endstufe (30) vorgesehen ist, die zwei Verstärker (31, 32) aufweist, – der Signaleingang des jeweiligen Verstärkers (31, 32) an einen der Ausgänge (Q1 bzw. Q2) des Rechners (25) angeschlossen ist, – der Ausgang des jeweiligen Verstärkers (31, 32) über ein AC-Koppelglied (33) an einen der Eingangspole eines Brückengleichrichters (34) angeschlossen ist, – die Ausgangspole des Brückengleichrichters (34) an eine Vorrichtung angeschlossen sind, welche zur Betätigung des bewegbaren Gegenstandes bestimmt und ausgeführt ist, – ein Steuereingang des jeweiligen Verstärkers (31, 32) an die Steuerleitung (DI) angeschlossen ist, welche andernends an den Steuerausgang des Rechners (25) angeschlossen ist, und eine Rückführleitung (RB) einends an den Ausgang des Verstärkers (31, 32) in der Endstufe (30) und andernends an einen entsprechenden Eingang des Rechners (25) angeschlossen ist.
Gerät nach Patentanspruch 5, wobei eine weitere Leitung (VT) vorgesehen ist und diese Leitung (VT) einends an einen betreffenden Ausgang des Rechners (25) angeschlossen ist und das andere Ende dieser Leitung (VT) an den Eingang (E3) der Verstärkerstufe (20) angeschlossen ist und der Rechner (25) so ausgeführt ist, dass er einen Testimpuls (TI) an die zusätzliche Testleitung (VT) abgeben kann.