DE102017101261B4 - Digitized rain sensor for measuring the optical reflection properties of an object possibly wetted with liquid for use in motor vehicles - Google Patents

Digitized rain sensor for measuring the optical reflection properties of an object possibly wetted with liquid for use in motor vehicles Download PDF

Info

Publication number
DE102017101261B4
DE102017101261B4 DE102017101261.3A DE102017101261A DE102017101261B4 DE 102017101261 B4 DE102017101261 B4 DE 102017101261B4 DE 102017101261 A DE102017101261 A DE 102017101261A DE 102017101261 B4 DE102017101261 B4 DE 102017101261B4
Authority
DE
Germany
Prior art keywords
signal
transmission
optical
filter
output signal
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Active
Application number
DE102017101261.3A
Other languages
German (de)
Other versions
DE102017101261A1 (en
Inventor
Egbert Spiegel
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Elmos Semiconductor SE
Original Assignee
Elmos Semiconductor SE
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Elmos Semiconductor SE filed Critical Elmos Semiconductor SE
Publication of DE102017101261A1 publication Critical patent/DE102017101261A1/en
Application granted granted Critical
Publication of DE102017101261B4 publication Critical patent/DE102017101261B4/en
Active legal-status Critical Current
Anticipated expiration legal-status Critical

Links

Images

Classifications

    • HELECTRICITY
    • H03ELECTRONIC CIRCUITRY
    • H03FAMPLIFIERS
    • H03F17/00Amplifiers using electroluminescent element or photocell
    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B60VEHICLES IN GENERAL
    • B60SSERVICING, CLEANING, REPAIRING, SUPPORTING, LIFTING, OR MANOEUVRING OF VEHICLES, NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • B60S1/00Cleaning of vehicles
    • B60S1/02Cleaning windscreens, windows or optical devices
    • B60S1/04Wipers or the like, e.g. scrapers
    • B60S1/06Wipers or the like, e.g. scrapers characterised by the drive
    • B60S1/08Wipers or the like, e.g. scrapers characterised by the drive electrically driven
    • B60S1/0818Wipers or the like, e.g. scrapers characterised by the drive electrically driven including control systems responsive to external conditions, e.g. by detection of moisture, dirt or the like
    • B60S1/0822Wipers or the like, e.g. scrapers characterised by the drive electrically driven including control systems responsive to external conditions, e.g. by detection of moisture, dirt or the like characterized by the arrangement or type of detection means
    • B60S1/0833Optical rain sensor
    • B60S1/0844Optical rain sensor including a camera
    • GPHYSICS
    • G06COMPUTING; CALCULATING OR COUNTING
    • G06VIMAGE OR VIDEO RECOGNITION OR UNDERSTANDING
    • G06V20/00Scenes; Scene-specific elements
    • G06V20/50Context or environment of the image
    • G06V20/56Context or environment of the image exterior to a vehicle by using sensors mounted on the vehicle

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Automation & Control Theory (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • Physics & Mathematics (AREA)
  • General Physics & Mathematics (AREA)
  • Multimedia (AREA)
  • Theoretical Computer Science (AREA)
  • Power Engineering (AREA)
  • Investigating Or Analysing Materials By Optical Means (AREA)

Abstract

Regensensor zur Vermessung der optischen Reflexionseigenschaften eines möglicherweise mit Flüssigkeit benetzen Objekts (O) unter Ermittlung eines Messwertes zur Ermittlung der Benetzung, gekennzeichnet durcha. einen ersten Signalgenerator (G1), der ein Sendesignal (S9) erzeugt,b. einen ersten optischen Sender (H1)c. zur Aussendung eines ersten optischen Signals (s1) durch diesen ersten optischen Sender (H1) in Abhängigkeit von dem ersten Sendesignal (S9) in eine erste Übertragungsstrecke (11) zur Reflexion dieses ersten optischen Signals (s1) nach Durchlaufen dieser ersten Übertragungsstrecke (11) an dem Objekt (O) als zweites optisches Signal (s2) in eine zweite Übertragungsstrecke (12) hinein undd. zur Aussendung eines dritten optischen Signals (s3) durch diesen ersten optischen Sender (H1) in Abhängigkeit von dem ersten Sendesignal (S9) in eine dritte Übertragungsstrecke (I3), die dieses dritte optische Signal (s3) nach Durchlaufen dieser dritten Übertragungsstrecke (13) an dem Objekt (O) als drittes optisches Signal in eine vierte Übertragungsstrecke (14) hinein reflektiert, unde. einen ersten Empfänger (D1), der ein zweites optisches Signal (s2) am Ausgang der zweiten Übertragungsstrecke (I2) empfängt und ein erstes Empfängerausgangssignal (S0A) in Abhängigkeit von dem zweiten optischen Signal (s2) erzeugt, undf. einen zweiten Empfänger (D2), der ein viertes optisches Signal (s4) am Ausgang der vierten Übertragungsstrecke (I4) empfängt und ein zweites Empfängerausgangssignal (S0B) in Abhängigkeit von dem vierten optischen Signal (s4) erzeugt;g. eine erste Multiplikationsvorrichtung (M1A, die ein erstes Empfängerausgangssignal (S0A) oder eines davon abhängigen Signals (S1A, S2A) mit dem Sendesignal (S9) in zu einem ersten multiplizierten Zwischensignal (S3A) multipliziert;h. eine zweite Multiplikationsvorrichtung (M1B), die ein zweites Empfängerausgangssignal (S0B) oder ein davon abhängiges Signal (S1B, S2B) mit dem Sendesignal (S9) zu einem zweiten multiplizierten Zwischensignal (S3B) multipliziert;i. eine dritte Multiplikationsvorrichtung (M3), die in Abhängigkeit von einem Rückkopplungssignal (S8) zwischen dem ersten multiplizierten Zwischensignal (S3A) und dem zweiten multiplizierten Zwischensignal (S3B) zur Bildung eines Filtereingangssignals (S4) umschaltet oder umsteuert, wobei dieses Umsteuern auch stufenweise oder fließend durch ein zum einen wertdiskretes oder wertkontinuierliches und zum anderen zeitdiskretes oder zeitkontinuierliches Rückkopplungssignal (S8) erfolgen kann;j. einen Filter (F1), der das Filtereingangssignal (S4) zu einem Filterausgangssignal (S5) filtert;k. eine Spiegelungseinheit (INV1), die das Filterausgangssignal(S5) mit dem Wert (-1) zur Erzeugung des besagten Rückkopplungssignals (S8) multipliziert;I. wobei die Amplitude und/oder die mittlere Amplitude des Filterausgangssignals (S5) den Messwert darstellen, und/oder wobei die Amplitude und/oder die mittlere Amplitude des Rückkopplungssignals (S8) den Messwert oder einen weiteren Messwert darstellen.Rain sensor for measuring the optical reflection properties of an object (O) that may be wetted with liquid while determining a measured value for determining the wetting, characterized by a. a first signal generator (G1) which generates a transmission signal (S9), b. a first optical transmitter (H1) c. for transmitting a first optical signal (s1) by this first optical transmitter (H1) as a function of the first transmission signal (S9) in a first transmission path (11) for reflecting this first optical signal (s1) after passing through this first transmission path (11) on the object (O) as a second optical signal (s2) into a second transmission path (12) and d. for the transmission of a third optical signal (s3) by this first optical transmitter (H1) as a function of the first transmission signal (S9) in a third transmission path (I3), which this third optical signal (s3) after passing through this third transmission path (13) reflected on the object (O) as a third optical signal into a fourth transmission path (14), ande. a first receiver (D1) which receives a second optical signal (s2) at the output of the second transmission link (I2) and generates a first receiver output signal (S0A) as a function of the second optical signal (s2), andf. a second receiver (D2) which receives a fourth optical signal (s4) at the output of the fourth transmission link (I4) and generates a second receiver output signal (S0B) as a function of the fourth optical signal (s4); g. a first multiplication device (M1A, which multiplies a first receiver output signal (S0A) or a signal (S1A, S2A) dependent thereon by the transmission signal (S9) to form a first multiplied intermediate signal (S3A); that is, a second multiplication device (M1B) which a second receiver output signal (S0B) or a signal dependent thereon (S1B, S2B) is multiplied by the transmission signal (S9) to form a second multiplied intermediate signal (S3B); i.a third multiplication device (M3) which, depending on a feedback signal (S8) switches or reverses between the first multiplied intermediate signal (S3A) and the second multiplied intermediate signal (S3B) to form a filter input signal (S4), this reversal also being gradual or flowing through a discrete-value or continuous-value and a discrete-time or continuous-time feedback signal (S8 ); j. a filter (F1), which is the filter input filters ssignal (S4) to a filter output signal (S5); k. a mirroring unit (INV1) which multiplies the filter output signal (S5) by the value (-1) to generate said feedback signal (S8); I. wherein the amplitude and / or the mean amplitude of the filter output signal (S5) represent the measured value, and / or the amplitude and / or the mean amplitude of the feedback signal (S8) represent the measured value or a further measured value.

Description

Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zum Erkennen von Wassertropfen auf der Windschutzscheibe eines Kfz. Hierzu sind aus dem Stand der Technik Vorrichtungen bekannt, die die optische Reflexion auswerten. Diese weisen aber meist mehr als eine Leuchtdiode als Lichtquelle auf.The invention relates to a device for detecting water droplets on the windshield of a motor vehicle. For this purpose, devices are known from the prior art which evaluate the optical reflection. However, these usually have more than one light-emitting diode as a light source.

Aus der DE 11 2014 000 494 T5 , der DE 198 03 694 C1 und der EP 2 602 635 B1 ist in der Zusammenschau ein Verfahren zur optisch quantitativen Detektion von Wasser auf der Scheibe eines Kraftfahrtzeuges bekannt, bei dem die optischen Reflexionseigenschaften eines Objekts (O), insbesondere von Wassertropfen, und/oder der Transmissionseigenschaften einer Übertragungsstrecke (11, 12, 13, 14) unter Ermittlung eines Messwertes erfasst werden. Ein solchermaßen aus dem Stand der Technik zusammenstellbares Verfahren würde folgende Schritte umfassen:

  1. a. Erzeugung eines Sendesignals (S9) durch einen ersten Signalgenerator (G1),
  2. b. Aussenden eines ersten optischen Signals (s1) durch einen ersten optischen Sender (H1) in Abhängigkeit von dem ersten Sendesignal (S9) in eine erste Übertragungsstrecke (11);
  3. c. Reflexion des ersten optischen Signals (s1) nach Durchlaufen der ersten Übertragungsstrecke an dem Objekt (O) als zweites optisches Signal (s2) in eine zweite Übertragungsstrecke (12) hinein;
  4. d. Gleichzeitiges Aussenden eines dritten optischen Signals (s3) durch den ersten optischen Sender (H1) in Abhängigkeit von dem ersten Sendesignal (S9) in eine dritte Übertragungsstrecke (13);
  5. e. Reflexion des dritten optischen Signals (s3) nach Durchlaufen der dritten Übertragungsstrecke (13) an dem Objekt (O) oder einem zweiten davon beabstandeten Objekt (O2) als viertes optisches Signal (s4) in eine vierte Übertragungsstrecke (14) hinein;
  6. f. Empfang des zweiten optischen Signals (s2) am Ausgang der zweiten Übertragungsstrecke (12) durch einen ersten Empfänger (D1) und Erzeugung eines ersten Empfängerausgangssignals (S0A) in Abhängigkeit von dem zweiten optischen Signal (s2);
  7. g. Empfang des vierten optischen Signals (s4) am Ausgang der vierten Übertragungsstrecke (I4) durch einen zweiten Empfänger (D2) und Erzeugung eines zweiten Empfängerausgangssignals (S0B) in Abhängigkeit von dem vierten optischen Signal (s4);
From the DE 11 2014 000 494 T5 , of the DE 198 03 694 C1 and the EP 2 602 635 B1 a method for the optical quantitative detection of water on the windshield of a motor vehicle is known in which the optical reflection properties of an object ( O ), especially of water droplets, and / or the transmission properties of a transmission path ( 11 , 12th , 13th , 14th ) can be recorded by determining a measured value. A method that could be compiled in this way from the prior art would comprise the following steps:
  1. a. Generation of a transmission signal ( S9 ) by a first signal generator ( G1 ),
  2. b. Transmission of a first optical signal ( s1 ) through a first optical transmitter ( H1 ) depending on the first transmission signal ( S9 ) into a first transmission path ( 11 );
  3. c. Reflection of the first optical signal ( s1 ) after passing through the first transmission path on the object ( O ) as a second optical signal ( s2 ) into a second transmission path ( 12th ) into;
  4. d. Simultaneous transmission of a third optical signal (s3) by the first optical transmitter ( H1 ) depending on the first transmission signal ( S9 ) into a third transmission path ( 13th );
  5. e. Reflection of the third optical signal ( s3 ) after passing through the third transmission path ( 13th ) on the object ( O ) or a second spaced apart object ( O2 ) as the fourth optical signal ( s4 ) into a fourth transmission path ( 14th ) into;
  6. f. Reception of the second optical signal ( s2 ) at the output of the second transmission link ( 12th ) by a first recipient ( D1 ) and generation of a first receiver output signal (S0A) as a function of the second optical signal ( s2 );
  7. G. Receipt of the fourth optical signal ( s4 ) at the output of the fourth transmission link ( I4 ) through a second recipient ( D2 ) and generation of a second receiver output signal ( S0B ) as a function of the fourth optical signal ( s4 );

Dabei erfordert die EP 2 602 635 B1 mehr als eine LED und verfügt nur über einen Empfänger. Daher ist die EP 2 602 635 B1 nicht zur Verwendung mit einem Fotodioden-Array geeignet.The EP 2 602 635 B1 more than one LED and only has one receiver. Hence the EP 2 602 635 B1 not suitable for use with a photodiode array.

Aus der DE 198 03 694 C1 ist ein Bildverarbeitungssystem bekannt, bei dem zwei Kamerabilder zur Auswertung der Scheibenbenetzung herangezogen werden (siehe 1, 2 der DE 198 03 694 C1 ).From the DE 198 03 694 C1 an image processing system is known in which two camera images are used to evaluate the wetting of the pane (see 1 , 2 of the DE 198 03 694 C1 ).

Die Ermittlung eines Differenzbildes (siehe Anspruch 1 der DE 198 03 694 C1 ) führt zu einem massiv erhöhten Hardware-Aufwand und damit zu erhöhtem Kosten- und Energieaufwand.The determination of a difference image (see claim 1 of DE 198 03 694 C1 ) leads to a massive increase in hardware expenditure and thus in increased costs and energy expenditure.

Das aus der DE 11 2014 000 494 T5 bekannte Verfahren arbeitet mit mehreren Sendern und einem Empfänger und scheidet daher auch aus, da die Verwendung eines einzelnen Senders und eines Empfangs-Arrays nicht vorgeschlagen wird. Es sollen aber unterschiedliche Messpfade verglichen werden, um ein Messsignal zu erhalten.That from the DE 11 2014 000 494 T5 known method works with several transmitters and a receiver and is therefore also ruled out, since the use of a single transmitter and a receiving array is not proposed. However, different measurement paths should be compared in order to obtain a measurement signal.

Aufgabe der ErfindungObject of the invention

Aufgabe der Erfindung ist die Ermittlung eines Messwertes in Abhängigkeit von der Benetzung der Frontscheibe des Kfz.The object of the invention is to determine a measured value as a function of the wetting of the front window of the motor vehicle.

Diese Aufgabe wird durch eine Vorrichtung nach Anspruch 1 gelöst.This object is achieved by a device according to claim 1.

Beschreibung der ErfindungDescription of the invention

Erfindungsgemäß wurde erkannt, dass mit dem folgenden Verfahren sehr leicht ein Messwert ermittelt werden kann, der die Benetzung der Frontscheibe mit Wasser widerspiegelt.According to the invention, it was recognized that the following method can very easily be used to determine a measured value that reflects the wetting of the front pane with water.

Der Generator (G1) erzeugt das Sendesignal (S9). Ein erster Sender (H1) erzeugt in Abhängigkeit von diesem Sendesignal (S9) ein erstes optisches Signal (s1), das er in eine erste Übertragungsstrecke (11) hineinsendet. Dies kann linearisiert durch die folgende Gleichung angenähert werden: s 1 = h 0 + h 1 S 9

Figure DE102017101261B4_0001
The generator ( G1 ) generates the transmission signal ( S9 ). A first transmitter ( H1 ) generated depending on this transmission signal ( S9 ) a first optical signal ( s1 ), which it is in a first transmission link ( 11 ) sends in. This can be approximated linearized by the following equation: s 1 = H 0 + H 1 S. 9
Figure DE102017101261B4_0001

Ein zweiter Sender (H2) erzeugt in Abhängigkeit von diesem Sendesignal (S9) ein drittes optisches Signal (s3), das er in eine dritte Übertragungsstrecke (13) hineinsendet. Dies kann linearisiert durch die folgende Gleichung angenähert werden: s 3 = h 0 + h 1 S 9

Figure DE102017101261B4_0002
A second transmitter ( H2 ) generated depending on this transmission signal ( S9 ) a third optical signal ( s3 ), which it is in a third transmission path ( 13th ) sends in. This can be approximated linearized by the following equation: s 3 = H 0 + H 1 S. 9
Figure DE102017101261B4_0002

Ein erstes Objekt (O) reflektiert das erste optische Signal (s1) nach Austritt aus der ersten Übertragungsstrecke (11) in eine zweite Übertragungsstrecke (12) als zweites optisches Signal (s2) hinein.A first object ( O ) reflects the first optical signal ( s1 ) after exiting the first transmission path ( 11 ) into a second transmission path ( 12th ) as a second optical signal ( s2 ) into it.

Dies kann linearisiert durch die folgende Gleichung angenähert werden: s 2 = t 0 + t 1 s 1

Figure DE102017101261B4_0003
This can be approximated linearized by the following equation: s 2 = t 0 + t 1 s 1
Figure DE102017101261B4_0003

Ein zweites Objekt (O2) reflektiert das dritte optische Signal (s3) nach Austritt aus der dritten Übertragungsstrecke (13) in eine vierte Übertragungsstrecke (14) als viertes optisches Signal (s4) hinein.A second object ( O2 ) reflects the third optical signal ( s3 ) after exiting the third transmission path ( 13th ) into a fourth transmission path ( 14th ) as the fourth optical signal ( s4 ) into it.

Dies kann linearisiert durch die folgende Gleichung angenähert werden: s 4 = t 0 + t 1 s 3

Figure DE102017101261B4_0004
This can be approximated linearized by the following equation: s 4th = t 0 + t 1 s 3
Figure DE102017101261B4_0004

Hierbei nehmen wir vereinfachend an, dass die Reflexionseigenschaften des ersten Objekts (O) und zweiten Objekts (O2) übereinstimmen, ohne die Offenbarung auf diesen Fall zu beschränken. Dem Fachmann wird es ein leichtes sein, die analogen Berechnungen für den Fall ungleicher Reflexionseigenschaften der relevanten Oberflächen des ersten Objekts (O) und des zweiten Objekts (O2) durchzuführen. Auch wird dem Fachmann klar sein, dass diese Modifikationen durch die Faktoren t0 und t1 auch genutzt werden können, um beispielsweise ergänzend oder alternativ die Übertragungseigenschaften einer oder mehrerer Übertragungsstrecken zu beschreiben. Insgesamt können die sechs Elemente (erstes optisches Signal s1, zweites optisches Signal s2, drittes optisches Signal s3, viertes optisches Signal s4, erstes Objekt O, zweites Objekt O2) somit für die einfache Linearisierung durch 3x6=18 Parameter beschrieben werden, was hier zur Vereinfachung im Folgenden nicht berücksichtigt wird, um die Sache nicht zu verkomplizieren.To simplify matters, we assume that the reflection properties of the first object ( O ) and second object ( O2 ) match without restricting the disclosure to this case. It will be easy for a person skilled in the art to carry out the analog calculations for the case of unequal reflection properties of the relevant surfaces of the first object ( O ) and the second object ( O2 ). It will also be clear to the person skilled in the art that these modifications by the factors t 0 and t 1 can also be used, for example to additionally or alternatively describe the transmission properties of one or more transmission links. In total, the six elements (first optical signal s1 , second optical signal s2 , third optical signal s3 , fourth optical signal s4 , first object O , second object O2) can thus be described for simple linearization by 3x6 = 18 parameters, which is not taken into account in the following for the sake of simplicity in order not to complicate matters.

Das Objekt (O) ist typischerweise gleich der Frontscheibe des Kfz mit den Wassertropfen darauf.The object ( O ) is typically the same as the windshield of the car with the water droplets on it.

Das zweite optische Signal (s2) tritt aus der zweiten Übertragungsstrecke (12) aus und wird durch einen ersten Empfänger (D1) zum ersten Empfängerausgangssignal (S0A) gewandelt. Dies kann durch die folgende Gleichung linearisiert angenähert werden: S 0 A = d 0 + d 1 s 2

Figure DE102017101261B4_0005
The second optical signal (s2) emerges from the second transmission path ( 12th ) and is sent by a first recipient ( D1 ) converted to the first receiver output signal (S0A). This can be approximated linearly using the following equation: S. 0 A. = d 0 + d 1 s 2
Figure DE102017101261B4_0005

Das vierte optische Signal (s4) tritt aus der vierten Übertragungsstrecke (14) aus und wird durch einen zweiten Empfänger (D2) zum zweiten Empfängerausgangssignal (S0B ) gewandelt. Die kann durch die folgende Gleichung linearisiert angenähert werden: S 0 B = d 0 + d 1 s 4

Figure DE102017101261B4_0006
The fourth optical signal ( s4 ) emerges from the fourth transmission path ( 14th ) and is sent by a second recipient ( D2 ) to the second receiver output signal ( S0 B ) converted. This can be approximated linearly using the following equation: S. 0 B. = d 0 + d 1 s 4th
Figure DE102017101261B4_0006

Hierbei nehmen wir wieder vereinfachend an, dass der erste Empfänger (D1) und der zweite Empfänger (D2) Linearisierungsparameter aufweisen, die sich bezüglich der Anwendung nur unwesentlich unterscheiden und damit als gleich angenommen werden können. Dem Fachmann wird es ein leichtes sein, die entsprechende Berechnung für den Fall der Ungleichheit durchzuführen.Here we again simplify the assumption that the first recipient ( D1 ) and the second recipient ( D2 ) Have linearization parameters that differ only insignificantly with regard to the application and can therefore be assumed to be the same. It will be easy for the person skilled in the art to carry out the corresponding calculation for the case of inequality.

Es folgt die Multiplikation des ersten Empfängerausgangssignals (S0A) oder eines davon abhängigen Signals (S1A , S2A ) mit dem Sendesignal (S9) in einer ersten Multiplikationsvorrichtung (M1A ) zu einem ersten multiplizierten Zwischensignal (S3A ). Dies kann durch die folgende Gleichung beschrieben werden: S 3 A = S 0 A S 9

Figure DE102017101261B4_0007
This is followed by the multiplication of the first receiver output signal (S0 A ) or a signal dependent on it ( S1 A , S2 A ) with the transmission signal ( S9 ) in a first multiplication device ( M1 A ) to a first multiplied intermediate signal ( S3 A ). This can be described by the following equation: S. 3 A. = S. 0 A. S. 9
Figure DE102017101261B4_0007

Ebenso folgt die Multiplikation des zweiten Empfängerausgangssignals (S0B ) oder eines davon abhängigen Signals (S1B , S2B ) mit dem Sendesignal (S9) in einer zweiten Multiplikationsvorrichtung (M1B ) zu einem zweiten multiplizierten Zwischensignal (S3B ). Dies kann durch die folgende Gleichung beschrieben werden: S 3 B = S 0 B S 9

Figure DE102017101261B4_0008
The multiplication of the second receiver output signal also follows ( S0 B ) or a dependent signal ( S1 B , S2 B ) with the transmission signal ( S9 ) in a second multiplication device ( M1 B ) to a second multiplied intermediate signal ( S3 B ). This can be described by the following equation: S. 3 B. = - S. 0 B. S. 9
Figure DE102017101261B4_0008

Nun wird in Abhängigkeit von einem später erläuterten Rückkopplungssignal (S8) zwischen dem ersten multiplizierten Zwischensignal (S3A ) und dem zweiten multiplizierten Zwischensignal (S3B ) durch eine dritte Multiplikationsvorrichtung (M3) umgeschaltet und hierdurch ein Filtereingangssignal (S4) gebildet. Ggf. kann dieses Umschalten abrupt durch einen Umschalter oder stufenweise oder sogar fließend erfolgen. Dieses Umschalten kann durch folgende Gleichung beschrieben werden: S 4 = S 3 A S 8 + S 3 B ( 1 S 8 )

Figure DE102017101261B4_0009
Hierbei haben wir angenommen, dass die Maximalamplitude des Rückkopplungssignals (S8) 1 und die Minimalamplitude 0 ist.Now, depending on a feedback signal ( S8 ) between the first multiplied intermediate signal ( S3 A ) and the second multiplied intermediate signal ( S3 B ) by a third multiplication device ( M3 ) and thereby a filter input signal ( S4 ) educated. If necessary, this switchover can take place abruptly by means of a switch, or in stages or even fluently. This switching can be described by the following equation: S. 4th = S. 3 A. S. 8th + S. 3 B. ( 1 - S. 8th )
Figure DE102017101261B4_0009
Here we have assumed that the maximum amplitude of the feedback signal ( S8 ) 1 and the minimum amplitude is 0.

Im nächsten Schritt erfolgt die Filterung des Filtereingangssignals (S4) durch einen linearen Filter (F1) zu einem Filterausgangssignal (S5). Ein Filter (F1) ist im Sinne dieser Offenbarung dann linear, wenn für zwei beliebige Filtereingangssignale A(t) und B(t) und eine beliebige Konstante α gilt: F [ A ( t ) + B ( t ) ] = F [ A ( t ) ] + F [ B ( t ) ]

Figure DE102017101261B4_0010
F [ α A ( t ) ] = α F [ A ( t ) ]
Figure DE102017101261B4_0011
The next step is the filtering of the filter input signal ( S4 ) through a linear filter ( F1 ) to a filter output signal ( S5 ). A filter ( F1 ) is linear in the sense of this disclosure if the following applies to any two filter input signals A (t) and B (t) and any constant α: F. [ A. ( t ) + B. ( t ) ] = F. [ A. ( t ) ] + F. [ B. ( t ) ]
Figure DE102017101261B4_0010
F. [ α A. ( t ) ] = α F. [ A. ( t ) ]
Figure DE102017101261B4_0011

Dementsprechend kann die Wirkung des Filters (F1) auf das Filtereingangssignal (S4) beschrieben werden durch die Gleichung S 5 = F [ S 4 ]

Figure DE102017101261B4_0012
Accordingly, the effect of the filter ( F1 ) on the filter input signal ( S4 ) can be described by the equation S. 5 = F. [ S. 4th ]
Figure DE102017101261B4_0012

Dann folgt in dieser Realisierung der Erfindung die Analog-zu-Digital-Wandlung des Filterausgangssignals (S5) durch einen Analog-zu-Digital-Wandler (ADC) zu einem wertdiskreten Filterausgangssignal (S6). Hierbei entsteht ein Digitalisierungsfehler E. Daher kann dieser Schritt beschrieben werden durch: S 6 = S 5 + E n

Figure DE102017101261B4_0013
Then follows in this implementation of the invention the analog-to-digital conversion of the filter output signal ( S5 ) through an analog-to-digital converter (ADC) to a discrete-value filter output signal ( S6 ). This results in a digitization error E. This step can therefore be described by: S. 6th = S. 5 + E. n
Figure DE102017101261B4_0013

Dabei gibt n die Bit-Breite des wertdiskreten Filterausgangssignals (S6) an.N is the bit width of the discrete-value filter output signal ( S6 ) on.

Es folgt das Synchronisieren des wertdiskreten Filterausgangssignals (S6), insbesondere durch ein mit dem Sendesignal (S9) getaktetes Flipflops (FF) oder ein mit dem Sendesignal (S9) getaktetes Register, zum synchronisierten Filterausgangssignal (S7). Die Bit-Breite des Registers richtet sich dabei nach der Bit-Breite des wertdiskreten Filterausgangssignals (S6). Das synchronisierte Filterausgangssignal (S7) ist somit ein zeitdiskretes Signal. Dies erfolgt typischerweise mit einer steigenden und/oder fallenden Flanke des Sendesignals (S9).This is followed by the synchronization of the discrete-value filter output signal ( S6 ), in particular by an associated with the transmission signal ( S9 ) clocked flip-flops ( FF ) or one with the transmission signal ( S9 ) clocked register, for the synchronized filter output signal ( S7 ). The bit width of the register depends on the bit width of the discrete-value filter output signal ( S6 ). The synchronized filter output signal ( S7 ) is thus a time-discrete signal. This is typically done with a rising and / or falling edge of the transmit signal ( S9 ).

Zur Vereinfachung vernachlässigen wir hier den Einfluss dieses zeitlichen Diskretisierungsschrittes und nehmen an, dass er bereits in dem Wert E enthalten ist: S 7 = S 6

Figure DE102017101261B4_0014
To simplify matters, we neglect the influence of this temporal discretization step and assume that it is already contained in the value E: S. 7th = S. 6th
Figure DE102017101261B4_0014

Schließlich wird eine Multiplikation des Filterausgangssignals (S7) mit dem Wert (-1) durch eine Spiegelungseinheit (INV1) und ggf. Digital-zu-Analog-Wandlung durchgeführt, wobei die Spiegelungseinheit (INV1) das Rückkopplungssignal (S8) erzeugt.Finally, a multiplication of the filter output signal ( S7 ) with the value (-1) by a mirror unit ( INV1 ) and, if necessary, digital-to-analog conversion carried out, whereby the mirroring unit ( INV1 ) the feedback signal ( S8 ) generated.

Dies kann beschrieben werden durch: S 8 = ( 1 S 7 )

Figure DE102017101261B4_0015
This can be described by: S. 8th = ( 1 - S. 7th )
Figure DE102017101261B4_0015

Sofern man sich nur auf Kleinsignal werte beschränkt kann hier auch S 8 = S 7

Figure DE102017101261B4_0016
If you only limit yourself to small-signal values, you can do this here too S. 8th = - S. 7th
Figure DE102017101261B4_0016

Verwendet werden, was zum gleichen Ergebnis führt. Es kommt also nur auf die Multiplikation des Wertes mit -1 an, die in der affinen Abbildung der vorhergehenden Formel auch enthalten ist. Die Erfindung umfasst also nicht nur die Multiplikation des absoluten Wertes von S8 mit -1, sondern auch die Multiplikation eines Kleinsignals S8 oder eines entsprechenden Signalanteils mit -1. Durch eine entsprechend hohe Verstärkung kann die Äquivalenz der vorletzten mit der letzten Gleichung hinsichtlich ihrer technischen Wirkung erreicht werden, wie im Folgenden Abschnitt ausgeführt wird.Be used, which leads to the same result. So all that matters is the multiplication of the value by -1, which is also contained in the affine mapping of the previous formula. The invention therefore not only comprises the multiplication of the absolute value of S8 with -1, but also the multiplication of a small signal S8 or a corresponding signal component with -1. With a correspondingly high gain, the equivalence of the penultimate equation with the last equation can be achieved with regard to their technical effect, as will be explained in the following section.

Die Formeln werden zur besseren Übersichtlichkeit hier noch einmal aufgelistet: 1.    s1=h 0 h 1 S 9

Figure DE102017101261B4_0017
2.   s 3 = h 0 + h 1 S 9
Figure DE102017101261B4_0018
3.   s 2 = t 0 A + t 1 A s 1
Figure DE102017101261B4_0019
4.   s 4 = t 0 B + t 0 B s 3
Figure DE102017101261B4_0020
5.   S 0 A = d 0 + d 1 s 2
Figure DE102017101261B4_0021
6.   S 0 B = d 0 + d 1 s 4
Figure DE102017101261B4_0022
7.   S 3 A = S 0 A S 9
Figure DE102017101261B4_0023
8.   S 3 B = S 0 B S 9
Figure DE102017101261B4_0024
9.   S 4 = S 3 A S 8 + S 3 B ( 1 S 8 )
Figure DE102017101261B4_0025
10.   S 5 = F [ S 4 ]
Figure DE102017101261B4_0026
11.   S 6 = S 5 + E n
Figure DE102017101261B4_0027
12.   S 7 = S 6
Figure DE102017101261B4_0028
13.   S 8 = ( 1 S 7 )
Figure DE102017101261B4_0029
The formulas are listed again here for better clarity: 1. s1 = h 0 H 1 S. 9
Figure DE102017101261B4_0017
2. s 3 = H 0 + H 1 S. 9
Figure DE102017101261B4_0018
3. s 2 = t 0 A. + t 1 A. s 1
Figure DE102017101261B4_0019
4th s 4th = t 0 B. + t 0 B. s 3
Figure DE102017101261B4_0020
5. S. 0 A. = d 0 + d 1 s 2
Figure DE102017101261B4_0021
6th S. 0 B. = d 0 + d 1 s 4th
Figure DE102017101261B4_0022
7th S. 3 A. = - S. 0 A. S. 9
Figure DE102017101261B4_0023
8th. S. 3 B. = - S. 0 B. S. 9
Figure DE102017101261B4_0024
9. S. 4th = S. 3 A. S. 8th + S. 3 B. ( 1 - S. 8th )
Figure DE102017101261B4_0025
10. S. 5 = F. [ S. 4th ]
Figure DE102017101261B4_0026
11. S. 6th = S. 5 + E. n
Figure DE102017101261B4_0027
12th S. 7th = S. 6th
Figure DE102017101261B4_0028
13th S. 8th = ( 1 - S. 7th )
Figure DE102017101261B4_0029

Kombination von Gleichung 1 mit Gleichung 3, 2 mit 4, 5 mit 7, 6 mit 8, 9 mit 10, 10 mit 11, 12 mit 13 ergibt: 1.     s 2 = t 0 A + t 1 A ( h 0 + h 1 S 9 )

Figure DE102017101261B4_0030
2.   s 4 = t 0 B + t 1 B ( h 0 + h 1 S 9 )
Figure DE102017101261B4_0031
3.   S 3 A = ( d 0 + d 1 s 2 ) S 9
Figure DE102017101261B4_0032
4.   S 3 B = ( d 0 + d 1 s 4 ) S 9
Figure DE102017101261B4_0033
5.   S 8 = 1 F [ S 3 A S 8 + S 3 B ( 1 S 8 ) ] E n
Figure DE102017101261B4_0034
Combination of equation 1 with equation 3, 2 with 4, 5 with 7, 6 with 8, 9 with 10, 10 with 11, 12 with 13 results in: 1. s 2 = t 0 A. + t 1 A. ( H 0 + H 1 S. 9 )
Figure DE102017101261B4_0030
2. s 4th = t 0 B. + t 1 B. ( H 0 + H 1 S. 9 )
Figure DE102017101261B4_0031
3. S. 3 A. = ( d 0 + d 1 s 2 ) S. 9
Figure DE102017101261B4_0032
4th S. 3 B. = - ( d 0 + d 1 s 4th ) S. 9
Figure DE102017101261B4_0033
5. S. 8th = 1 - F. [ S. 3 A. S. 8th + S. 3 B. ( 1 - S. 8th ) ] - E. n
Figure DE102017101261B4_0034

Weitere Kombination führt auf: S 8 = 1 F [ ( ( d 0 + d 1 ( t 0 A + t 1 A ( h 0 + h 1 S 9 ) ) ) S 9 ) S 8 + ( ( d 0 + d 1 ( t 0 B + t 1 B ( h 0 + h 1 S 9 ) ) ) S 9 ) ( 1 S 8 ) ] E n

Figure DE102017101261B4_0035
Another combination lists: S. 8th = 1 - F. [ ( ( d 0 + d 1 ( t 0 A. + t 1 A. ( H 0 + H 1 S. 9 ) ) ) S. 9 ) S. 8th + ( - ( d 0 + d 1 ( t 0 B. + t 1 B. ( H 0 + H 1 S. 9 ) ) ) S. 9 ) ( 1 - S. 8th ) ] - E. n
Figure DE102017101261B4_0035

Ausmultiplizieren ergibt: S 8 = 1 F [ d 0 S 9 S 8 + d 1 t 0 A S 9 S 8 + d 1 t 1 A h 0 S 9 S 8 + d 1 t 1 A h 1 S 9 S 9 S 8 d 0 S 9 + d 1 t 0 B S 9 d 1 t 1 B h 0 S 9 d 1 t 1 B h 1 S 9 S 9 + d 0 S 9 S 8 + d 1 t 0 B S 9 S 8 + d 1 t 1 B h 0 S 9 S 8 + d 1 t 1 B h 1 S 9 S 9 S 8 ] E n

Figure DE102017101261B4_0036
Multiplying out gives: S. 8th = 1 - F. [ d 0 S. 9 S. 8th + d 1 t 0 A. S. 9 S. 8th + d 1 t 1 A. H 0 S. 9 S. 8th + d 1 t 1 A. H 1 S. 9 S. 9 S. 8th - d 0 S. 9 + d 1 t 0 B. S. 9 - d 1 t 1 B. H 0 S. 9 - d 1 t 1 B. H 1 S. 9 S. 9 + d 0 S. 9 S. 8th + d 1 t 0 B. S. 9 S. 8th + d 1 t 1 B. H 0 S. 9 S. 8th + d 1 t 1 B. H 1 S. 9 S. 9 S. 8th ] - E. n
Figure DE102017101261B4_0036

Dies ist gleich S 8 = 1 F [ d 0 S 9 ( 2 S 8 1 ) + d 1 ( t 0 A + t 0 B ) S 9 S 8 + d 1 ( t 1 A + t 1 B ) h 0 S 9 S 8 + d 1 ( t 1 A + t 1 B ) h 1 S 9 S 9 S 8 d 1 t 0 B S 9 d 1 t 1 B h 0 S 9 d 1 t 1 B h 1 S 9 S 9 ] E n

Figure DE102017101261B4_0037
This is the same S. 8th = 1 - F. [ d 0 S. 9 ( 2 S. 8th - 1 ) + d 1 ( t 0 A. + t 0 B. ) S. 9 S. 8th + d 1 ( t 1 A. + t 1 B. ) H 0 S. 9 S. 8th + d 1 ( t 1 A. + t 1 B. ) H 1 S. 9 S. 9 S. 8th - d 1 t 0 B. S. 9 - d 1 t 1 B. H 0 S. 9 - d 1 t 1 B. H 1 S. 9 S. 9 ] - E. n
Figure DE102017101261B4_0037

Der Filter wird nun so eingestellt, dass er nur Frequenzen unterhalb der Frequenz des Sendesignals S9 durchlässt.The filter is now set so that it only uses frequencies below the frequency of the transmitted signal S9 lets through.

Es gilt also 0 = F [ S 9 ]

Figure DE102017101261B4_0038
So it applies 0 = F. [ S. 9 ]
Figure DE102017101261B4_0038

Das Rückkoppelsignal S8 wird als im eingeschwungenen Zustand nahezu konstant angesehen und wird daher durchgelassen.The feedback signal S8 is considered to be almost constant in the steady state and is therefore allowed to pass.

Damit finden wir vereinfacht: S 8 = 1 F [ d 1 ( t 1 A + t 1 B ) h 1 S 9 S 9 S 8 d 1 t 1 B h 1 S 9 S 9 ] E n

Figure DE102017101261B4_0039
With this we find, simplified: S. 8th = 1 - F. [ d 1 ( t 1 A. + t 1 B. ) H 1 S. 9 S. 9 S. 8th - d 1 t 1 B. H 1 S. 9 S. 9 ] - E. n
Figure DE102017101261B4_0039

Da das Rückkoppelsignal S8 als nahezu konstant angenommen wird, kann es vor das Filter gezogen werden. Wir erhalten: S 8 = 1 d 1 ( t 1 A + t 1 B ) h 1 F [ S 9 S 9 ] S 8 + d 1 t 1 B h 1 F [ S 9 S 9 ] E n

Figure DE102017101261B4_0040
Because the feedback signal S8 is assumed to be almost constant, it can be drawn in front of the filter. We obtain: S. 8th = 1 - d 1 ( t 1 A. + t 1 B. ) H 1 F. [ S. 9 S. 9 ] S. 8th + d 1 t 1 B. H 1 F. [ S. 9 S. 9 ] - E. n
Figure DE102017101261B4_0040

Dies kann umgeformt werden zu: S 8 ( 1 + d 1 ( t 1 A + t 1 B ) h 1 F [ S 9 S 9 ] ) = 1 + d 1 t 1 B h 1 F [ S 9 S 9 ] E n

Figure DE102017101261B4_0041
This can be transformed to: S. 8th ( 1 + d 1 ( t 1 A. + t 1 B. ) H 1 F. [ S. 9 S. 9 ] ) = 1 + d 1 t 1 B. H 1 F. [ S. 9 S. 9 ] - E. n
Figure DE102017101261B4_0041

Dies kann umgeformt werden zu: S 8 = 1 + d 1 t 1 B h 1 F [ S 9 S 9 ] 1 + d 1 ( t 1 A + t 1 B ) h 1 F [ S 9 S 9 ] E n ( 1 + d 1 ( t 1 A + t 1 B ) h 1 F [ S 9 S 9 ] )

Figure DE102017101261B4_0042
This can be transformed to: S. 8th = 1 + d 1 t 1 B. H 1 F. [ S. 9 S. 9 ] 1 + d 1 ( t 1 A. + t 1 B. ) H 1 F. [ S. 9 S. 9 ] - E. n ( 1 + d 1 ( t 1 A. + t 1 B. ) H 1 F. [ S. 9 S. 9 ] )
Figure DE102017101261B4_0042

Dies ist für sehr große h1 oder Verstärkungen äquivalent zu S 8 d 1 t 1 B h 1 F [ S 9 S 9 ] d 1 ( t 1 A + t 1 B ) h 1 F [ S 9 S 9 ] E n ( 1 + d 1 ( t 1 A + t 1 B ) h 1 F [ S 9 S 9 ] )

Figure DE102017101261B4_0043
This is equivalent to for very large h 1 or gains S. 8th d 1 t 1 B. H 1 F. [ S. 9 S. 9 ] d 1 ( t 1 A. + t 1 B. ) H 1 F. [ S. 9 S. 9 ] - E. n ( 1 + d 1 ( t 1 A. + t 1 B. ) H 1 F. [ S. 9 S. 9 ] )
Figure DE102017101261B4_0043

Und damit zu S 8 t 1 B t 1 A + t 1 B E n ( 1 + d 1 ( t 1 A + t 1 B ) h 1 F [ S 9 S 9 ] )

Figure DE102017101261B4_0044
And with it too S. 8th t 1 B. t 1 A. + t 1 B. - E. n ( 1 + d 1 ( t 1 A. + t 1 B. ) H 1 F. [ S. 9 S. 9 ] )
Figure DE102017101261B4_0044

Durch geeignete Auslegung hinsichtlich Verstärkung h1 und Bitbreite n kann der Einfluss des Quantisierungsfehlers E minimiert werden.The influence of the quantization error E can be minimized through a suitable design with regard to gain h 1 and bit width n.

Es verbleibt für den Fall einer ausreichend großen Signalamplitude die Beziehung S 8 t 1 B t 1 A + t 1 B

Figure DE102017101261B4_0045
The relationship remains for the case of a sufficiently large signal amplitude S. 8th t 1 B. t 1 A. + t 1 B.
Figure DE102017101261B4_0045

Die Vorrichtung ist also geeignet, den relativen Anteil des vom Objekt (O) über die dritte Übertragungsstrecke (13) und die vierte Übertragungsstrecke (14) erhaltenen optischen Signals am gesamten optischen Signal in Form des synchronisierten Filterausgangssignals (S7) zu ermitteln.The device is therefore suitable for determining the relative proportion of the O ) over the third transmission path ( 13th ) and the fourth transmission path ( 14th ) optical signal obtained on the entire optical signal in the form of the synchronized filter output signal ( S7 ) to investigate.

Dem Fachmann ist offenbar, dass die zeitliche und wertmäßige Diskretisierung (Digitalisierung) nicht unbedingt notwendig ist und an verschiedenen Stellen im Signalpfad erfolgen kann. Auch ist es denkbar, die Digitalisierung direkt in den Empfangselementen vorzunehmen und den gesamten folgenden Signalpfad digitalisiert auszuführen. Die Signale können daher auch als Variablenwerte eines Programms aufgefasst werden, dass in einem Signalprozessor ausgeführt wird.It is obvious to the person skilled in the art that discretization (digitization) in terms of time and value is not absolutely necessary and can take place at different points in the signal path. It is also conceivable to carry out the digitization directly in the receiving elements and to carry out the entire following signal path in digitized form. The signals can therefore also be understood as variable values of a program that is executed in a signal processor.

Ggf. kann daher das Filterausgangssignal (S5) mit -1 multipliziert werden und direkt als Rückkoppelsignal (S8) verwendet werden. In dem Fall muss der dritte Multiplizierer (M3) in der Lage sein, dieses Rückkoppelsignal (S8) zu verarbeiten. In dem Fall wird das Filterausgangssignal (S5) an Stelle des synchronisierten Filterausgangssignals als Messwert verwendet.If necessary, the filter output signal ( S5 ) can be multiplied by -1 and used directly as a feedback signal ( S8 ) be used. In this case the third multiplier ( M3 ) be able to use this feedback signal ( S8 ) to process. In that case the filter output signal ( S5 ) is used as a measured value instead of the synchronized filter output signal.

Das Filtern des Filtereingangssignals (S4) durch den Filter (F1) zu einem Filterausgangssignal (S5) erfolgt vorzugsweise durch eine Tiefpassfilterung mit einer Grenzfrequenz fg , wobei der Tiefpassfilter auch ein Integrator sein kann. Damit die Filterbedingungen, die oben erläutert wurden, gelten ist das Sendesignal (S9) ein Sendesignal mit einer unteren Grenzfrequenz fu und es gilt für die Beträge dieser Grenzfrequenzen: fg<fu.Filtering the filter input signal ( S4 ) through the filter ( F1 ) to a filter output signal ( S5 ) is preferably carried out by low-pass filtering with a cut-off frequency f g , whereby the low-pass filter can also be an integrator. In order for the filter conditions that were explained above to apply, the transmit signal ( S9 ) a transmission signal with a lower limit frequency f u and the following applies to the amounts of these limit frequencies: f g <f u .

FigurenlisteFigure list

  • 1 zeigt das Signalschema einer erfindungsgemäßen Vorrichtung mit einem Schalter als dritten Multiplizierer M3 1 shows the signal scheme of a device according to the invention with a switch as a third multiplier M3
  • 2 zeigt das Signalschema einer erfindungsgemäßen Vorrichtung mit einem n-bit-breiten Rückkoppelsignal (S8) zur Steuerung des dritten Multiplizierers M3 2 shows the signal scheme of a device according to the invention with an n-bit-wide feedback signal ( S8 ) for controlling the third multiplier M3

BezugszeichenlisteList of reference symbols

D1D1
erster Empfängerfirst recipient
D2D2
zweiter Empfängersecond recipient
G1G1
SignalgeneratorSignal generator
H1H1
erster Senderfirst sender
H2H2
zweiter Sendersecond transmitter
F1F1
Filter, vorzugsweise ein Tiefpassfilter mit einer Grenzfrequenz fg oder ein IntegratorFilter, preferably a low-pass filter with a cutoff frequency f g or an integrator
fg f g
Grenzfrequenz des Tiefpassfilters (Filter F1)Cutoff frequency of the low-pass filter (filter F1 )
fu f u
untere Grenzfrequenz des Sendesignals (S9).lower limit frequency of the transmission signal ( S9 ).
fo f o
obere Grenzfrequenz des Sendesignals (S9). Vorzugsweise ist die obere Grenzfrequenz fo kleiner als die doppelte untere Grenzfrequenz fu .upper limit frequency of the transmission signal ( S9 ). The upper limit frequency is preferred f o less than twice the lower limit frequency f u .
FFFF
Synchronisier-Vorrichtung, vorzugsweise ein Flipflop. Im Falle eines n-bit-breiten wertdiskreten Filterausgangssignals (S6) kann es sich auch um ein Register, beispielsweise aus mehreren Flip-Flops handeln.Synchronizing device, preferably a flip-flop. In the case of an n-bit-wide discrete-value filter output signal ( S6 ) it can also be a register, for example made up of several flip-flops.
1111
erste Übertragungsstreckefirst transmission path
1212th
zweite Übertragungsstreckesecond transmission path
1313th
dritte Übertragungsstreckethird transmission path
1414th
vierte Übertragungsstreckefourth transmission path
INV1INV1
Spiegelungseinheit, vorzugsweise ein InverterMirroring unit, preferably an inverter
M1A M1 A
erste Multiplikationsvorrichtungfirst multiplier
M1B M1 B
zweite Multiplikationsvorrichtungsecond multiplier
M3M3
dritte Multiplikationsvorrichtung zum Umschalten (bei Realisierung als Schalter) oder stufenweisen oder kontinuierlichem Umsteuern zwischen dem ersten multiplizierten Zwischensignal (S3A ) und dem zweiten multiplizierten Zwischensignals (S3B ) zur Bildung eines Filtereingangssignals (S4), wobei der Begriff Umschalten hier alle Arten des Umsteuerns mit einer streng monotonen Abhängigkeitsfunktion der Anteile des ersten multiplizierten Zwischensignals (S3A ) und des zweiten multiplizierten Zwischensignals (S3B ) an dem Filtereingangssignal (S4) in Abhängigkeit von dem Rückkopplungssignal (S8) umfasst. Das dermaßen breit aufgefasste Umschalten erfolgt in Abhängigkeit von dem besagten Rückkopplungssignal (S8). Die Realisierung eines mit einem ein-bit-breiten digitalen Rückkopplungssignal (S8) gesteuerten Schalters (z.B. eines Transfer-Gates) ist besonders bevorzugt.third multiplication device for switching (if implemented as a switch) or stepwise or continuous reversing between the first multiplied intermediate signal ( S3 A ) and the second multiplied intermediate signal ( S3 B ) to generate a filter input signal ( S4 ), whereby the term switching here includes all types of reversing with a strictly monotonic dependence function of the components of the first multiplied intermediate signal ( S3 A ) and the second multiplied intermediate signal ( S3 B ) at the filter input signal ( S4 ) depending on the feedback signal ( S8 ) includes. The so broadly understood switching takes place as a function of the said feedback signal ( S8 ). The realization of a one-bit-wide digital feedback signal ( S8 ) controlled switch (for example a transfer gate) is particularly preferred.
OO
Objekt (z.B. Windschutzscheibe mit Wassertropfen)Object (e.g. windshield with water droplets)
O2O2
ggf. zweites Objektpossibly second object
SOA SO A
erstes Empfängerausgangssignalfirst receiver output signal
SOB SO B
zweites Empfängerausgangssignalsecond receiver output signal
s1s1
erstes optisches Signalfirst optical signal
S1A S1 A
erstes Eingangsverstärkerausgangssignalfirst input amplifier output signal
S1B S1 B
zweites Eingangsverstärkerausgangssignalsecond input amplifier output signal
s2s2
zweites optisches Signalsecond optical signal
S2A S2 A
erstes Eingangsfilterausgangssignalfirst input filter output signal
S2B S2 B
zweites Eingangsfilterausgangssignalsecond input filter output signal
s3s3
drittes optisches Signalthird optical signal
S3A S3 A
erstes multipliziertes Zwischensignalfirst multiplied intermediate signal
S3B S3 B
zweites multipliziertes Zwischensignalsecond multiplied intermediate signal
s4s4
viertes optisches Signalfourth optical signal
S4S4
FiltereingangssignalFilter input signal
S5S5
Filterausgangssignal (Dieses spiegelt einen möglichen Messwert wider.)Filter output signal (This reflects a possible measured value.)
S6S6
wertdiskretes Filterausgangssignal (Dieses spiegelt einen möglichen Messwert wider.) Das wertdiskrete Filterausgangssignal ist typischerweise, aber nicht notwendigerweise zeitkontinuierlich.Discrete-value filter output signal (This reflects a possible measured value.) The discrete-value filter output signal is typically, but not necessarily, continuous in time.
S7S7
synchronisiertes Filterausgangssignal (Dieses spiegelt einen möglichen Messwert wider.) Das synchronisierte Filterausgangssignal ist typischerweise wert- und zeitdiskret.synchronized filter output signal (This reflects a possible measured value.) The synchronized filter output signal is typically discrete in value and time.
S8S8
Rückkoppelsignal(Dieses spiegelt einen möglichen Messwert wider.)Feedback signal (This reflects a possible measured value.)
S9S9
Sendesignal. Das Sendesignal ist bevorzugt monofrequent oder bandbegrenzt mit einer unteren betragsmäßigen Grenzfrequenz fu und einer oberen betragsmäßigen Grenzfrequenz fo . Für die Beträge dieser Grenzfrequenzen gilt vorzugsweise(| f0-fu |)< | fg | < | fu |. Vorzugsweise handelt es sich um ein PWM Signal mit 50% Duty-Cycle. Die Verwendung von PCM Signalen ist möglich. In dem Fall ist aber Sorge zu tragen, dass die Synchronisierung im Flipflop (FF) immer nur am Ende eines PCM-Codes erfolgt. Der PCM-Code sollte einen Füllfaktor von 50% haben. Das ist die zeitliche 1-Fläche im Vergleich zur zeitlichen 0-Fläche bezogen auf die Dauer der Aussendung des betreffenden PCM-Codes. Auch ist die Verwendung von bandbegrenzten Zufallssignalen möglich. In dem Fall muss ein Tiefpassfilter ähnlich dem Filter (F1) vorgesehen werden, das das Quadrat des Sendesignals filtert, und die mittlere Amplitude subtrahiert. Bei den dann folgenden Nulldurchgängen des Signals kann eine Synchronisierung erfolgen. In ähnlicher Weise können PFM-Modulationsverfahren etc. benutzt werden, wenn die Synchronisierung in der Synchronisier-Vorrichtung nur dann erfolgt, wenn die bis dahin pro Zeiteinheit ausgesendete Lichtmenge dem Zielwert, typischerweise 50%, entspricht.Transmission signal. The transmission signal is preferably mono-frequency or band-limited with a lower limit frequency in terms of magnitude f u and an upper limit frequency in terms of magnitude f o . For the amounts of these limit frequencies, (| f 0 -f u |) <| preferably applies f g | <| f u |. It is preferably a PWM signal with a 50% duty cycle. The use of PCM signals is possible. In this case, however, care must be taken that the synchronization in the flip-flop ( FF ) only ever occurs at the end of a PCM code. The PCM code should have a fill factor of 50%. This is the temporal 1 area compared to the temporal 0 area based on the duration of the transmission of the PCM code in question. The use of band-limited random signals is also possible. In this case, a low-pass filter similar to the filter ( F1 ) which filters the square of the transmitted signal and subtracts the mean amplitude. Synchronization can then take place at the zero crossings of the signal which then follow. In a similar way, PFM modulation methods etc. can be used if the synchronization in the synchronization device only takes place if the amount of light emitted per unit of time up to that point corresponds to the target value, typically 50%.

Claims (4)

Regensensor zur Vermessung der optischen Reflexionseigenschaften eines möglicherweise mit Flüssigkeit benetzen Objekts (O) unter Ermittlung eines Messwertes zur Ermittlung der Benetzung, gekennzeichnet durch a. einen ersten Signalgenerator (G1), der ein Sendesignal (S9) erzeugt, b. einen ersten optischen Sender (H1) c. zur Aussendung eines ersten optischen Signals (s1) durch diesen ersten optischen Sender (H1) in Abhängigkeit von dem ersten Sendesignal (S9) in eine erste Übertragungsstrecke (11) zur Reflexion dieses ersten optischen Signals (s1) nach Durchlaufen dieser ersten Übertragungsstrecke (11) an dem Objekt (O) als zweites optisches Signal (s2) in eine zweite Übertragungsstrecke (12) hinein und d. zur Aussendung eines dritten optischen Signals (s3) durch diesen ersten optischen Sender (H1) in Abhängigkeit von dem ersten Sendesignal (S9) in eine dritte Übertragungsstrecke (I3), die dieses dritte optische Signal (s3) nach Durchlaufen dieser dritten Übertragungsstrecke (13) an dem Objekt (O) als drittes optisches Signal in eine vierte Übertragungsstrecke (14) hinein reflektiert, und e. einen ersten Empfänger (D1), der ein zweites optisches Signal (s2) am Ausgang der zweiten Übertragungsstrecke (I2) empfängt und ein erstes Empfängerausgangssignal (S0A) in Abhängigkeit von dem zweiten optischen Signal (s2) erzeugt, und f. einen zweiten Empfänger (D2), der ein viertes optisches Signal (s4) am Ausgang der vierten Übertragungsstrecke (I4) empfängt und ein zweites Empfängerausgangssignal (S0B) in Abhängigkeit von dem vierten optischen Signal (s4) erzeugt; g. eine erste Multiplikationsvorrichtung (M1A, die ein erstes Empfängerausgangssignal (S0A) oder eines davon abhängigen Signals (S1A, S2A) mit dem Sendesignal (S9) in zu einem ersten multiplizierten Zwischensignal (S3A) multipliziert; h. eine zweite Multiplikationsvorrichtung (M1B), die ein zweites Empfängerausgangssignal (S0B) oder ein davon abhängiges Signal (S1B, S2B) mit dem Sendesignal (S9) zu einem zweiten multiplizierten Zwischensignal (S3B) multipliziert; i. eine dritte Multiplikationsvorrichtung (M3), die in Abhängigkeit von einem Rückkopplungssignal (S8) zwischen dem ersten multiplizierten Zwischensignal (S3A) und dem zweiten multiplizierten Zwischensignal (S3B) zur Bildung eines Filtereingangssignals (S4) umschaltet oder umsteuert, wobei dieses Umsteuern auch stufenweise oder fließend durch ein zum einen wertdiskretes oder wertkontinuierliches und zum anderen zeitdiskretes oder zeitkontinuierliches Rückkopplungssignal (S8) erfolgen kann; j. einen Filter (F1), der das Filtereingangssignal (S4) zu einem Filterausgangssignal (S5) filtert; k. eine Spiegelungseinheit (INV1), die das Filterausgangssignal(S5) mit dem Wert (-1) zur Erzeugung des besagten Rückkopplungssignals (S8) multipliziert; I. wobei die Amplitude und/oder die mittlere Amplitude des Filterausgangssignals (S5) den Messwert darstellen, und/oder wobei die Amplitude und/oder die mittlere Amplitude des Rückkopplungssignals (S8) den Messwert oder einen weiteren Messwert darstellen.Rain sensor for measuring the optical reflection properties of an object (O) possibly wetted with liquid, determining a measured value for determining the wetting, characterized by a. a first signal generator (G1) which generates a transmission signal (S9), b. a first optical transmitter (H1) c. for transmitting a first optical signal (s1) by this first optical transmitter (H1) as a function of the first transmission signal (S9) in a first transmission path (11) for reflecting this first optical signal (s1) after passing through this first transmission path (11) at the object (O) as a second optical signal (s2) into a second transmission path (12) and d. for the transmission of a third optical signal (s3) by this first optical transmitter (H1) as a function of the first transmission signal (S9) in a third transmission path (I3), which this third optical signal (s3) after passing through this third transmission path (13) reflected on the object (O) as a third optical signal into a fourth transmission path (14), and e. a first receiver (D1) which receives a second optical signal (s2) at the output of the second transmission link (I2) and generates a first receiver output signal (S0A) as a function of the second optical signal (s2), and f. a second receiver ( D2), which receives a fourth optical signal (s4) at the output of the fourth transmission link (I4) and generates a second receiver output signal (S0B) as a function of the fourth optical signal (s4); G. a first multiplication device (M1 A , which multiplies a first receiver output signal (S0 A ) or a signal dependent thereon (S1 A , S2 A ) with the transmission signal (S9) to form a first multiplied intermediate signal (S3 A ); h. a second multiplication device (M1 B ), which multiplies a second receiver output signal (S0 B ) or a signal dependent thereon (S1 B , S2 B ) by the transmission signal (S9) to form a second multiplied intermediate signal (S3 B ); i.a third multiplication device (M3) that switches or reverses depending on a feedback signal (S8) between the first multiplied intermediate signal (S3 A ) and the second multiplied intermediate signal (S3 B ) to form a filter input signal (S4), this reversal also being gradual or flowing through one Discrete-value or continuous-value and, on the other hand, discrete-time or continuous-time feedback signal (S8) can take place; j. a filter (F1), which filters the filter input signal (S4) into a filter output signal (S5); k. a mirroring unit (INV1) which multiplies the filter output signal (S5) by the value (-1) to generate said feedback signal (S8); I. whereby the amplitude and / or the mean amplitude of the filter output signal (S5) represent the measured value, and / or the amplitude and / or the mean amplitude of the feedback signal (S8) represent the measured value or a further measured value. Vorrichtung nach Anspruch 1 gekennzeichnet a. durch einen Analog-zu-Digital-Wandler zur Analog-zu-Digital-Wandlung des Filterausgangssignals (S5) zu einem digitalisierten Filterausgangssignal (S6) und b. durch eine Synchronisier-Vorrichtung, insbesondere durch ein mit dem Sendesignal (S9) getakteten Flipflops (FF) oder ein mit dem Sendesignal (S9) getakteten Registers, zum Synchronisieren des wertdiskreten Filterausgangssignals (S6) zum synchronisierten Filterausgangssignal (S7) und c. durch eine Spiegelungseinheit (INV1) die eine Multiplikation des synchronisierten Filterausgangssignals (S7) mit dem Wert (-1) statt einer Multiplikation des Filterausgangssignals (S5) mit dem Wert (-1), d. wobei diese Spiegelungseinheit (INV1) nun im Gegensatz zum Anspruch 1 das Rückkopplungssignal (S8) erzeugt und e. wobei die Amplitude des synchronisierten Filterausgangssignals (S7) statt des Filterausgangssignals (S5) im Gegensatz zum Anspruch 1 den Messwert darstellt und/oder f. wobei die Amplitude des Rückkopplungssignals (S8) statt des Filterausgangssignals (S5) im Gegensatz zum Anspruch 1 den Messwert darstellt.Device according to Claim 1 marked a. by an analog-to-digital converter for analog-to-digital conversion of the filter output signal (S5) into a digitized filter output signal (S6) and b. by a synchronization device, in particular by a flip-flop (FF) clocked with the transmit signal (S9) or a register clocked with the transmit signal (S9), for synchronizing the discrete-value filter output signal (S6) to the synchronized filter output signal (S7) and c. by a mirroring unit (INV1) that multiplies the synchronized filter output signal (S7) by the value (-1) instead of multiplying the filter output signal (S5) by the value (-1), d. this mirroring unit (INV1) now in contrast to Claim 1 generating the feedback signal (S8) and e. wherein the amplitude of the synchronized filter output signal (S7) instead of the filter output signal (S5) in contrast to Claim 1 represents the measured value and / or f. wherein the amplitude of the feedback signal (S8) instead of the filter output signal (S5) in contrast to Claim 1 represents the measured value. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2 gekennzeichnet dadurch a. dass der Filter (F1) ein Integrator ist.Procedure according to Claim 1 or 2 characterized by a. that the filter (F1) is an integrator. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2 gekennzeichnet dadurch a. dass der Filter (F1) ein Tiefpassfilter mit einer Grenzfrequenz fg ist und b. dass das Sendesignal (S9) ein Sendesignal mit einer unteren Grenzfrequenz fu und einer oberen Grenzfrequenz fo ist und c. dass für die Beträge dieser Grenzfrequenzen gilt: (| fo-fu |)< | fg | < | fu |;Procedure according to Claim 1 or 2 characterized by a. that the filter (F1) is a low-pass filter with a cut-off frequency f g and b. that the transmission signal (S9) is a transmission signal with a lower limit frequency f u and an upper limit frequency f o and c. that the following applies to the amounts of these limit frequencies: (| f o -f u |) <| f g | <| f u |;
DE102017101261.3A 2016-03-08 2017-01-24 Digitized rain sensor for measuring the optical reflection properties of an object possibly wetted with liquid for use in motor vehicles Active DE102017101261B4 (en)

Applications Claiming Priority (2)

Application Number Priority Date Filing Date Title
DE102016104233 2016-03-08
DE102016104233.1 2016-03-08

Publications (2)

Publication Number Publication Date
DE102017101261A1 DE102017101261A1 (en) 2017-09-14
DE102017101261B4 true DE102017101261B4 (en) 2021-03-25

Family

ID=59700718

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
DE102017101261.3A Active DE102017101261B4 (en) 2016-03-08 2017-01-24 Digitized rain sensor for measuring the optical reflection properties of an object possibly wetted with liquid for use in motor vehicles

Country Status (1)

Country Link
DE (1) DE102017101261B4 (en)

Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE19803694C1 (en) * 1998-01-30 1999-04-22 Kostal Leopold Gmbh & Co Kg Method of detecting objects on a transparent plate, e.g. a motor vehicle windscreen
EP2602635B1 (en) * 2011-12-06 2014-02-19 ELMOS Semiconductor AG Method for measuring a transfer route by means of compensating amplitude measurement and delta-sigma method and device for performing the method
DE112014000494T5 (en) * 2013-01-21 2015-11-05 Denso Corporation Device for the determination of an adhesive substance

Patent Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE19803694C1 (en) * 1998-01-30 1999-04-22 Kostal Leopold Gmbh & Co Kg Method of detecting objects on a transparent plate, e.g. a motor vehicle windscreen
EP2602635B1 (en) * 2011-12-06 2014-02-19 ELMOS Semiconductor AG Method for measuring a transfer route by means of compensating amplitude measurement and delta-sigma method and device for performing the method
DE112014000494T5 (en) * 2013-01-21 2015-11-05 Denso Corporation Device for the determination of an adhesive substance

Also Published As

Publication number Publication date
DE102017101261A1 (en) 2017-09-14

Similar Documents

Publication Publication Date Title
EP3657215B1 (en) Device for determining a property of a transmission channel between a transmitter and a receiver
DE10235062B4 (en) Filter method and A / D converter device with a filter function
DE102016119419B4 (en) Universal sensor interface of a machine monitoring system
DE102007046560A1 (en) Field device with an analog output
EP2742595B1 (en) Method for generating a digital signal
DE102008057474A1 (en) transmitters
DE102017101261B4 (en) Digitized rain sensor for measuring the optical reflection properties of an object possibly wetted with liquid for use in motor vehicles
DE102017101259B4 (en) Optical sensor for measuring the optical reflection properties of an object and / or the transmission properties of a transmission line for use in motor vehicles
DE102017101257B4 (en) Method for the optical measurement of the optical reflection properties of an object and / or the transmission properties of a transmission link for use in motor vehicles
DE102017101258B4 (en) Method for the optical quantitative detection of water on the windshield of a motor vehicle
DE102017101260B4 (en) Method for the optical comparison of the transmission properties of two transmission lines for use in motor vehicles
EP1540374B1 (en) Method for determination of a distance and distance measuring device with improvement of the effective resolution of an a/d converter by phase modulation of the measured signal
DE102015016212A1 (en) Sensor control device and gas detection system
EP2557426B1 (en) Method of measuring an analog signal generated by a frequency inverter
EP2583070B1 (en) Measuring transducer having two transmission channels
EP0387686A2 (en) Voltage-to-frequency conversion method and device for implementing the method
DE102015100555A1 (en) level meter
DE2952311A1 (en) analog=digital converter for instrument - uses controllable duty-factor of added AC compensation voltage as analog measure
EP3696514B1 (en) Sensor assembly and method for operating a sensor assembly
EP3696625B1 (en) Analog installation module
EP2936091B1 (en) Apparatus and method for measuring a periodic signal
DE3240528C2 (en)
DE2826078C3 (en) Circuit arrangement for measuring the effective value of an electrical alternating voltage
DE1762313B2 (en) ENCODER IN CASCADE CIRCUIT
DE102021211092A1 (en) Device and method for determining sampling points of a signal pulse

Legal Events

Date Code Title Description
R012 Request for examination validly filed
R081 Change of applicant/patentee

Owner name: ELMOS SEMICONDUCTOR SE, DE

Free format text: FORMER OWNER: ELMOS SEMICONDUCTOR AKTIENGESELLSCHAFT, 44227 DORTMUND, DE

R018 Grant decision by examination section/examining division
R020 Patent grant now final