DE102007062460B4

DE102007062460B4 - ultrasonic sensor

Info

Publication number: DE102007062460B4
Application number: DE200710062460
Authority: DE
Inventors: Jürgen Patz; Thomas Merk
Original assignee: Leuze Electronic GmbH and Co KG
Current assignee: Leuze Electronic GmbH and Co KG
Priority date: 2007-12-22
Filing date: 2007-12-22
Publication date: 2010-06-02
Anticipated expiration: 2027-12-23
Also published as: DE102007062460A1

Abstract

Verfahren zur Erfassung von Objekten mittels eines Ultraschallsensors, mit einem von einer Steuereinheit gesteuerten, Ultraschallwellen emittierenden Sender, einem Ultraschallwellen empfangenden Empfänger und mit einer Auswerteeinheit zur Generierung eines Objektfeststellungssignals in Abhängigkeit von am Ausgang des Empfängers anstehenden Empfangssignalen, wobei in der Steuereinheit (5) durch Pausen getrennte Ansteuerimpulspakete generiert werden, mittels derer der Sender (3) angesteuert wird, wobei die Pulsfolgenfrequenz der Impulse innerhalb eines Ansteuerimpulspakets die Frequenz der Ultraschallwellen (2) definiert, und wobei die Sendeleistung des Senders (3) durch Variation der Dauern der Ansteuerimpulspakete durch die Steuereinheit (5) geregelt wird, wobei hierzu die Anzahl der Impulse innerhalb eines Ansteuerimpulspakets variiert wird und die Impulse aller Ansteuerimpulspakete dieselbe Amplitude aufweisen.A method for detecting objects by means of an ultrasonic sensor, with a controlled by a control unit, emitting ultrasonic waves transmitters, a ultrasonic waves receiving receiver and with an evaluation unit for generating an object detection signal in response to the output of the receiver pending receiving signals, wherein in the control unit (5) Pauses are generated separate drive pulse packets, by means of which the transmitter (3) is driven, wherein the pulse repetition frequency of the pulses within a Ansteuerimpulspakets the frequency of the ultrasonic waves (2) defines, and wherein the transmission power of the transmitter (3) by varying the duration of the Ansteuerimpulspakete by the Control unit (5) is controlled, for which purpose the number of pulses is varied within a Ansteuerimpulspakets and the pulses of all Ansteuerimpulspakete have the same amplitude.

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Erfassung von Objekten mittels eines Ultraschallsensors.The The invention relates to a method for detecting objects by means of an ultrasonic sensor.

Ultraschallsensoren werden zur Objektdetektion in unterschiedlichen Applikationen eingesetzt. Generell weist ein solcher Ultraschallsensor wenigstens einen Ultraschallwellen emittierenden Sender und einen Ultraschallwellen empfangenden Empfänger auf. Zur Generierung eines Objektfeststellungssignals werden in einer Auswerteeinheit die am Ausgang des Empfängers anstehenden Empfangssignale ausgewertet. Arbeitet der Ultraschallsensor nach dem Reflexionsprinzip, so wird in der Auswerteeinheit aus den Empfangssignalen der Anteil der vom Sender emittierten Ultraschallwellen, die von einem Objekt zurückreflektiert werden, ermittelt. Bei einem nach dem Transmissionsprinzip arbeitenden Ultraschallsensor wird in der Auswerteeinheit aus den Empfangssignalen der Anteil der vom Sender emittierten Ultraschallwellen ermittelt, die eine zu detektierende Objektstruktur durchdringen. Insbesondere können auf diese Weise mehrlagige Objektstrukturen erfasst werden. Ein solcher Ultraschallsensor ist in der DE 199 21 217 A1 beschrieben. Dieser Ultraschallsensor dient zur Detektion von Etiketten auf Trägermaterialien.Ultrasonic sensors are used for object detection in different applications. Generally, such an ultrasonic sensor has at least one transmitter emitting ultrasonic waves and a receiver receiving ultrasonic waves. To generate an object detection signal, the received signals present at the output of the receiver are evaluated in an evaluation unit. If the ultrasonic sensor operates according to the reflection principle, the proportion of ultrasonic waves emitted by the transmitter, which are reflected back by an object, is determined in the evaluation unit from the received signals. In an ultrasonic sensor operating on the transmission principle, the proportion of ultrasonic waves emitted by the transmitter, which penetrate an object structure to be detected, is determined in the evaluation unit from the received signals. In particular, multi-layered object structures can be detected in this way. Such an ultrasonic sensor is in the DE 199 21 217 A1 described. This ultrasonic sensor is used to detect labels on carrier materials.

Beim Einsatz von derartigen Ultraschallsensoren in industriellen Applikationen besteht ein Problem darin, dass mit einem Ultraschallsensor typischerweise eine Vielzahl unterschiedlicher Materialien detektiert werden muss. Dies erfordert einen hohen Dynamikbereich des Ultraschallsensors.At the Use of such ultrasonic sensors in industrial applications There is a problem that with an ultrasonic sensor typically a variety of different materials must be detected. This requires a high dynamic range of the ultrasonic sensor.

Dieser hohe Dynamikbereich lässt sich prinzipiell durch eine Regelung der Empfindlichkeit des Empfängers erzielen. Problematisch hierbei ist die Detek tion von Objekten, bei welcher nur ein geringer Anteil der vom Sender emittierten Ultraschallwellen auf den Empfänger gelangt. In diesem Fall reicht auch eine hohe Empfangssignalverstärkung oft nicht mehr aus, die Objekte sicher zu detektieren.This high dynamic range leaves In principle, achieve by regulating the sensitivity of the receiver. The problem here is the detec tion of objects in which only a small proportion of the ultrasonic waves emitted by the transmitter the recipient arrives. In this case, a high received signal gain is often sufficient no longer able to reliably detect the objects.

Alternativ kann die Sendeleistung des Senders variiert, insbesondere geregelt werden. Hierzu wird bei bekannten Ultraschallsensoren die Ansteuerspannung für den Sender variiert, wodurch eine Änderung der Amplituden der vom Sender emittierten Ultraschallwellen erhalten wird. Nachteilig hierbei ist, dass eine Sendeleistungsregelung durch Variation der Ansteuerspannung des Senders relativ langsam ist. Schnelle Regelungsvorgänge lassen sich somit nicht realisieren.alternative the transmission power of the transmitter can be varied, in particular regulated become. For this purpose, in known ultrasonic sensors, the drive voltage for the Transmitter varies, causing a change the amplitudes of the ultrasonic waves emitted by the transmitter becomes. The disadvantage here is that a transmission power control by Variation of the drive voltage of the transmitter is relatively slow. Fast control operations can not be realized.

Die EP 0 008 517 B1 beschreibt ein Ultraschallmesssystem zur Bestimmung von Geschwindigkeiten von Flüssigkeiten wie zum Beispiel Blut im menschlichen Körper. Die Detektion erfolgt nach dem Dopplerprinzip derart, dass ein Ultraschall-Sender Ultraschall-Pulse emittiert und ein Ultraschall-Empfänger die daraufhin generierten Echopulse registriert.The EP 0 005 517 B1 describes an ultrasonic measurement system for determining velocities of fluids such as blood in the human body. The detection is carried out according to the Doppler principle such that an ultrasonic transmitter emits ultrasonic pulses and an ultrasonic receiver registers the subsequently generated echo pulses.

Die EP 0 644 404 A1 betrifft einen Ultraschall-Sensor, mittels dessen nach einem Laufzeitverfahren eine Distanzmessung durchgeführt wird. Um Fehlmessungen aufgrund veränderlicher Amplituden der am Empfänger des Ultraschall-Sensors auftreffenden Ultraschallwellen zu vermeiden wird empfangsseitig ein Hüllkurvendemodulator eingesetzt.The EP 0 644 404 A1 relates to an ultrasonic sensor, by means of which a distance measurement is carried out according to a transit time method. In order to avoid erroneous measurements due to variable amplitudes of the ultrasound waves impinging on the receiver of the ultrasound sensor, an envelope detector is used on the receiver side.

Die DE 197 56 730 A1 betrifft einen Ultraschall-Sensor, der zur Bildverarbeitung verwendet wird. Um die Auflösung des Bildgebungssystems zu verbessern, werden unterschiedliche, von einem Sender emittierte individuelle Wellenfunktionen miteinander kombiniert um eine synthetische Wellenfunktion zu erzielen, die eine größere Bandbreite und/oder Energie als die individuellen Wellenfronten aufweisen.The DE 197 56 730 A1 relates to an ultrasonic sensor used for image processing. To improve the resolution of the imaging system, different individual wavefunctions emitted by a transmitter are combined together to achieve a synthetic wavefunction that has greater bandwidth and / or energy than the individual wavefronts.

In der DE 693 22 071 T2 ist eine Einrichtung zum Steuern eines Öffnungs- und Schließmechanismus von Fahrzeugfunktionen beschrieben, bei welcher ein Ultraschall-Sensor zu Überwachungszwecken eingesetzt wird.In the DE 693 22 071 T2 a device for controlling an opening and closing mechanism of vehicle functions is described, in which an ultrasonic sensor is used for monitoring purposes.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren bereitzustellen, mittels dessen ein hoher Dynamikbereich für einen Ultraschallsensor erhalten wird.Of the Invention has for its object to provide a method by means of which a high dynamic range for an ultrasonic sensor is obtained becomes.

Zur Lösung dieser Aufgabe sind die Merkmale des Anspruchs 1 vorgesehen. Vorteilhafte Ausführungsformen und zweckmäßige Weiterbildungen der Erfindung sind in den Unteransprüchen beschrieben.to solution This object, the features of claim 1 are provided. advantageous embodiments and appropriate training The invention are described in the subclaims.

Durch die erfindungsgemäße Variation der Längen der Ansteuerimpulspakete, das heißt der Dauer eines Ansteuerimpulspakets kann die Sendeleistung auf einfache Weise sehr schnell variiert werden. Mit dem erfindungsgemäßen Ultraschallsensor wird somit eine schnelle Sendeleistungsregelung ermöglicht, wodurch ein hoher Dynamikbereich des Ultraschallsensors erhalten wird. Dies bedeutet, dass in schneller Abfolge auch sehr unterschiedliche Objekte sicher erfasst werden können.By the variation of the invention the lengths the drive pulse packets, that is, the duration of a drive pulse packet The transmission power can be varied very quickly in a simple manner become. With the ultrasonic sensor according to the invention is Thus, a fast transmission power control allows, creating a high dynamic range of the ultrasonic sensor is obtained. This means that in faster Sequence also very different objects can be detected safely can.

Die Ansteuerimpulspakete, mit welchen der Sender von der Steuereinheit angesteuert wird, bestehen aus einer Folge einzelner Impulse. Dabei ist die Dauer der Impulse sowie die Pulsfolgefrequenz der Impulse in allen Ansteuerimpulspaketen vorzugsweise konstant. Die Impulsfolgefrequenz der Impulse definiert hierbei die Frequenz der Ultraschallwellen.The Drive pulse packets with which the transmitter from the control unit is controlled, consist of a sequence of individual pulses. there is the duration of the pulses and the pulse repetition frequency of the pulses preferably constant in all drive pulse packets. The pulse repetition frequency The pulse defines the frequency of the ultrasonic waves.

Bei der erfindungsgemäßen Variation der Sendeleistung kann die Amplitude der einzelnen Impulse der Ansteuerimpulspakete konstant gelassen werden. Die Variation der Sendeleistung ergibt sich einfach durch eine geeignete Vorgabe der Dauer des jeweiligen Ansteuerimpulspakets, das heißt durch unterschiedliche Anzahlen von Impulsen innerhalb eines Ansteuerimpulspakets, mit welchem der Sender angesteuert wird. Je größer die Anzahl der Impulse pro Ansteuerimpulspaket, desto höher ist die Sendeleistung des Senders. Vorzugsweise wird die Anzahl der Impulse pro Ansteuerimpulspaket innerhalb eines Bereichs variiert, innerhalb dessen die Sendeleistung des Senders proportional zur Anzahl der Impulse pro Ansteuerimpulspaket ist. So kann durch eine geeignete Wahl der Anzahl der Impulse pro Ansteuerimpulspaket die Sendeleistung genau vorgegeben werden.In the variation of the invention Transmission power, the amplitude of the individual pulses of Ansteuerimpulspakete be left constant. The variation of the transmission power results simply by a suitable specification of the duration of the respective drive pulse packet, that is, by different numbers of pulses within a drive pulse packet with which the transmitter is driven. The greater the number of pulses per drive pulse packet, the higher the transmission power of the transmitter. Preferably, the number of pulses per drive pulse packet is varied within a range within which the transmit power of the transmitter is proportional to the number of pulses per drive pulse packet. Thus, by a suitable choice of the number of pulses per Ansteuerimpulspaket the transmission power can be specified exactly.

Ein wesentlicher Vorteil der Erfindung besteht darin, dass zur Variation der Sendeleistung nur ein geringer Hardwareaufwand nötig ist. Besonders vorteilhaft werden die üblicherweise für eine Steuereinheit benötigten Steuereinheiten, nämlich ein Microcontroller und eine diesem nachgeordnete Treiberschaltung zur Variation der Sendeleistung genutzt. In diesem Fall sind zur Variation der Sendeleistung nur geeignete Software-Module nötig, welche die Anzahl der Impulse pro Ansteuerimpulspaket vorgeben, vorzugsweise in Abhängigkeit einer ebenfalls als Software-Modul im Microcontroller ausgebildeten Sendeleistungsregelung.One An essential advantage of the invention is that for the variation the transmission power only a small amount of hardware is needed. Particularly advantageous are usually for a control unit required Control units, namely a microcontroller and a subordinate driver circuit used for varying the transmission power. In this case, are to Variation of the transmission power only suitable software modules needed, which specify the number of pulses per drive pulse packet, preferably depending on one also designed as a software module in the microcontroller transmission power control.

Weiterhin ist vorteilhaft, dass die Anzahl der Impulse für jedes Ansteuerimpulspaket durch das oder die im Microcontroller implementierten Software-Module beliebig vorgegeben werden kann, wodurch die Sendeleistung auch abrupt geändert werden kann. Dadurch wird eine Anpassung des Ultraschallsensors an sich sehr schnell verändernde Detektionsbedingungen ermöglicht.Farther is advantageous in that the number of pulses for each Ansteuerimpulspaket predetermined by the one or more implemented in the microcontroller software modules can be changed, whereby the transmission power can also be changed abruptly can. As a result, an adaptation of the ultrasonic sensor itself very fast changing Detection conditions allows.

Der Ultraschallsensor kann sowohl nach dem Transmissions- oder nach dem Reflexionsprinzip arbeiten. Bei einem nach dem Transmissionsprinzip arbeitenden Ultraschallsensor bilden der Sender und Empfänger separate, aus jeweils einem Ultraschallwandler bestehende Einheiten. Bei einem nach dem Reflexionsprinzip arbeitenden Ultraschallsensor können der Sender und Empfänger separate Einheiten bilden. Alternativ kann nur ein Ultraschallwandler zur Ausbildung des Senders und Empfängers vorgesehen sein, so dass dann der Ultraschallwandler wahlweise im Sender- oder Empfängerbetrieb betrieben wird.Of the Ultrasonic sensor can be after both the transmission or after work the reflection principle. In one according to the transmission principle operating ultrasonic sensor form the transmitter and receiver separate, each consisting of an ultrasonic transducer units. At a According to the reflection principle working ultrasonic sensor can Sender and receiver form separate units. Alternatively, only an ultrasonic transducer for Training of the sender and receiver be provided, so that then the ultrasonic transducer in the optional Transmitter or receiver operation is operated.

Die Erfindung wird im Folgenden anhand der Zeichnungen erläutert. Es zeigen:The The invention will be explained below with reference to the drawings. It demonstrate:

1: Schematische Darstellung eines Ultraschallsensors. 1 : Schematic representation of an ultrasonic sensor.

2: Detaildarstellung der Steuereinheit und des Senders des Ultraschallsensors gemäß 1. 2 : Detailed representation of the control unit and the transmitter of the ultrasonic sensor according to 1 ,

3a–d: Zeitdiagramme von Sendepulsen des Senders und Empfangssignalen des Empfängers des Ultraschallsensors gemäß 1. 3a -D: timing diagrams of transmission pulses of the transmitter and reception signals of the receiver of the ultrasonic sensor according to 1 ,

4: Abhängigkeit der Sendeleistung in Abhängigkeit der Anzahl von Impulsen eines Ansteuerimpulspakets für die Ansteuerung des Senders des Ultraschallsensors gemäß 1. 4 : Dependence of the transmission power as a function of the number of pulses of a control pulse packet for the control of the transmitter of the ultrasonic sensor according to 1 ,

1 zeigt schematisch den Ausbau eines Ultraschallsensors 1. Der Ultraschallsensor 1 weist einen Ultraschallwellen 2 emittierenden Sender 3 und einen Ultraschallwellen 2 empfangenden Empfänger 4 auf. Der Sender 3 wird von einer Steuereinheit 5 angesteuert, die vorzugsweise mit dem Sender 3 in einem nicht dargestellten Gehäuse integriert ist. Der Empfänger 4 ist an eine Auswerteeinheit 6 angeschlossen, in welcher die Auswertung der am Ausgang des Empfängers 4 anstehenden Empfangssignale erfolgt. Die Auswerteeinheit 6, die von einem Mikroprozessor oder dergleichen gebildet ist, ist bevorzugt mit dem Empfänger 4 in einem nicht dargestellten Gehäuse integriert. Besonders vorteilhaft sind sämtliche Komponenten des Ultraschallsensors 1 in einem gabelförmigen Gehäuse integriert. 1 shows schematically the removal of an ultrasonic sensor 1 , The ultrasonic sensor 1 has an ultrasonic wave 2 emissive transmitter 3 and an ultrasonic wave 2 receiving recipient 4 on. The transmitter 3 is from a control unit 5 controlled, preferably with the transmitter 3 is integrated in a housing, not shown. The recipient 4 is to an evaluation unit 6 connected, in which the evaluation of the output of the receiver 4 pending received signals. The evaluation unit 6 that is formed by a microprocessor or the like is preferred with the receiver 4 integrated in a housing, not shown. Particularly advantageous are all components of the ultrasonic sensor 1 integrated in a forked housing.

Der Ultraschallsensor 1 arbeitet nach dem Transmissionsprinzip, das heißt der Sender 3 und Empfänger 4 sind beidseits eines zu detektierenden Objekts 7 angeordnet. Die vom Ultraschallsensor 1 emittierten Ultraschallwellen 2 sind auf das Objekt 7 gerichtet. Der das Objekt 7 durchsetzende Anteil der Ultraschallwellen 2 trifft auf den Empfänger 4. Die dabei generierten Empfangssignale werden in der Auswerteeinheit 6 zur Generierung eines Objektfeststellungssignals ausgewertet, welches über einen nicht dargestellten Ausgang des Ultraschallsensors 1 ausgegeben wird. Beispielsweise können mit dem Ultraschallsensor 1 mehrlagige Objektstrukturen erfasst werden. Das Objektfeststellungssignal beinhaltet dann Informationen über die mehrlagige Objektstruktur. Beispielsweise können mit dem Ultraschallsensor 1 Einfach- und Mehrfachbögen aus Papier oder Etiketten auf Trägermaterialien detektiert werden.The ultrasonic sensor 1 works according to the transmission principle, ie the transmitter 3 and receiver 4 are on both sides of an object to be detected 7 arranged. The from the ultrasonic sensor 1 emitted ultrasonic waves 2 are on the object 7 directed. The object 7 enforcing proportion of ultrasonic waves 2 meets the receiver 4 , The generated receive signals are in the evaluation 6 evaluated for generating an object detection signal, which via an output, not shown, of the ultrasonic sensor 1 is issued. For example, with the ultrasonic sensor 1 multilayered object structures are detected. The object detection signal then contains information about the multi-layered object structure. For example, with the ultrasonic sensor 1 Single and multiple sheets of paper or labels on carrier materials are detected.

Der Sender 3 und Empfänger 4 des Ultraschallsensors 1 bestehen jeweils aus einem Ultraschallwandler, der ein piezoelektrisches Element in Form einer metallbeschichteten Keramik aufweist. Der Ultraschallwandler kann wahlweise als Sender 3 oder Empfänger 4 betrieben werden. Im Sendebetrieb wird das Piezoelement des Ultraschallwandlers so angesteuert, dass es in Schwingungen versetzt wird und so Ultraschallwellen 2 emittiert. Im Empfängerbetrieb wird das Piezoelement durch auftreffende Ultraschallwellen 2 in Schwingungen versetzt, wodurch im Piezoelement in der Auswerteeinheit 6 auswertbare elektrische Signale generiert werden.The transmitter 3 and receiver 4 of the ultrasonic sensor 1 each consist of an ultrasonic transducer having a piezoelectric element in the form of a metal-coated ceramic. The ultrasonic transducer can optionally be used as a transmitter 3 or recipient 4 operate. In the transmission mode, the piezoelectric element of the ultrasonic transducer is driven so that it is vibrated and so ultrasonic waves 2 emitted. In receiver mode, the piezoelectric element is affected by incident ultrasonic waves 2 vibrated where in the piezoelectric element in the evaluation unit 6 evaluable electrical signals are generated.

2 zeigt die Komponenten der Steuereinheit 5 des Senders 3. Die Steuereinheit 5 besteht aus einem Microcontroller 8 und einer vom Microcontroller 8 angesteuerten Treiberschaltung 9, die an den Sender 3 angeschlossen ist. Die Treiberschaltung 9 umfasst im einfachsten Fall einen FET (Feldeffekttransistor) als Schalter. 2 shows the components of the control unit 5 the transmitter 3 , The control unit 5 consists of a microcontroller 8th and one from the microcontroller 8th driven driver circuit 9 to the sender 3 connected. The driver circuit 9 In the simplest case, this includes a FET (Field Effect Transistor) as a switch.

In dem Microcontroller 8 sind ein oder mehrere Software-Module implementiert, mittels derer als Sendetakt Ansteuerimpulspakete generiert werden, die jeweils aus einer Folge einzelner Impulse bestehen. Die Abstände zwischen den einzelnen Ansteuerimpulspaketen, die vorzugsweise konstant sind, werden ebenfalls durch die Software-Module vorgegeben. Der die Treiberschaltung 9 bildende Schalter wird im Takt dieser Impulse geschaltet, wodurch im Sender 3 den Impulsen der Ansteuerimpulspakete entsprechende, die Ultraschallwellen 2 bildende Sendepulse generiert werden.In the microcontroller 8th one or more software modules are implemented, by means of which drive pulse packets are generated as a transmit clock, each consisting of a sequence of individual pulses. The distances between the individual drive pulse packets, which are preferably constant, are likewise predetermined by the software modules. The driver circuit 9 forming switch is switched in time with these pulses, which in the transmitter 3 corresponding to the pulses of the Ansteuerimpulspakete, the ultrasonic waves 2 forming transmission pulses are generated.

In den 3a bis 3d sind jeweils die Sendepulse des Senders 3 dargestellt, die jeweils einem Ansteuerimpulspaket entsprechen. Die einem Ansteuerimpulspaket entsprechenden Sendepulse werden jeweils beginnend bei einer Zeit t₀ emittiert. Diese Sendepulse sind in den 3a bis 3d mit SP bezeichnet. Die darauf beginnend zur Zeit t₁ am Empfänger durch den Empfang der Ultraschallwellen 2 registrierten Empfangssignale sind in den 3a bis 3d mit EP bezeichnet.In the 3a to 3d are each the transmission pulses of the transmitter 3 shown, each corresponding to a Ansteuerimpulspaket. The transmission pulses corresponding to a drive pulse packet are each emitted starting at a time t ₀ . These transmission pulses are in the 3a to 3d designated SP. Beginning at the time t ₁ at the receiver by receiving the ultrasonic waves 2 Registered received signals are in the 3a to 3d denoted by EP.

3a zeigt eine Folge von zehn Sendepulsen, die durch ein aus entsprechenden Folgen von Impulsen bestehenden Ansteuerimpulspaketen generiert werden. 3a shows a sequence of ten transmit pulses generated by a drive pulse packet consisting of respective sequences of pulses.

Entsprechend zeigt 3b eine Folge von acht Sendepulsen, 3c eine Folge von sechs Sendepulsen und 3d eine Folge von vier Sendepulsen.According to shows 3b a sequence of eight transmit pulses, 3c a sequence of six transmit pulses and 3d a sequence of four transmit pulses.

Da die Anzahl, Form und Pulsfolge der Impulse eines Ansteuerimpulspakets jeweils einer der in 3a bis 3d generierten Sendepulse entspricht, wird im Folgenden unter Bezug auf die 3a bis 3d nicht auf die Sendepulse, sondern die Impulse eines Ansteuerimpulspakets, die zur Generierung dieser Sendepulsfolge führen, Bezug genommen.Since the number, shape and pulse sequence of the pulses of a drive pulse packet each one of in 3a to 3d generated transmission pulses, is described below with reference to the 3a to 3d not the transmit pulses but the pulses of a drive pulse packet which lead to the generation of this transmit pulse sequence.

Die Impulse eines Ansteuerimpulspakets (und damit die Sendepulse) weisen, wie aus den 3a bis 3d ersichtlich, jeweils eine konstante Pulslänge auf. Auch die Pulsfolgefrequenz der Impulse eines Ansteuerimpulspakets ist konstant. Diese Pulsfolgefrequenz definiert die Frequenz der Sendepulse und damit der Ultraschallwellen 2, die im vorliegenden Fall konstant ist. Prinzipiell könnte die Frequenz der Ultraschallwellen 2 auch, zumindest in gewissen Grenzen, variabel sein. Weiterhin sind die Amplituden aller Impulse (und damit der Sendepulse) konstant, das heißt der Sender wird von der Steuereinheit 5 mit Impulsen konstanter Amplituden und Frequenz angesteuert, so dass die Amplituden der Sendepulse konstant sind.The pulses of a Ansteuerimpulspakets (and thus the transmission pulses) have, as from the 3a to 3d can be seen, in each case a constant pulse length. Also, the pulse repetition frequency of the pulses of a Ansteuerimpulspakets is constant. This pulse repetition frequency defines the frequency of the transmission pulses and thus of the ultrasonic waves 2 , which is constant in the present case. In principle, the frequency of the ultrasonic waves 2 also, at least within certain limits, be variable. Furthermore, the amplitudes of all pulses (and thus the transmission pulses) are constant, that is, the transmitter is from the control unit 5 is driven with pulses of constant amplitudes and frequency, so that the amplitudes of the transmission pulses are constant.

Zur Variation der Sendeleistung des Senders wird in deren Microcontroller die Dauer jeweils eines Ansteuerimpulspakets und damit die Anzahl der Impulse pro Ansteuerimpulspaket variiert.to Variation of the transmission power of the transmitter is in their microcontroller the duration of each drive impulse packet and thus the number the number of pulses per drive pulse packet varies.

Die Dauer eines Ansteuerimpulspakets entspricht in den 3a bis 3d dem Zeitintervall zwischen t₀ und T_0'.The duration of a drive pulse packet corresponds to the 3a to 3d the time interval between t ₀ and T _{0 '} .

Wie aus dem Vergleich der 3a bis 3d ersichtlich ist, sind bei gleichen Einsatzbedingungen der Ultraschallsensoren 1 und bei gleicher Verstärkung der Empfangssignale die Amplituden der Empfangssignale am Empfänger 4 umso größer, je größer die Anzahl der Impulse pro Ansteuerimpulspaket ist, mittels dessen der Sender 3 angesteuert wird.As from the comparison of 3a to 3d can be seen, are under the same conditions of use of the ultrasonic sensors 1 and at the same gain of the received signals, the amplitudes of the received signals at the receiver 4 the greater, the greater the number of pulses per drive pulse packet, by means of which the transmitter 3 is controlled.

Durch die Variation der Längen der Ansteuerimpulspakete und damit der Anzahl der Impulse pro Ansteuerimpulspaket kann somit die Sendeleistung des Senders 3 variiert werden.By varying the lengths of the Ansteuerimpulspakete and thus the number of pulses per Ansteuerimpulspaket thus the transmission power of the transmitter 3 be varied.

4 zeigt die empirisch ermittelte Abhängigkeit der Empfangssignalamplitude in Abhängigkeit der Variation der Anzahl N der Impulse pro AP zur Ansteuerung des Senders 3 des Ultraschallsensors 1 gemäß 1. 4 shows the empirically determined dependence of the received signal amplitude as a function of the variation of the number N of pulses per AP for controlling the transmitter 3 of the ultrasonic sensor 1 according to 1 ,

Im Bereich zwischen einer Anzahl N_min und einer Anzahl N_max wird eine lineare Abhängigkeit der Amplitude U des Empfangssignals von der Anzahl N der Impulse pro Arbeitspaket erhalten.In the range between a number N _min and a number N _max , a linear dependence of the amplitude U of the received signal on the number N of pulses per work package is obtained.

Bei Werten N > N_max bewirkt eine weitere Erhöhung der Anzahl N der Impulse pro Ansteuerimpulspaket nur noch eine geringe weitere Erhöhung der Amplitude U bis schließlich die Amplitude U einen Maximalwert N_max erreicht.At values N> N _max , a further increase in the number N of pulses per drive pulse _packet causes only a slight further increase in the amplitude U until finally the amplitude U reaches a maximum value N _max .

Aus dem Diagramm gemäß 4 folgt, dass innerhalb eines großen Bereichs die Variation der Anzahl der Impulse pro Ansteuerimpulspaket zu einer signifikanten Änderung der Amplitude des Empfangssignals führt, was einer Veränderung der Sendeleistung des Senders 3 des Ultraschallsensors 1 entspricht.From the diagram according to 4 implies that, within a large range, the variation in the number of pulses per drive pulse packet results in a significant change in the amplitude of the received signal, which is a change in the transmission power of the transmitter 3 of the ultrasonic sensor 1 equivalent.

Vorzugsweise wird bei dem Ultraschallsensor 1 gemäß 1 die Anzahl der Impulse pro Arbeitspaket innerhalb des linearen Bereichs zwischen N_min und N_max verändert, da dort bereits kleine Änderungen von N zu großen Änderungen der Empfangssignalamplitude führen. Dieser Bereich kann insbesondere für eine schnelle Sendeleistungsregelung verwendet werden.Preferably, in the ultrasonic sensor 1 according to 1 the number of pulses per Ar be changed within the linear range between N _min and N _max , since there already small changes of N lead to large changes in the received signal amplitude. This area can be used in particular for a fast transmission power control.

Soll der Sender 3 des Ultraschallsensors 1 bei einer konstanten Sendeleistung betrieben werden, werden im Microcontroller 8 Ansteuerimpulspakete mit einer konstanten Anzahl von Impulsen generiert. Der Sender 3 emittiert dann beispielsweise Sendepulse gemäß einer der 3a bis 3d. Soll beispielsweise der Sender 3 bei konstant hoher Leistung betrieben werden, emittiert der Sender getrennt durch Pausen zwischen den Ansteuerimpulspaketen jeweils eine Sendepulsfolge wie in 3a dargestellt.Should the sender 3 of the ultrasonic sensor 1 be operated at a constant transmission power, are in the microcontroller 8th Drive pulse packets generated with a constant number of pulses. The transmitter 3 then emits, for example, transmission pulses according to one of 3a to 3d , For example, if the sender 3 operated at a constant high power, the transmitter emits separated by pauses between the Ansteuerimpulspaketen each a transmission pulse train as in 3a shown.

Über den Microcontroller 8 kann auch die Sendeleistung abrupt geändert werden, wobei auch eine plötzliche Änderung der Sendeleistung von einem Maximalwert auf einen Minimalwert möglich ist.About the microcontroller 8th also the transmission power can be abruptly changed, whereby a sudden change of the transmission power from a maximum value to a minimum value is possible.

So kann vom Microcontroller 8 die Ansteuerung des Senders 3 derart vorgenommen werden, dass in diesem zunächst ein Ansteuerimpulspaket generiert wird, das der Sendepulsfolge gemäß 3a entspricht. Nach Ablauf der Pause zwischen zwei Ansteuerimpulspaketen wird im Microcontroller 8 das nächste Ansteuerimpulspaket generiert, das der Sendepulsfolge gemäß 3d entspricht. So wird die Sendeleistung plötzlich um einen signifikanten Betrag verringert.So can from the microcontroller 8th the control of the transmitter 3 be made such that in this first a drive pulse packet is generated, the transmit pulse train according to 3a equivalent. After the pause between two Ansteuerimpulspaketen is in the microcontroller 8th generates the next Ansteuerimpulspaket that the transmission pulse train according to 3d equivalent. Thus, the transmission power is suddenly reduced by a significant amount.

Die Sendeleistung kann somit variiert werden, ohne dass die Amplituden der Impulse der Ansteuerimpulspakete und damit die Amplituden der Sndepulse geändert werden müssen.The Transmitting power can thus be varied without the amplitudes the pulses of the Ansteuerimpulspakete and thus the amplitudes of the Sndepulse changed Need to become.

Claims

Method for detecting objects by means of an ultrasound sensor, with a transmitter emitting ultrasonic waves controlled by a control unit, a receiver receiving ultrasonic waves, and having an evaluation unit for generating an object detection signal in response to received signals at the output of the receiver, wherein in the control unit ( 5 ) are generated by pauses separate Ansteuerimpulspakete by which the transmitter ( 3 ), wherein the pulse repetition frequency of the pulses within a drive pulse packet determines the frequency of the ultrasonic waves ( 2 ) and the transmission power of the transmitter ( 3 ) by varying the durations of the drive pulse packets by the control unit ( 5 ), wherein for this purpose the number of pulses within a Ansteuerimpulspakets is varied and the pulses of all Ansteuerimpulspakete have the same amplitude.

Method according to claim 1, characterized in that the pulses of all the drive pulse packets have the same duration.

Method according to one of claims 1 or 2, characterized that the pulse repetition frequency of the pulses of the drive pulse packets is constant.

Method according to one of claims 1 to 3, characterized that the number of drive pulse packets within a range changed is, within which a linear dependence of the transmission power is obtained from the number of pulses per drive pulse packet.

Method according to one of claims 1 to 4, characterized in that the control unit ( 5 ) a microcontroller ( 8th ) and one from the microcontroller ( 8th ) driven driver circuit ( 9 ) having.

Method according to claim 5, characterized in that in the microcontroller ( 8th ) a software module is integrated, by means of which the transmitter power is specified.

Method according to one of claims 1 to 6, characterized in that the transmitter ( 3 ) and the recipient ( 4 ) are formed by separate ultrasonic transducers.

Method according to one of claims 1 to 6, characterized in that an ultrasonic transducer is provided which optionally for the formation of the transmitter ( 3 ) in a transmitter operation or for the training of the receiver ( 4 ) is operated in a receiver mode.