DE102022101227B3 - Ultrasonic sensor with an object detection of objects in the close range - Google Patents
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Abstract
Die Erfindung betrifft ein Ultraschallmesssystems 22 für Umfelderfassungsvorrichtungen, insbesondere Einparkhilfen, von Fahrzeugen und/oder Robotern. Das Ultraschallmesssystem 22 umfasst einen Ultraschallsensor 1. Der Ultraschallsensor 1 weist einen Nahbereich auf, in dem er den Abstand vom Ultraschallsensor 1 zu Objekten 11 mit ausgesendeten Ultraschallbursts 10 einer ersten zeitlichen Länge ohne Zusatzmaßnahmen nicht mehr erfassen kann. Das Verfahren verwendet ausgesendete Ultraschallbursts 10 einer ersten zeitlichen Länge für Ultraschallhauptmessungen 505, sofern sich kein Objekt 11 im Nahbereich des Ultraschallsensors 1 aufhält, und erfasst des Vorhandenseins eines Objekts 11 im Nahbereich des Ultraschalsensors 1 sofern das Objekt 11 sich dort befindet. Das Verfahren verkürzt die ersten zeitlichen Länge der ausgesendeten Ultraschallbursts 10 zu einer zweiten zeitlichen Länge der ausgesendeten Ultraschallbursts 10 und erfasst eines Abstands zwischen Ultraschallsensor 1 und Objekt 11 für die Dauer des Aufenthalts des Objekts 11 im Nahbereich des Ultraschallsensors 1.The invention relates to an ultrasonic measuring system 22 for surroundings detection devices, in particular parking aids, of vehicles and/or robots. The ultrasonic measuring system 22 includes an ultrasonic sensor 1. The ultrasonic sensor 1 has a close range in which it can no longer detect the distance from the ultrasonic sensor 1 to objects 11 with emitted ultrasonic bursts 10 of a first temporal length without additional measures. The method uses transmitted ultrasonic bursts 10 of a first temporal length for main ultrasonic measurements 505 if there is no object 11 in the vicinity of the ultrasonic sensor 1, and detects the presence of an object 11 in the vicinity of the ultrasonic sensor 1 if the object 11 is there. The method shortens the first temporal length of the transmitted ultrasonic bursts 10 to a second temporal length of the transmitted ultrasonic bursts 10 and detects a distance between the ultrasonic sensor 1 and the object 11 for the duration of the stay of the object 11 in the vicinity of the ultrasonic sensor 1.
Description
Feld der Erfindungfield of invention
Die Erfindung richtet sich auf ein Ultraschallsensorsystem mit einer Objekterkennung für Objekte im Nahbereich eines Ultraschallsensors des Ultraschallsensorsystems und ein zugehöriges Verfahren zur Erkennung von Objekten im Nahbereich eines Ultraschallsensors am Ende des Ausschwingvorgangs des Schwingelements des Ultraschalltransducers des Ultraschallsensors mit einer Temperatur- und Parameterkompensation.The invention is directed to an ultrasonic sensor system with object detection for objects in the close range of an ultrasonic sensor of the ultrasonic sensor system and an associated method for detecting objects in the close range of an ultrasonic sensor at the end of the decay process of the oscillating element of the ultrasonic transducer of the ultrasonic sensor with temperature and parameter compensation.
Allgemeine EinleitungGeneral introduction
Für das autonome Fahren benötigen Fahrzeuge sogenannte Fahrerassistenzsysteme. Schriften aus dem Stand der Technik bezeichnen diese auch als ADAS-Systeme (englisch Advanced Driver Assistance Systems). Diese ADAS-Systeme benötigen Sensordaten von Sensoren. Diese Sensoren liefern dem ADAS-System Umgebungsdaten des Umfelds des Fahrzeugs. Eine wichtige Klasse solcher Umfeldsensoren sind Ultraschallsensoren von Ultraschallsensorsystemen. Solche Ultraschallsensorsysteme umfassen in der Regel ein Steuergerät und eine Mehrzahl von Ultraschallsensoren. Typischerweise ist das Steuergerät über einen oder mehrere Datenbusse mit den Ultraschallsensoren verbunden. Die Datenbusse älterer Ultraschallsensoren sind analog und umfassen mehr oder weinige das Ausgangssignal eines Komparators innerhalb des Ultraschallsensors. Modernere Ultraschallsensoren umfassen u.a. einen eigenen Rechnerkern, der die Aussendung des Ultraschallbursts und den Empfang der Ultraschallechosignale steuert, die Kommunikation mit dem Steuergerät durchführt und ggf. die Daten aufbereitet und komprimiert.Vehicles need so-called driver assistance systems for autonomous driving. Documents from the prior art also refer to these as ADAS systems (English Advanced Driver Assistance Systems). These ADAS systems require sensor data from sensors. These sensors provide the ADAS system with environmental data about the vehicle's surroundings. An important class of such environment sensors are ultrasonic sensors of ultrasonic sensor systems. Such ultrasonic sensor systems generally include a control unit and a plurality of ultrasonic sensors. The control unit is typically connected to the ultrasonic sensors via one or more data buses. The data buses of older ultrasonic sensors are analog and more or less comprise the output of a comparator within the ultrasonic sensor. More modern ultrasonic sensors include, among other things, their own computer core, which controls the transmission of the ultrasonic burst and the reception of the ultrasonic echo signals, communicates with the control unit and, if necessary, processes and compresses the data.
Der folgende Abschnitt erläutert das zu lösende Problem an Hand der Figuren der hier vorgelegten Schrift.The following section explains the problem to be solved using the figures of the document presented here.
Typischerweise umfasst ein Ultraschallsensor 1 im Sinne der hier vorgelegten Schrift diesen Rechnerkern 2, eine digitale Ultraschallbursterzeugung, eine analoge Ultraschallsendestufe.Typically, an
Der Rechnerkern 2 steuert bevorzugt mittels eines Steuersignals oder mehrerer Steuersignale 4 die digitale Ultraschallbursterzeugung 3 des Ultraschallsensors 1. Typischerweise verfügt die Datenverbindung zwischen der Ultraschallbursterzeugung 3 des Ultraschallsensors 1 und dem Rechnerkern 2 über einen Rückkanal, mit dem der Rechnerkern 2 den Status der Ultraschallbursterzeugung 3 des Ultraschallsensors 1 überprüfen kann.The
Die digitale Ultraschallbursterzeugung 3 erzeugt auf Veranlassung des Rechnersystems 2 ein digitales Ultraschallsendesignal 5.The digital
Eine analoge Ultraschallsendestufe 6 setzt das digitale Ultraschallsendesignal 5 typischerweise in ein Ansteuersignal 7 um. Das Ansteuersignal 7 versorgt in der zeitlichen Sendephase während der Erzeugung eines auszusendenden Ultraschallbursts 10 das piezoelektrische Schwingelement 8 eines angeschlossenen Ultraschalltransducers 9 mit gepulster elektrischer Energie. Typischerweise liegt die Pulsfrequenz der Pulsung der Energieversorgung des Schwingelements 8 in der Nähe der Resonanzfrequenz des Schwingelements 8 des Ultraschalltransducers 9. Hierdurch schwingt in dieser Sendephase das Schwingelement 8 des Ultraschalltransducers 9 mit der Pulsfrequenz an. Das Schwingelement 8 des Ultraschalltransducers 9 überträgt seine mechanische Schwingung auf die umgebende Luft, wodurch der Ultraschalltransducer 9 einen Ultraschallburst 10 aussendet. Ein ausgesendeter Ultraschallburst 10 umfasst dabei bevorzugt eine Mehrzahl unmittelbar mit der Pulsfrequenz aufeinander folgender Pulse. Ein Puls im Sinne der hier vorgelegten Schrift ist dabei eine einzelne Kompressions- oder Expansionswelle der Luft. Ein Ultraschallburst umfasst im Sinne der hier vorgelegten Schrift zumindest einen Puls. Ein Ultraschallburst im Sinne der hier vorgelegten Schrift kann eine Mehrzahl zeitlich aufeinander folgender Pulse umfassen. Die Anzahl der zeitlich aufeinander folgenden Pulse eines ausgesendeten Ultraschallbursts 10 kann klein oder groß sein. Die Pulse innerhalb eines ausgesendeten Ultraschallbursts 10 folgen aufeinander in einem zeitlichen Pulsabstand, der jeweils dem jeweiligen momentanen Kehrwert der momentanen Pulsfrequenz entspricht Dementsprechend kann es sich bei den ausgesendeten Ultraschallbursts 10, die ein Ultraschalltransducer 9 aussendet, um zeitlich längere und zeitlich kürzere ausgesendete Ultraschallbursts 10 handeln. Ein zeitlich kürzerer ausgesendeter Ultraschallburst 10 umfasst wenige Pulse. Ein zeitlich längerer ausgesendeter Ultraschallburst 10 umfasst eine größere Anzahl an Pulsen.An analog
Objekte 11 im Umfeld des Fahrzeugs reflektieren die ausgesendeten Ultraschallbursts 10 als reflektierte Ultraschallbursts 12.
Nach dem Erzeugen eines ausgesendeten Ultraschallbursts 10 geht der Ultraschallsensor 1 in eine zeitliche Ausschwingphase über. In dieser Ausschwingphase ist der Ultraschallsensor 1 für die zeitliche Dauer einer Ausschwingzeit in der Regel nicht in der Lage, reflektierte Ultraschallbursts 12 zu empfangen, da die Schwingamplitude des piezoelektrischen Schwingelements 8 des Ultraschallsensors 1 zu Beginn der Ausschwingphase noch zu hoch ist. Wie in der Sendephase setzt die analoge Ultraschallsendestufe 6 das digitale Ultraschallsendesignal 5 der Ausschwingphase typischerweise weiterhin in ein Ansteuersignal 7 um. Das Ansteuersignal 7 der Ausschwingphase entnimmt jedoch nun während des Ausschwingens des piezoelektrischen Schwingelements 8 mechanische Schwingenergie aus dem piezoelektrischen Schwingelement 8. Hierzu betreibt die analoge Ultraschallsendestufe 6 das piezoelektrische Schwingelement 8 vorzugsweise mit einem gegenphasigen Ansteuersignal 7. In vielen Fällen schaltet die Ultraschallsendestufe 6 ihren Innenwiderstand in der Ausschwingphase so um, dass dieser Innenwiderstand ein Maximum an Energie des piezoelektrischen Schwingelements 8 in thermische Energie umsetzt. Diese Maßnahmen verkürzen die zeitliche Dauer der Ausschwingzeit des Schwingelements 8 nach dem zeitlichen Ende der Sendephase. Nichtsdestotrotz ist der Ultraschalltransducer 9 in der Ausschwingzeit nicht empfangsbereit. In dieser Ausschwingzeit legt der ausgesendete Ultraschallburst 10 aber bereits eine nicht unerhebliche Strecke im Freiraum zwischen dem Ultraschalltransducer 9 und dem ggf. vorhandenen Objekt 11 zurück. Die Hälfte der Strecke, die der ausgesendete Ultraschallburst 10 in der Ausschwingzeit zurücklegt, ist der Nahbereich des Ultraschallsensors 1 im Sinne der hier vorgelegten Schrift. Objekte 11, die sich in diesem Nahbereich des Ultraschallsensors 1 befinden, kann der Ultraschallsensor 1 daher ohne besondere Maßnahmen nicht sicher detektieren.After the generation of a transmitted
Nach dem zeitlichen Ende der Ausschwingphase erregen dann eintreffende reflektierte Ultraschallbursts 12 das piezoelektrische Schwingelement 8 des Ultraschalltransducers 9 wieder zu mechanischen Schwingungen an. Diese neuen mechanischen Schwingungen des piezoelektrischen Schwingelements 8 in der Empfangsphase führen zu einem elektrischen Ultraschallempfangssignal 13. Das piezoelektrische Schwingelement 8 des Ultraschalltransducers 9 erzeugt dabei das elektrische Ultraschallempfangssignal 13 in Abhängigkeit von dem empfangenen, eintreffenden, reflektierten Ultraschallbursts 12. Ein Verstärker 14 des Ultraschallsensors 1 erfasst das elektrische Ultraschallempfangssignal 13 und wandelt es in ein verstärktes elektrisches Ultraschallempfangssignal 15 um. Ggf. filtert und verstärkt der Verstärker 14 das elektrische Ultraschallempfangssignal 13 in das verstärkte elektrische Ultraschallempfangssignal 15. Bevorzugt umfasst das verstärkte elektrische Ultraschallempfangssignal 15 ein Hüllkurvensignal, das den Amplitudenverlauf des elektrischen Ultraschallempfangssignals 13 widergibt und das somit die Pulsfrequenz nicht mehr aufweist. Das verstärkte elektrische Ultraschallempfangssignal 15 umfasst in vielen bevorzugten Anwendungen darüber hinaus noch ein optionales analoges Phasensignal, dass die Phasenverschiebung zwischen dem Ansteuersignal 7 und dem mit Ansteuersignal 7 korrespondierenden Signalanteil des Ultraschallempfangssignals 13 wiedergibt. Der Verstärker 14 kann also beispielsweise einen Synchrondemodulator umfassen, der beispielsweise eine I/Q-Analyse des Ultraschallempfangssignals 13 durchführt. Das verstärkte elektrische Ultraschallempfangssignal 15 kann also im Sinne der hier vorgelegten Schrift auch mehrere Signale umfassen, die der Verstärker 14 aus dem Ultraschallempfangssignal 13 ableitet. Diese Signale sind im Sinne der hier vorgelegten Schrift nicht auf das Hüllkurvensignal und/oder das Phasensignal beschränkt. Bevorzugt tastet ein Analog-zu-Digital-Wandler 16 des Ultraschallsensors 1 diese Signale des verstärkten elektrischen Ultraschallempfangssignals 15 mit einer Abtastfrequenz ab und wandelt das verstärkte elektrische Ultraschallempfangssignal 15 zu einem digitalisierten Ultraschallempfangssignal 17. Das digitalisierte Ultraschallempfangssignal 17 kann dementsprechend mehrere digitalisiere Ultraschalluntersignale umfassen. Bevorzugt tastet der Analog-zu-Digital-Wandler 16 des Ultraschallsensors 1 somit jeweils ein Signal des verstärkten elektrischen Ultraschallempfangssignals 15 mit der Abtastfrequenz ab und wandelt dieses Signal des verstärkten elektrischen Ultraschallempfangssignals 15 zu einem diesem Signal zugeordneten digitalisierten Ultraschalluntersignal des digitalisierten Ultraschallempfangssignals 17. Die digitalen Ultraschalluntersignale bilden somit zusammen das digitalisierte Ultraschallempfangssignal 17. Ggf. filtert eine im Signalpfad nachfolgende digitale Aufbereitungs- und Filterstufe 18 das digitalisierte Ultraschallempfangssignal 17 in ein gefiltertes Ultraschallempfangssignal 19 um. Auch das gefilterte Ultraschallempfangssignal 19 kann mehrere Untersignale umfassen. Bevorzugt komprimieren die digitale Aufbereitungs- und Filterstufe 18 und/oder der Rechnerkern 2 des Ultraschallsensors 1 das gefilterte Ultraschallempfangssignal 19 zu einem komprimierten Ultraschallempfangssignal. Im einfachsten Fall handelt es sich bei der Kompression um einen Schwellwertvergleich des Werts des Hüllkurvensignals mit einem Schwellwert. Der Rechnerkern 2 des Ultraschalsensors 1 überträgt das komprimierte Ultraschallempfangssignal über einen Datenbus 20 an ein Steuergerät 21 des Ultraschallsensorsystems 22, das bevorzugt mit einer Mehrzahl von Ultraschallsensoren 1 über diesen Datenbus 20 und/oder über weitere Datenbusse in Verbindung steht. Bei den Datenbussen kann es sich beispielsweise um einen DSI3 Datenbus oder einen PSI5 Datenbus oder dergleichen handeln.After the end of the decay phase, reflected
Wie bereits erwähnt besteht nun im Stand der Technik das Problem, reflektierte Ultraschallbursts 12 von Objekten 11 im Nahbereich des Ultraschallsensors 1 zu erfassen, wenn das Schwingelement 8 des Ultraschalltransducers 9 noch nicht zur Ruhe gekommen ist.As already mentioned, there is the problem in the prior art of detecting reflected
Aus dem Stand der Technik ist hierzu die Schrift
Bei dem in der Schrift
Bei dem in der Schrift
Das Verfahren der technischen Lehre der Schrift
Nun ist jedoch eine Nahfeldmessung in automobilen Ultraschallsensorsystemen eine Anforderung, die unbedingt erfüllt werden sollte. Wie oben beschrieben ist jedoch das in der Schrift
Aus der
AufgabeTask
Dem Vorschlag liegt daher die Aufgabe zugrunde, eine Lösung zu schaffen die die obigen Nachteile des Stands der Technik nicht aufweist und weitere Vorteile aufweist. Ziel ist die Angabe einer Lösung zur Reduktion oder Vermeidung der Temperatur- und Parameterabhängigkeit des Verfahrens der
Diese Aufgabe wird durch die technische Lehre des unabhängigen Anspruchs 1 gelöst. Weitere Ausgestaltungen sind ggf. Gegenstand von Unteransprüchen.This object is solved by the technical teaching of
Lösung der Aufgabesolution of the task
Ein Ultraschallsensorsystem 22 der eingangs beschriebenen Art löst die Aufgabe vorschlagsgemäß dadurch, dass der Ultraschallsensor 1 vorschlagsgemäß im Gegensatz zum Stand der Technik eine zusätzliche Kompensationsmessung durchführt. Anwendungen des vorgeschlagenen Verfahrens zum Betreiben eines Ultraschallmesssystems 22 finden sich insbesondere in Umfelderfassungsvorrichtungen. Beispielsweise können Fahrzeuge und/oder Roboter und/oder anderen mobile Vorrichtungen solche Umfelderfassungsvorrichtungen nutzen. Bei diesen Umfelderfassungsvorrichtungen kann es sich beispielsweise um Einparkhilfen und/oder Kollisionsverhinderungsvorrichtungen handeln. Im Falle von Robotern können die Umfelderfassungsvorrichtungen auch zur Erzeugung einer virtuellen Umfeldkarte in einem Rechnersystem des Roboters dienen. Beispielsweise kann eine solche Umfelderfassungsvorrichtung dem Erkennen und Klassifizieren von Hindernissen verschiedenster Art dienen. Mobile Vorrichtungen im Sinne der hier vorgelegten Schrift können insbesondere, aber nicht beschränkt darauf Vorrichtungen wie beispielsweise elektrische Transportkarren, Gabelstapler, Auslieferungsroboter, Transportroboter, aber auch Flugkörper wie Hubschrauber und/oder Drohnen sein.According to the proposal, an
Stationäre Vorrichtungen können die hier vorgestellten Umfelderfassungsvorrichtungen für die Vermessung von Objekten verwenden, die innerhalb oder außerhalb der betreffenden stationären Vorrichtungen sich der Umfelderfassungsvorrichtung näher oder die Umfelderfassungsvorrichtung passieren oder sich von der Umfelderfassungsvorrichtung entfernen. Beispielsweise kann eine Paketsortieranlage eine hier vorgestellte Umfelderfassungsvorrichtung nutzen, um Sendungen, also Pakete, auf einem Förderband der Paketsortieranlage zur vermessen und ggf. zu klassifizieren. Auch ist der Einsatz in Sicherheitsschleusen denkbar.Stationary devices can use the surroundings detection devices presented here for the measurement of objects that are closer to the surroundings detection device or pass the surroundings detection device inside or outside the relevant stationary devices or move away from the surroundings detection device. For example, a parcel sorting system can use an environment detection device presented here in order to measure and possibly classify mail items, ie parcels, on a conveyor belt of the parcel sorting system. Use in security checkpoints is also conceivable.
Der Ultraschallsensor 1 erzeugt durch eine oder mehrere zusätzliche Kompensationsmessung 504 mit einem ausgesendeten Ultraschallburst 10 mit nur einem Puls einen Referenzmesswert bzw. mehrere Referenzmesswerte. Diesen erzeugten Referenzmesswert bzw. diese erzeugten Referenzmesswerte verrechnen beispielsweise der Rechnerkern 2 des Ultraschallsensors 1 und/oder das Steuergerät 21 des Ultraschallsensorsystems 22 mit dem Messwert einer zeitlich nachfolgenden Ultraschallhauptmessung 505 des Ultraschallsensors 1. Zum besseren Verständnis verweist die hier vorgelegte Schrift in diesem Zusammenhang auf
Der folgenden Text stellt den vorschlagsgemäßen Messablauf dar, den das vorgeschlagene Ultraschalsensorsystem 22 und dessen Ultraschallsensor 1 ausführen.The following text represents the proposed measurement sequence that the proposed
In einem ersten Schritt führt der Ultraschallsensor 1 des Ultraschalsensorsystems 22 eine erste Kompensationsmessung 504 mit einem kurzen ausgesendeten Ultraschallburst 10 durch. Bevorzugt umfasst der kurze ausgesendete Ultraschallburst 10 nur wenige Pulse. Bevorzugt umfasst der kurze ausgesendete Ultraschallburst 10 nur 5, besser 4, besser 3, besser 2, besser 1 Puls. Dabei ist ein ausgesendeter Ultraschallburst 10 mit genau einem Puls besonders für die Kompensationsmessung 504 bevorzugt. Dies hat u.a. auch den Vorteil, dass der Nahbereich für den zeitlich kurzen Ultraschallburst der Kompensationsmessung 504 besonders klein ist.In a first step, the
In einem zweiten, bevorzugt zeitlich nachfolgenden Schritt führt der Ultraschallsensor 1 eine zweite Ultraschallhauptmessung 505 mit einem zeitlich langen ausgesendeten Ultraschallburst 10 durch. Bevorzugt umfasst der lange ausgesendete Ultraschallburst 10 nur mehr Pulse als der kurze ausgesendete Ultraschallburst 10. Bevorzugt umfasst der lange ausgesendete Ultraschallburst 10 mehr als 1, besser mehr als 2, besser mehr als 3, besser mehr als 4, besser mehr als 5 Pulse. Dabei ist ein langer ausgesendeter Ultraschallburst 10 mit mehr als 5 Pulsen besonders bevorzugt.In a second, preferably subsequent step, the
Das hier offengelegte Verfahren schlägt vor, einen ersten kurzen Ultraschallburst 10 für eine Kompensationsmessung 504 auszusenden. Anschließend empfängt der Ultraschalltransducer 9 des Ultraschallsensorsystems 22 den kurzen reflektierten Ultraschallburst 12 und wandelt diesen wieder in das elektrische Ultraschallempfangssignal 13 um. Das Ultraschallsensorsystem 22 empfängt einen ersten kurzen reflektierten Ultraschalburst 12, der sich im Amplitudenverlauf 107 des Hüllkurvensignals des verstärkten elektrischen Ultraschallempfangssignals 15 als erstes Ultraschallhüllkurvensignal 504 äußert. Wie im Fall der technischen Lehre der
Das hier offengelegte Verfahren schlägt vor, dass das Ultraschallsystem 22 nach der Kompensationsmessung 504 mit dem Aussenden eines ersten kurzen Ultraschallburst 10 eine Ultraschallhauptmessung 505 mit dem Aussenden eines zweiten, langen Ultraschallbursts 10 durchzuführen. Anschließend empfängt der Ultraschalltransducer 9 des Ultraschallsensorsystems 22 den langen reflektierten Ultraschallburst 12 und wandelt diesen wieder in das elektrisches Ultraschallempfangssignal 13 um. Das Ultraschallsensorsystem 22 empfängt diesen zweiten, langen reflektierten Ultraschalsensorburst 12. Der zweite, lange, reflektierte Ultraschalsensorburst 12 äußert sich im Amplitudenverlauf 107 des Hüllkurvensignals des verstärkten elektrischen Ultraschallempfangssignals 15 als zweites Ultraschallhüllkurvensignal 505. Wie im Fall der technischen Lehre der
Die Ausarbeitung der technischen Lehre der hier vorgelegten Schrift ergab überraschend, dass der Verlauf der Temperaturabhängigkeit der ersten Zeitdifferenz 101 und der zweiten Zeitdifferenz 501 im Wesentlichen parallel verlaufen. Hierzu verweist der hier vorgelegte Text auf die beispielhafte, schematisch skizzierte
Zunächst fokussiert sie die hier vorgelegte Beschreibung auf eine Ausprägung bei der ein Hüllkurvenfilter Teil eines analogen Eingangsverstärkers 14 ist. Diese Ausprägung ist in
Der Kern des hier vorgeschlagenen Verfahrens ist nun, das Verfahren der
- • eine Differenz 601 aus erster Zeitdifferenz 101 minus der zweiten
Zeitdifferenz 501 und/oder - • eine Differenz 601 aus zweiter Zeitdifferenz 501 minus der ersten
Zeitdifferenz 101 und/oder - • das Verhältnis
von zweiter Zeitdifferenz 501 geteilt durch die ersteZeitdifferenz 101 und/oder - • das Verhältnis
von erster Zeitdifferenz 101 geteilt durch diezweite Zeitdifferenz 501 und/oder - • eine Verknüpfung der Werte der ersten
Zeitdifferenz 101 und der zweitenZeitdifferenz 501 mit funktionsäquivalenter Wirkung zu den drei vorausgehenden Vergleichsmetoden für den Vergleich der Werte der erstenZeitdifferenz 101 mit denen der zweitenZeitdifferenz 501
- • a difference 601 from the
first time difference 101 minus thesecond time difference 501 and/or - • a difference 601 from the
second time difference 501 minus thefirst time difference 101 and/or - • the ratio of the
second time difference 501 divided by thefirst time difference 101 and/or - • the ratio of the
first time difference 101 divided by thesecond time difference 501 and/or - • a combination of the values of the
first time difference 101 and thesecond time difference 501 with a functionally equivalent effect to the three previous comparison methods for comparing the values of thefirst time difference 101 with those of thesecond time difference 501
Die hier vorgestellt technische Lehre sieht in einer analog-lastigeren Ausprägung den besagten ersten Komparator 23 vor, der bevorzugt direkt mit dem elektrisches Ultraschallempfangssignal 13 des Schwingelements 8 des Ultraschalltransducers 9 verbunden ist. Der besagte erste Komparator 23 vergleicht bevorzugt die Ausgangsspannungen des Ultraschall-Transducers 9 des elektrisches Ultraschallempfangssignals 13 direkt mit einem festen ersten Schwellwert eines ersten Schwellwertsignals 24. Das erste Komparatorausgangssignal 25 dieses ersten Komparators 23 ist in
Das erste Komparatorausgangssignal 25 dieses beispielhaften ersten Komparators 23 zeigt typischerweise eine digitale Oszillation solange die Amplitude des elektrischen Ultraschallempfangssignals 13 des Ultraschall-Transducers 9 noch eine erhebliche Höhe hat. Typischerweise hat der feste erste Schwellwert, den der beispielhafte erste Komparator 23 des Ultraschallsensorsystems 22 für den Vergleich mit der Transducer-Spannungsamplitude des elektrischen Ultraschallempfangssignals 13 des Ultraschall-Transducers 8 nutzt, dabei einen solchen Wert, dass sich der erste Zeitpunkt 102 bzw. der dritte Zeitpunkt 502 des Endes dieser Oszillation innerhalb einer Sendeperiode auch bei einem sehr nahen Objekt im Nahbereich des Ultraschallsensors 1 beispielsweise bei Änderung der Temperatur des Ultraschallsensorsystems 22 nicht oder nur um wenige Oszillationstakte verschiebt. Damit können beispielsweise die digitale Aufbereitungs- und Filterstufe 18 oder der Rechnerkern 2 durch digitale Glättung und Filterung des ersten Komparatorausgangssignal 25 dieses ersten Komparators 23 das zeitliche Ende der Ausschwingzeit zu einem ersten Zeitpunkt 102 des ersten Flankenwechsels 102 des ersten Komparatorausgangssignals 25 bzw. zu einem dritten Zeitpunkt 502 des dritten Flankenwechsels 502 des ersten Komparatorausgangssignals 25 innerhalb einer Sendeperiode sicher detektieren. Eine Sendeperiode im Sinne der hier vorgelegten Schrift beginnt dabei mit dem Beginn des ersten Pulses eines ersten Ultraschallbursts und endet mit dem Beginn des ersten Pulses des zeitlich unmittelbar nachfolgenden Ultraschallbursts. Dieser erste Zeitpunkt 102 des ersten Flankenwechsels 102 des ersten Komparatorausgangssignals 25 liegt typischerweise um eine erste temperaturabhängige Zeitdifferenz 101 vor dem zweiten Zeitpunkt 103, zu dem das Hüllkurvensignal des verstärkten elektrisches Ultraschallempfangssignals 15 den zweiten Schwellwert des zweiten Schwellwertsignals 27 unterschreitet. Dieser zweite Zeitpunkt 103 ist aber aufgrund der großen Amplitude praktisch unabhängig von Rückwirkungen durch Schallreflektionen auf den Ultraschall-Transducer 9. Auch der dritte Zeitpunkt 502 des dritten Flankenwechsels 502 des ersten Komparatorausgangssignals 25 liegt um eine temperaturabhängige, zweite Zeitdifferenz 501 zeitlich vor dem vierten Zeitpunkt 503 des Unterschreitens des zweiten Schwellwerts des zweiten Schwellwertsignals 27 durch das Hüllkurvensignal des verstärkten elektrisches Ultraschallempfangssignals 15, ist aber aufgrund der großen Amplitude praktisch unabhängig von Rückwirkungen durch Schallreflektionen auf den Ultraschall-Transducer 9.The first
Die digitale Aufbereitungs- und Filterstufe 18 oder der Rechnerkern 2 lassen nun bevorzugt beispielsweise bezogen auf diesen ersten Zeitpunkt 102 des ersten Flankenwechsels 102 des ersten Komparatorausgangssignals 25 bzw. bezogen auf diesen dritten Zeitpunkt 502 des dritten Flankenwechsels 502 des ersten Komparatorausgangssignals 25 erst nach dem Verstreichen einer jeweils folgenden dritten Zeitdifferenz durch einen Zeitgeber 41 zu, dass das zweite Komparatorausgangssignal 28 des zweiten Komparators 26 den Empfang eines Echos nach Auswertung des verstärkten elektrischen Ultraschallempfangssignals 15 signalisiert. Der Zeitgeber 41 ist bevorzugt ein Teil der digitalen Aufbereitungs- und Filterstufe 18. Die digitale Aufbereitungs- und Filterstufe 18 steuert typischerweise den Zeitgeber 41 in Abhängigkeit von dem Ausgangssignal 31 des EXOR-Gatters 30 bzw. von dem Ausgangssignal einer dem Exor-Gatter 30 funktionsäquivalenten dritten Logikschaltung. Des Weiteren steuert die digitale Aufbereitungs- und Filterstufe 18 typischerweise den Zeitgeber 41 in Abhängigkeit von dem ersten Komparatorausgangssignal 25. Bevorzugt kann auch der Rechnerkern 2 den Zeitgeber 41 mittels einer oder mehreren, in der
Das erste Komparatorausgangssignal 25 des ersten Komparators 23 signalisiert den Beginn des Ausschwingvorgangs des Ultraschalltransducers 9 durch den ersten Flankenwechsel 102 zum ersten Zeitpunkt 102 bzw. durch den dritten Flankenwechsel 502 zum dritten Zeitpunkt 502. Das zweite Komparatorausgangssignal 28 des zweiten Komparators 26 signalisiert das Ende des Ausschwingvorgangs des Ultraschalltransducers 9 durch den zweiten Flankenwechsel 103 zum zweiten Zeitpunkt 103 bzw. durch den vierten Flankenwechsel 503 zum vierten Zeitpunkt 503 Eine kleine Modifikation kann eine korrigierte Anzeige einer Reflektion durch das zweite Komparatorausgangssignal 28 des zweiten Komparators 26 herbeiführen. Ein EXOR-Gatter 30 oder eine beispielsweise zeitweise funktionsäquivalente Logik kann beispielsweise das Ende des Ausschwingvorgangs des Schwingelements 8 des Ultraschalltransducers 9 signalisieren. Das zweite Komparatorausgangssignal 28 des zweiten Komparators 26 und bevorzugt ein EXOR-Steuersignal 32 der digitalen Aufbereitungs- und Filterstufe 18 oder des Rechnerkerns 2 bilden die bevorzugten Eingänge des EXOR-Gatters 30 bzw. der besagten Logik. Der Ausgang 31 des EXOR-Gatters 30 bildet bevorzugt ein Eingangssignal der digitalen Aufbereitungs- und Filterstufe 18.The first
Das EXOR-Gatter 30 bzw. die besagte Logik schalten hierzu das zweite Komparatorausgangssignal 28 des zweiten Komparators 26 auf einen ersten logischen Pegel. Dies geschieht bevorzugt am Ende der Sendephase des Ultraschalltransducers 9 für einen vordefinierten dritten Zeitraum bezogen auf den ersten Zeitpunkt 102 bzw. dritten Zeitpunkt 502. Das erste Komparatorausgangssignal 25 des ersten Komparators 26 signalisierten dabei das Ende der Sendephase des Ultraschalltransducers 9. Der ersten Komparator 23 detektiert den ersten Zeitpunkt 102 bzw. den dritten Zeitpunkt 502 des Ausschwingens des Ultraschall-Transducers 9. Die Länge dieses dritten Zeitraums entspricht dabei vorzugsweise der Länge der ersten Zeitdifferenz 101 ohne ein reflektierendes Objekt. Das Ultraschallsystem 22 ermittelt die zeitliche Dauer der ersten Zeitdifferenz 101 bevorzugt mittels eines kurzen Ultraschallpulses in der besagten beispielhaften Kompensationsmessung 504. Dies ist in
Befindet sich nun ein Objekt 11 räumlich nahe am Ultraschalltransducer 9, so hebt das früh eintreffende Echo des früh eintreffenden, reflektierten Ultraschallbursts 12 den Amplitudenverlauf 107 der Hüllkurve in dem entsprechenden Zeitbereich an. Damit verlagert sich nun aber der vierte Zeitpunkt 503 zeitlich nach hinten. Da der kurze Ultraschallpuls der Kompensationsmessung 504 einen kleineren Nahbereich aufweist, existiert ein Bereich, in dem der der zweite Zeitpunkt 103 sich noch nicht zeitlich nach hinten verlagert. Aufgrund der EXOR-Verknüpfung des EXOR-Gatters 30 bzw. bei geeigneter Auslegung der entsprechenden ersatzweisen Logik schaltet der Ausgang der EXOR-Schaltung 30 das erste Komparatorausgangssignal 25 des ersten Komparators 23, das bisher am Ausgang 31 des EXOR-Gatters 30 anlag, auf den invertierten logischen Wert, was einem Echo entspricht. Die hier offengelegte überraschende Erkenntnis ist nun, dass zum Ersten das Ultraschallsensorsystem 22 hier nun im Gegensatz zum Stand der Technik, in der Lage ist, ein Objekt 11 im Nahbereich des Ultraschallsensorsystems 22 zu erkennen, ohne jedoch den exakten Ort dieses Objekts 11 ermitteln zu können. Durch die Verwendung des Werts der ersten Zeitdifferenz 101 als Ladewert des Zählers des Zeitgebers 41 ist nun aber diese Erkennung nicht mehr temperaturabhängig und damit brauchbar. Erreicht der Zählerwert des Zeitzählers des Zeitgebers 41 diesen Ladewert, so betätigt der Zeitgeber 41 das EXOR-Steuersignal 32 des EXOR-Gatters bzw. der dritten Logikschaltung 30. Hierdurch erkennt die digitale Aufbereitungs- und Filterstufe 18 das Vorhandensein eines Objekts 11 im Nahbereich. Mit dieser vorschlagsgemäßen Methode ist somit nun zwar eine genaue Lagebestimmung des Objekts 11 im Nahbereich nicht möglich. Es ist aber für die meisten Anwendungsfälle vollkommen ausreichend, wenn bereits das Vorhandensein eines Objekts 11 in diesem Nahbereich detektierbar ist. Diese Maßnahmen bis zu diesen Punkt verbessern das Empfangsverhalten des Ultraschallsensorsystems 22 bereits im Nahbereich.If an
Es hat sich jedoch darüber hinaus gezeigt, dass die digitale Aufbereitungs- und Filterstufe 18 oder der Rechnerkern 2 eine optimierte Anpassung der Filterung des Hüllkurvensignals des verstärkten elektrisches Ultraschallempfangssignals 15 und der Komparatorausgangssignale 28, 25 parallel zu den vorstehenden Maßnahmen durchführen sollten, um tatsächlich im automobilen Bereich brauchbare Ergebnisse zu erzielen. Beide Maßnahmen, die unmittelbar zuvor beschriebene und die im Folgenden beschriebene, ergeben für sich alleine genommen bereits eine Verbesserung. Diese beiden Maßnahmen sind erfahrungsgemäß typischerweise für automobile Anwendungen aber alleine eben nicht ausreichend.However, it has also been shown that the digital processing and
Der folgende Abschnitt beschäftigt sich mit der Parametrierung des Hüllkurven Filters insbesondere für die Zeit der Ultraschallhauptmessung 505. Im Gegensatz zum Stand der Technik hängen vorschlagsgemäß ein oder mehrere Parameter des Hüllkurven Filters von dem ersten Zeitpunkt 102 und/oder dem zweiten Zeitpunkt 103 und/oder dem Wert der ersten Zeitdifferenz 101 ab, die das Ultraschallsensorsystem 22 mittels einer bevorzugt unmittelbar zeitlich vorausgehenden Kompensationsmessung 504 bevorzugt ermittelt.The following section deals with the parameterization of the envelope filter, in particular for the time of the
Die hier vorgelegte Schrift schlägt daher außerdem vor, dass das Ultraschallsensorsystem 22 ein Verfahren zu einer Anpassung der Parameter des Hüllkurvenfilters im Verstärker 14 für die Filterung des Hüllkurvensignals des verstärkten elektrischen Ultraschallempfangssignals 15 anwendet. Im Sinne der hier vorgelegten Schrift kann der Verstärker 14 ein Hüllkurvenfilter mit einer Bandpasscharakteristik umfassen. Das vorgeschlagene Verfahren ermittelt wieder den zweiten Zeitpunkt 103, zu dem der Momentanwert des Betrags des Hüllkurvensignals des verstärkten elektrisches Ultraschallempfangssignals 15 den zweiten Schwellwert 105 des zweiten Schwellwertsignals 27 unterschreitet. Die hier vorgelegte Schrift schlägt nun vor, dass ab diesem bestimmten zweiten Zeitpunkt 103 beispielsweise der Rechnerkern 2 oder die digitale Aufbereitungs- und Filterstufe 18 die Bandpasscharakteristik des Hüllkurvenfilters des Verstärkers 14 so umschalten, dass die Bandpasscharakteristik des Hüllkurvenfilters des Verstärkers 14 schmalbandiger wird. Dieses Unterschreiten des Momentanwerts des Hüllkurvensignals des verstärkten elektrisches Ultraschallempfangssignals 15 unter den zweiten Schwellwert 105 des zweiten Schwellwertsignals 27 findet zu dem besagten zweiten Zeitpunkt 103 während der Kompensationsmessung 504 bzw. zu einem vierten Zeitpunkt 503 während der Ultraschallhauptmessung 505 statt. Bevorzugt ist also die Bandpasscharakteristik des Hüllkurvenfilters des Verstärkers 14 in einem gewissen Zeitbereich unmittelbar zeitlich vor diesem Umschalten zu diesem zweiten Zeitpunkt 103 bzw. zu diesem vierten Zeitpunkt 503 schmalbandiger. Am zeitlichen Ende einer Ultraschallpulsperiode setzen bevorzugt daher die digitale Aufbereitungs- und Filterstufe 18 und/oder der Rechnerkern 2 die relevanten Parameter des Hüllkurvenfilters und/oder des Verstärkers 14 und/oder der anderen Vorrichtungsteile des Ultraschallsensorsystems 22 bzw. des Ultraschallsensors 1 auf für den Beginn einer Ultraschallpulsperiode vorgesehen Startwerte wieder zurück. Dies gilt typischerweise nicht für die erfasste Länge der ersten Zeitdifferenz 101, die bevorzugt bis zur nächsten Messung der zeitlichen Dauer dieser ersten Zeitdifferenz 101 mittels eines kurzen Ultraschallpulses in einer Kompensationsmessung 504 vorzugsweise beibehalten wird. In der Folge sinkt der Wert des Hüllkurvensignals des verstärkten elektrischen Ultraschallempfangssignals 15 mit einer langsameren Flanke ab. Bei einem solchen zweiten Schwellwertsignal 27 führt ein nahes Objekt 11 mit einem kurz nach Ultraschallburstaussendung eintreffenden, sogenannten „nahem Echo“ nicht mehr zu einer Unterschreitung des zweiten Schwellwerts 105 des zweiten Schwellwertsignals 27 durch das Hüllkurvensignal des verstärkten elektrisches Ultraschallempfangssignals 15. Das Ultraschallsensorsystem 22 kann dann den vierten Zeitpunkts 503 nicht mehr bestimmen. Bevorzugt greifen die digitale Aufbereitungs- und Filterstufe 18 und/oder der Rechnerkern 2 und/oder das Ultraschallsensorsystem 22 und/oder der Ultraschallsensor dann als Ersatzwert auf den Wert der Sendeperiode zurück, die den Abstand zwischen zwei Pulsen entspricht. Bevorzugt verwenden diese diesen Wert dann als Ersatzwert für die zweite Zeitdifferenz 501. Ein nahes Objekt 11 mit einem kurz nach Ultraschallburstaussendung das ausgesendeten kurzen Ultraschallbursts 10 eintreffenden, sogenannten „sehr nahem Echo“ kann aber auch zu einer zeitlich späteren Unterschreitung des zweiten Schwellwerts 105 des zweiten Schwellwertsignals 27 zu einem ersten Zeitpunkt 102 durch das Hüllkurvensignal des verstärkten elektrisches Ultraschallempfangssignals 15 führen. Der Grund ist, dass das Ausschwingen des Ultraschalltransducers 9 noch nicht beendet ist und das Objekt 11 dann so nah ist, dass dann auch der kurze Ultraschallburst der Kompensationsmessung 504 gestört ist.The document presented here therefore also proposes that the
Die hier vorgelegte Schrift schlägt vor, dass die digitale Aufbereitungs- und Filterstufe 18 oder der Rechnerkern 2 das Hüllkurvenfilter schrittweiseweise während einer Sendeperiode umgeschaltet. Bevorzugt ist das Hüllkurvenfilter ein Hüllkurvenfilter des Verstärkers 14. Dieses Umschalten kann im Extremfall so geschehen, dass die digitale Aufbereitungs- und Filterstufe 18 oder der Rechnerkern 2 analoge, Kennfrequenz bestimmende Komponenten des Hüllkurvenfilters kontinuierlich mittels Signalisierungen an den Verstärker 14 über nicht in den Figuren eingezeichnete Steuerleitungen nachregeln. Die digitale Aufbereitungs- und Filterstufe 18 oder der Rechnerkern 2 führen das Umschalten oder das Nachregeln des Hüllkurvenfilters typischerweise eines Bandpassfilters, bevorzugt in Abhängigkeit von der vergangenen Zeit seitdem ersten Zeitpunkt 102 durch. Typischerweise betrifft das Umschalten bzw. das Nachregeln die Kennfrequenzen und/oder Amplituden der Übertragungsfunktion des Hüllkurvenfilters. Verschiedene Möglichkeiten der Definition des Zeitwerts des Zeitraums der vergangenen Zeit sind möglich
- • Der Zeitwert des Zeitraums der vergangenen Zeit kann dabei die Dauer des Zeitraums sein, der mit dem Ausschalten der Treiberstufen für den Ultraschall-
Transducer 9 am Ende der Sendephase zu einem zweiten Zeitpunkt 103 bzw. zu einem vierten Zeitpunkt 503 beginnt. Die digitale Aufbereitungs- und Filterstufe 18 oder der Rechnerkern 2 führen bevorzugt das Umschalten und/oder das Nachregeln von Parametern des Hüllkurvenfilters in Abhängigkeit von der Zeit abdem zweiten Zeitpunkt 103 bzw. abdem vierten Zeitpunkt 503 durch. - • Alternativ oder auch zeitlich parallel können die digitale Aufbereitungs- und Filterstufe 18 oder der Rechnerkern 2 das Umschalten und/oder das Nachregeln von Parametern des Hüllkurvenfilters in Abhängigkeit von der Zeit ab dem bereits besprochenen ersten Zeitpunkt 102 bzw. ab
dem dritten Zeitpunkt 503, ab demdas erste Komparatorausgangssignal 25 des ersten Komparators 23 keine Oszillationen mehr zeigt, durchführen. - • Alternativ oder auch zeitlich parallel können die digitale Aufbereitungs- und Filterstufe 18 oder der Rechnerkern 2 auch das Umschalten und/oder das Nachregeln von Parametern des Hüllkurvenfilters in Abhängigkeit von dem Hüllkurvensignal des verstärkten elektrisches Ultraschallempfangssignals 15 durchführen.
- The time value of the period of time that has passed can be the duration of the period that begins when the driver stages for the
ultrasonic transducer 9 are switched off at the end of the transmission phase at a second point intime 103 or at a fourth point intime 503 . The digital processing andfilter stage 18 or thecomputer core 2 preferably performs the switching and/or the readjustment of parameters of the envelope filter depending on the time from the second point intime 103 or from the fourth point intime 503. - Alternatively or at the same time, the digital processing and
filter stage 18 or thecomputer core 2 can switch over and/or readjust parameters of the envelope filter depending on the time from the already discussed first point intime 102 or from the third point intime 503 which the firstcomparator output signal 25 of thefirst comparator 23 no longer shows any oscillations. - Alternatively or at the same time, the digital processing and
filter stage 18 or thecomputer core 2 can also switch and/or readjust parameters of the envelope filter as a function of the envelope signal of the amplified electric ultrasonic receivedsignal 15 .
Im letzteren Fall erfordert eine schrittweise Umschaltung ggf. weitere Komparatoren oder zu diesen Komparatoren funktionsäquivalente Vorrichtungen, die in Abhängigkeit von entsprechenden weiteren Schaltschwellen mit entsprechenden weiteren Schaltschwellensignalen diese Umschaltungen durchführen.In the latter case, a step-by-step switchover may require further comparators or devices that are functionally equivalent to these comparators and that carry out these switchovers as a function of corresponding further switching thresholds with corresponding further switching threshold signals.
Bevorzugt erzeugt eine Schwellwerterzeugungsvorrichtung 29 die Schwellwertsignale 24 und 27 und ggf. weitere Schwellwertsignale. Bevorzugt steuern die digitale Aufbereitungs- und Filterstufe 18 und/der der Rechnerkern 2 die Schwellwerterzeugungsvorrichtung 29 und die Erzeugung der Schwellwertsignale 24 und 27 und die Erzeugung ggf. weiterer Schwellwertsignale durch die Schwellwerterzeugungsvorrichtung 29. Bevorzugt erzeugt die Schwellwerterzeugungsvorrichtung 29 die Schwellwertsignale 24 und 27 und ggf. die weiteren Schwellwertsignale in Abhängigkeit von der Zeit seit dem ersten Zeitpunkt 102 bzw. der Zeit seit dem dritten Zeitpunkt 502 und/oder von der Zeit seit dem zweiten Zeitpunkt 103 bzw. der zeit seit dem vierten Zeitpunkt 503 und/oder in Abhängigkeit von dem ersten Zeitdifferenz 101.A threshold-
Im Ergebnis erhält man eine schnellere fallende Flanke des Amplitudenverlaufs 107 des Hüllkurvensignals des verstärkten elektrisches Ultraschallempfangssignals 15 wodurch das Ultraschallsensorsystem 22 früher in der Lage ist, eine Reflektion von Objekten 11 im Nahbereich zu erkennen.As a result, a faster falling edge of the
Angepasst an diesen systemtypischen Hüllkurvenverlauf des Amplitudenverlaufs 107 des Hüllkurvensignals des verstärkten elektrisches Ultraschallempfangssignals 15 kann nun zusätzlich noch ein exponentiell abfallendes zweites Schwellwertsignal 27 vorgegeben werden. Hierbei detektiert der zweite Komparator 26 beispielsweise wieder das Unterschreiten des zweiten Schwellwertsignals 27 durch den Amplitudenverlauf 107 des Hüllkurvensignals des verstärkten elektrisches Ultraschallempfangssignals 15. Dies geschieht zum zweiten Zeitpunkt 103 bzw. zum vierten Zeitpunkt 503. Zeitverzögert um einen dritten Zeitraum gegenüber dem besagten ersten Zeitpunkt 102 innerhalb der Sendeperiode beginnt dann der exponentielle Abfall des Werts des zweiten Schwellwertsignals 27 auf einen vorgegebenen oder sonst wie ermittelten Restschwellwert mit einer vorgegebenen oder ermittelten ersten Zeitkonstante τ1. Bevorzugt hängt die zeitliche Dauer des dritten Zeitraums von der der Dauer des ersten Zeitdifferenz 101 oder der Differenz 601 aus zweiter Zeitdifferenz 501 und der ersten Zeitdifferenz 101 ab.Adapted to this system-typical envelope curve of the
Das Basisverfahren ist somit zum einen um ein Verfahren zur Auswertung des elektrisches Ultraschallempfangssignals 13 eines piezoelektrischen Ultraschalltransducers 9. Dabei vergleichen ein erster Komparator 23 oder eine funktionsäquivalente Vorrichtung in einem ersten Schritt den Momentanwert des elektrischen Ultraschallempfangssignals 13 des Ultraschalltransducers 9 oder eines daraus abgeleiteten Signals mit einem ersten Schwellwert und bildet in Abhängigkeit von dem Ergebnis ein erstes Komparatorausgangssignal 25 oder dergleichen. Der Verstärker 14 bildet in einem zweiten Schritt des Basisverfahrens vorzugsweise unter Verstärkung und Filterung des es elektrisches Ultraschallempfangssignals 13 das verstärkte elektrische Ultraschallempfangssignal 15, das bevorzugt ein Hüllkurvensignal umfasst. Bevorzugt umfasst der Verstärker 14 ein Hüllkurvenfilter das bevorzugt im Signalbildungspfad des Verstärkers 14 für die Bildung des Hüllkurvensignals eingefügt ist. Die Parameter der Filterung in dem Hüllkurvenfilter des Verstärkers 14 sind dabei bevorzugt umschaltbar bzw. regelbar gestaltet. In einem nächsten Schritt des Basisverfahren bildet eine Schwellwerterzeugungsvorrichtung 29 das erste Schwellwertsignal 24 und das das zweite Schwellwertsignal 27 sowie ggf. weitere Schwellwertsignale. Insbesondere kann die Schwellwerterzeugungsvorrichtung 29 dies und andere Schwellwertsignale 24 und 27 durch Filterung aus dem Hüllkurvensignal des verstärkten elektrischen Ultraschallempfangssignal 15 erzeugen. Auch kann die Schwellwerterzeugungsvorrichtung 29 dies und andere Schwellwertsignale 24 und 27 durch Filterung aus dem elektrischen Ultraschallempfangssignal 13 des Ultraschalltransducers 9 erzeugen. Typischerweise liegt dabei das zweite Schwellwertsignal 27 im Vergleich zum ersten Schwellwertsignal 24 so, dass der erste Komparator 23 bei höheren Amplituden elektrischen Ultraschallempfangssignal 13 schaltet als der zweite Komparator 26. Der zweite Komparator 26 vergleicht sodann den Amplitudenverlauf 107 des Hüllkurvensignals mit dem zweiten Schwellwert 105 des zweiten Schwellwertsignals 27. Das Ausgangssignal 28 des zweiten Komparators 26 gibt die detektierten Echos wieder. Im Nahbereich gibt das Ausgangssignal 31 des EXOR-Gatters 30 die detektierten Echos wieder, wobei die Signalisierung im Nahbereich nur aussagt, dass ein Objekt sich im Nahbereich befindet. Daher kann der Rechnerkern 2 ggf. das Ausgangssignal 28 des zweiten Komparators 26 oder das Ausgangssignal 31 des EXOR-Gatters 30 direkt an das Steuergerät 21 signalisieren. Erfindungsgemäß von besonderer Bedeutung ist das Feststellen des ersten Zeitpunktes 102 bzw. des dritten Zeitpunkts 502 des Ausschwingens des Ultraschalltransducers 9. Dies geschieht durch die Erfassung des ersten Zeitpunkts 102 bzw. des dritten Zeitpunkts 502 zu dem der Ausgang 25 des ersten Komparators 23 nach dem Ausschalten der Ansteuerung des Ultraschalltransducers 9 kein Signal mehr zeigt. Dieses Ereignis zum ersten Zeitpunkt 102 bzw. zum dritten Zeitpunkt 502 startet typischerweise den besagten Zeitgeber 41 über die digitale Aufbereitungs- und Filterstufe 18. Der Rechnerkern 2 und/oder die digitale Aufbereitungs- und Filterstufe 18 stoppen den Zeitgeber 41 am Ende einer Sendeperiode und setzen den Zeitgeber 41 dann bevorzugt auf einen vordefiniertenThe basic method is therefore on the one hand a method for evaluating the electric ultrasonic received
Wert zurück. Der Zeitgeber 41 kann Teil der die digitale Aufbereitungs- und Filterstufe 18 und/oder des Rechnerkerns 2 sein. Der Rechnerkern 2 kann den Zeitgeber 41 emulieren. In dem Beispiel der
Dieser Zeitgeber 41 schaltet das zweite Ausgangssignal 28 des zweiten Komparators 26 für einen vorbestimmten ersten Zeitraum Δt1 nach dem ersten Zeitpunkt 102 bzw. nach dem dritten Zeitpunkt 503 des Ausschwingens des Ultraschall-Transducers (TR) auf den jeweils anderen logischen Wert entsprechend dem Beispiel um. Also beispielsweise von 1 nach 0 und umgekehrt je nach Systemauslegung.This
Diesem oben beschriebenen erfindungsgemäßen Verfahren entspricht eine erfindungsgemäße Vorrichtung in Form eines Ultraschallsensorsystems 22, die zumindest in Teilen das entsprechende Verfahren durchführt. Die erfindungsgemäße Vorrichtung dient zur Erkennung der Anwesenheit von Objekten im Nahbereich eines erfindungsgemäßen Ultraschallmesssystems insbesondere im Automobil. Sie weist einem Ultraschalltransducer 9 auf, dessen Spannungssignal erfasst wird. Eine Hüllkurvenerzeugungsvorrichtung, die Teil des Verstärkers 14 des Ultraschallsensors 1 der Vorrichtung ist, ermittelt aus dem elektrisches Ultraschallempfangssignal 13 des Ultraschalltransducers 9 das besagte Hüllkurvensignal des verstärktes elektrisches Ultraschallempfangssignals 15. Eine Schwellwerterzeugung 29, die ebenfalls Teil der Vorrichtung ist, erzeugt ein zweites Schwellwertsignal 27 mit einem zweiten Schwellwert 105. Des Weiteren weist die Vorrichtung den besagten zweiten Komparator 26 auf, der den zweiten Schwellwert 105 des zweiten Schwellwertsignals 24 mit dem Amplitudenverlauf 107 des Hüllkurvensignals des verstärkten elektrisches Ultraschallempfangssignals 15 vergleicht. Der zweite Komparator erzeugt als Ergebnis dieses Vergleiches ein zweites Komparatorausgangssignal 28 des zweiten Komparators 26. Typischerweise wird dabei das zweite Komparatorausgangssignal 28 des zweiten Komparators 26 durch eine Logik - z.B. ein EXOR-Gatter 30 - mittels eines Steuersignals invertiert oder auf einen festen Wert, insbesondere entsprechend dem Beispiel auf logisch 1, gelegt. Darüber hinaus weist die Vorrichtung typischerweise einen ersten Komparator 23 auf, der den Werteverlauf des elektrischen Ultraschallempfangssignals 13 Ultraschall-Transducers 9 mit einem ersten Schwellwerteines ersten Schwellwertsignals 24 vergleicht, wobei dieser erste Schwellwert des ersten Schwellwertsignals 24 im Vergleich zum zweiten Schwellwert 105 des zweiten Schwellwertsignals 27 so gewählt ist, dass der erste Komparator 23 bei höheren Werten des elektrischen Ultraschallempfangssignals 13 des Ultraschalltransducers 9 schaltet als der zweite Komparator 26. Wie zuvor bereits beschrieben, weist die Vorrichtung eine Zeitpunktfeststellvorrichtung auf, die den ersten Zeitpunkt 102 bzw. den dritten Zeitpunkt 502 nach dem Ende der aktiven Ansteuerung des Ultraschalltransducers 9 bestimmt, ab dem der Werten des elektrischen Ultraschallempfangssignals 13 des Ultraschalltransducers 9 nicht mehr ausreicht, um den ersten Komparator 23 umzuschalten.This method according to the invention described above corresponds to a device according to the invention in the form of an
Diese Zeitpunktfeststellvorrichtung startet mittels eines Startsignals einen Zeitgeber 41, der Teil der Vorrichtung ist, der für einen ersten Zeitraum (Δt1) mittels des Steuersignals ab dem festgestellten ersten Zeitpunkt 102 bzw. den dritten Zeitpunkt 502 das zweite Komparatorausgangssignal 28 des zweiten Komparators 26 auf einen Zustand in der Art schaltet, der dem logischen Wert entspricht, als ob keine Reflektion vorliegen würde. Als Schaltvorrichtung dient bevorzugt eine Logik 30 oder eine funktionsäquivalente Vorrichtung. Bevorzugt steuern der Rechnerkern 2 und/oder die digitale Aufbereitungs- und Filterstufe 18 diese Umschaltung mittels einer Steuersignalisierung 32. Die Logik kann ein EXOR-Gatter 30 umfassen. In dem Fall kann ein EXOR-Steuersignal 32 dann die Signalisierung zum EXOR-Gatter 30 übertragen.This point in time determination device uses a start signal to start a
Darüber hinaus weist eine vorgeschlagene Vorrichtung bevorzugt ein weiteres Merkmal auf, das für sich alleine bereits zu einer Verbesserung über den Stand der Technik hinausführt, jedoch für sich alleine genommen noch nicht die modernen Anforderungen des automobilen Marktes erfüllt. Eine solche Vorrichtung zur Erkennung der Anwesenheit von Objekten im Nahbereich eines Ultraschallmesssystems weist wieder einem Ultraschalltransducer 9 auf, dessen elektrisches Ultraschallempfangssignal 13 erfasst wir. Bevorzugt weist die Vorrichtung eine Hüllkurvenerzeugungsvorrichtung als Teil eines Verstärkers 14 auf, die aus dem elektrisches Ultraschallempfangssignal 13 des Ultraschalltransducers 9 ein Hüllkurvensignal eines verstärkten elektrischen Ultraschallempfangssignals 15 ermittelt. Dabei umfasst diese Hüllkurvenerzeugungsvorrichtung bevorzugt ein steuerbares Hüllkurvenfilter. Die vorgeschlagene Vorrichtung weist wieder eine Schwellwerterzeugung 29 auf, die ein zweites Schwellwertsignal 27 mit einem zweiten Schwellwert 105 erzeugt, und einen zweiten Komparator 26, der das zweite Schwellwertsignal 27 mit dem Amplitudenverlauf 107 des Hüllkurvensignal des verstärkten elektrischen Ultraschallempfangssignals 15 vergleicht und ein zweites Komparatorausgangssignal 28 des zweiten Komparators 26 erzeugt. Der Rechnerkern 2 und/oder die digitale Aufbereitungs- und Filterstufe 18 ändern mindestens eine Kennfrequenz des steuerbaren Hüllkurvenfilters des Verstärkers 14 während des Betriebes der Vorrichtung zu zumindest einem Zeitpunkt in Abhängigkeit von dem zweiten Komparatorausgangssignal 28 des zweiten Komparators 26 oder korreliert zu diesem zweiten Komparatorausgangssignal 28 des zweiten Komparators 26.In addition, a proposed device preferably has a further feature which alone already leads to an improvement over the prior art, but which alone does not yet meet the modern requirements of the automotive market. Such a device for detecting the presence of objects in the close range of an ultrasonic measuring system again has an
In einer weiteren Ausprägung weist die Vorrichtung darüber hinaus einen ersten Komparator 23 auf, der das elektrische Ultraschallempfangssignal 13 des Ultraschalltransducers 9 mit einem ersten Schwellwert eines ersten Schwellwertsignals 24 vergleicht, wobei dieser erste Schwellwert des ersten Schwellwertsignals 24 im Vergleich zum zweiten Schwellwert 105 des zweiten Schwellwertsignals 27 bevorzugt wieder so gewählt ist, dass der erste Komparator 23 bei höheren Werten des elektrischen Ultraschallempfangssignals 13 des Ultraschalltransducers 9 schaltet als der zweite Komparator 26. Zur Steuerung des zeitlichen Ablaufs weist die Vorrichtung wieder bevorzugt die besagte Zeitpunktfeststellvorrichtung auf. Diese bestimmt den ersten Zeitpunkt 102 bzw. den dritten Zeitpunkt 502 nach dem zeitlichen Ende der aktiven Ansteuerung des Ultraschalltransducers 9 ab dem der Wert des elektrischen Ultraschallempfangssignals 13 des Ultraschalltransducers 9 nicht mehr ausreicht, um den ersten Komparator 23 umzuschalten. Auf diese Weise wird ein fester zeitlicher Bezugspunkt geschaffen, der nun Steuerungsaufgaben ermöglicht. In Abhängigkeit von der verstrichenen Zeit bezogen auf diesen ersten Zeitpunkt 102 bzw. diesen dritten Zeitpunkt 502 können nun Steuerungsaufgaben für das Hüllkurvenfilter des Verstärkers 14 und die Schwellwerterzeugung 29 zeitabhängig durchgeführt werden. Zu diesem Zweck weist die Vorrichtung typischerweise einen Zeitgeber 41 auf. Der Zeitgeber 41 kann Teil der digitalen Aufbereitungs- und Filterstufe 18 sein, der nach mindestens einem dritten Zeitraum (Δt3) und nach mindestens einem vierten Zeitraum (Δt4) bezogen auf den besagten ersten Zeitpunkt 102 bzw. den dritten Zeitpunkt 502 die Filtercharakteristik des Hüllkurvenfilters der Hüllkurvenerzeugungsvorrichtung im Verstärker 14 bevorzugt mindestens zweimal ändert. Es ist natürlich denkbar, diese Änderung zu sehr vielen Zeitpunkten vorzunehmen, wodurch eine quasikontinuierliche Änderung des zweiten Schwellwertsignals 27 und/oder der Parameter des Hüllkurvenfilters ab dem besagten ersten Zeitpunkt 102 bzw. dem dritten Zeitpunkt 502 erfolgt. Im Extremfall kann es sich bei dem Zeitgeber 41 um eine analoge Vorrichtung handeln, die ein analoges Signal erzeugt, das beispielsweise durch einen Pegel den verstrichenen Zeitraum linear oder nichtlinear aber streng monoton fallend oder streng monoton steigend repräsentiert und das zweite Schwellwertsignal 24 und/oder einen oder mehrere der Parameter des Hüllkurvenfilters kontinuierlich steuert.In a further embodiment, the device also has a
Im Falle einer diskreten Steuerung beispielsweise durch einen digitalen Zeitgeber 41 kann dieser beispielsweise auch nach mindestens einem fünften Zeitraum (Δt5) bezogen auf den besagten ersten Zeitpunkt 102 bzw. den dritten Zeitpunkt 502 die Schwellwerterzeugung 29 derart steuern, dass der zweite Schwellwert 105 des zweiten Schwellwertsignals ab diesem ersten Zeitpunkt 102 bzw. ab diesem dritten Zeitpunkt 502 exponentiell mit einer ersten Zeitkonstante τ1 auf einen Restschwellwert abfällt.In the case of discrete control, for example by a
Die analoge Ultraschallsendestufe 6 des Ultraschallsensors 1 steuert den Ultraschalltransducer 9 mit dem Ansteuersignal 7 typischerweise zu Beginn einer Sendeperiode für die Dauer einer Sendephase an. Nach der Sendephase steuert die analoge Ultraschallsendestufe 6 den Ultraschalltransducer 9 für die Dauer einer Bremsphase so an, dass er möglich viel Energie in kurzer Zeit verliert, um möglichst schnell auszuschwingen. Nach dem Ende der Bremsphase schwingt der Ultraschalltransducer 9 noch für die Dauer einer Ausschwingphase weiter. Die analoge Ultraschallsendestufe 6 ist nach dem Ausschwingen des Ultraschalltransducers 9 in der Ausschwingphase für den Rest der Sendeperiode in einer Empfangsphase bevorzugt inaktiv. Der Rest der Sendeperiode nach Sendephase und Bremsphase gliedert sich in Ausschwingzeit und Empfangszeit. Die Sendeperioden werden typischerweise periodisch wiederholt. Ein erster Komparator 23 vergleicht den Wert des elektrischen Ultraschallempfangssignal 13 des Ultraschalltransducers 9 mit einem ersten Schwellwert des ersten Schwellwertsignals 24, der typischerweise von einer Schwellwerterzeugung 29 vorgegeben wird. Der erste Schwellwert wird dabei so gewählt, dass er von der Wirkung her über dem zweiten Schellwert 105 des zweiten Schwellwertsignals 27 liegt. Das erste Komparatorausgangssignal 25 des ersten Komparators 23 wird bevorzugt von einer Zeitpunktfeststellvorrichtung ausgewertet. Die Zeitpunktfeststellvorrichtung ist bevorzugt Teil der digitale Aufbereitungs- und Filterstufe 18. Auch der Rechnerkern 2 kann als Zeitpunktfeststellvorrichtung fungieren. Diese Zeitpunktfeststellvorrichtung bestimmt den ersten Zeitpunkt 102 bzw. den dritten Zeitpunkt 502 nach dem Ende der aktiven Ansteuerung des Ultraschalltransducers 9, ab dem der Wert des elektrischen Ultraschallempfangssignals 13 des Ultraschalltransducers 9 nicht mehr ausreicht, um den ersten Komparator 23 umzuschalten. Typischerweise liegen dieser erste Zeitpunkt 102 bzw. dieser dritte Zeitpunkt 502 jeweils in Form eines geeigneten jeweiligen Signals am Ausgang der Zeitpunktfeststellvorrichtung vor. Dieses Signal startet typischerweise den Zeitgeber 41. Der Zeitgeber 41 kann Teil der digitalen Aufbereitungs- und Filterstufe 18 sein. Der Rechnerkern 2 kann auch als Zeitgeber 41 arbeiten oder einen solchen Zeitgeber 41 umfassen. Das Erreichen des ersten Zeitpunkts 102 bzw. des dritten Zeitpunkts 502 innerhalb einer Sendeperiode startet somit bevorzugt den Zeitgeber 41. Das Ende einer Sendeperiode oder der Beginn einer Sendeperiode setzen bevorzugt den Zeitgeber 41 zurück. Der Start des Zeitgebers 41 erfolgt typischerweise bei einer abgeschalteten analogen Ultraschallsendestufe 6 des Ultraschallsensors 1. In einer ersten Ausprägung schaltet der Zeitgeber 41 für einen ersten Zeitraum (Δt1) mittels des Logiksteuersignals 32 ab dem ersten Zeitpunkt 102 bzw. dritten Zeitpunkt 502 in der betreffenden Sendeperiode das zweite Komparatorausgangssignal 28 des zweiten Komparators 26 typischerweise mittels einer Logik 30 auf den Zustand, der einem solchen logischen Wert des zweiten Komparatorausgangssignals 28 des zweiten Komparators 26 entspricht, als ob keine Reflektion vorliegen würde. In einer zweiten weniger bevorzugten Ausprägung ändert der Zeitgeber 41 mittels weiterer Steuerleitungen nach mindestens einem dritten Zeitraum (Δt3) und nach mindestens einem vierten Zeitraum (Δt4) bezogen auf den ersten Zeitpunkt 102 bzw. dritten Zeitpunkt 502 in der Sendeperiode die Filtercharakteristik des Hüllkurvenfilters der Hüllkurvenerzeugungsvorrichtung des Verstärkers 14 somit mindestens zweimal in der Sendeperiode. Eine quasikontinuierliche oder kontinuierliche Änderung mit einer Änderungsfunktion ab einem fünften Zeitpunkt, der gegenüber dem ersten Zeitpunkt 102 bzw. dem dritten Zeitpunkt 502 um einen dritten Zeitraum Δt3 verschoben ist, ist ebenso denkbar. Besonders bevorzugt ist die Änderung der Filtercharakteristik des Hüllkurvenfilters der Hüllkurvenerzeugungsvorrichtung innerhalb des Verstärkers 14 zu vier Zeitpunkten in zeitlicher Nachfolge des ersten Zeitpunkts 102 bzw. des dritten Zeitpunkts 502. Gegenüber der Steuerung der Filtercharakteristik über den Zeitgeber 41 ist jedoch die Steuerung des Hüllkurvenfilters mittels der Filtersteuerung und auf Basis des zweiten Komparatorausgangssignals 28 des zweiten Komparators 26 bevorzugt. Die Filtersteuerung ist dabei bevorzugt ein Teil der digitale Aufbereitungs- und Filterstufe 18. Auch der Rechnerkern 2 kann als Filtersteuerung dienen. In einer dritten Ausprägung ändert der Zeitgeber 41 nach mindestens einem fünften Zeitraum (Δt5) bezogen auf den ersten Zeitpunkt 102 bzw. den dritten Zeitpunkt 502 einer Sendeperiode die Schwellwerterzeugung der Schwellwertsignale 24 und/oder 27 und ggf. weiterer Schwellwertsignale mittels der Schwellwerterzeugungsvorrichtung 29 bevorzugt derart, dass der durch die Schwellwerterzeugungsvorrichtung 29 generierte zweite Schwellwert 105 des zweiten Schwellwertsignals 27 ab diesem Zeitpunkt (Δt5) exponentiell mit einer ersten Zeitkonstante τ1 auf einen Restschwellwert abfällt.The analog
Dem Fachmann ist offensichtlich, dass die in diesem Blockschaltbild dargestellten Funktionalitäten zu großen Teilen auch als Software auf einem Signalprozessor ablaufen können. Insofern können ein oder mehrere Komponenten dieses Blockschaltbildes in einer Realisierung auch zu einer einzigen Vorrichtung zusammengefasst sein.It is obvious to a person skilled in the art that the functionalities shown in this block diagram can also run to a large extent as software on a signal processor. To that extent can one or more components of this block diagram can also be combined into a single device in one implementation.
Der nun folgende Abschnitt bezieht sich auf eine Vorrichtung ähnlich der
Im Sinne der hier vorgelegten Schrift umfasst ein Ultraschallsensorsystem 22 ein oder mehrere Ultraschallsensoren 1 und einen oder mehrere Datenbusse 20. Die Datenbusse 20 verbinden die Ultraschallsensoren 1 mit dem Steuergerät 21 des Ultraschallsensorsystems 22, das in der Regel ein oder mehrere Rechnersysteme mit Speichern etc. umfasst. Die Ultraschallsysteme 22 umfassen im Sinne der hier vorgelegten Schrift jeweils zumindest einen Ultraschalltransducer 9 und einen Auswerteschaltkreis 37. Bevorzugt kann eine mögliche Realisierung eines vorgeschlagenen Auswerteschaltreises 37 ein Teil des Auswerteschaltkreises 37 des Ultraschallsensors 1 digital ausführen und einen anderen Teil analog ausführen. Bevorzugt umfasst daher der Auswerteschaltkreis 37 des vorschlagsgemäßen Ultraschallsensors 1 also einen Digitalteil 35 und einen Analogteil 36.Within the meaning of the document presented here, an
Bevorzugt weist der Ultraschalsensor 1 einen oder mehrere Spannungsregler 39 auf, die Vorrichtungsteile des Digitalteils 35 und/oder Vorrichtungsteile des Analogteils 36 mit elektrischer Energie aus einer oder mehreren Energiequellen versorgen. Bevorzugt versorgen eine positiver Versorgungsspannungsleitung 38 und eine negative Versorgungsspannungsleitung 40 die Spannungsregler 39 mit elektrischer Energie die diese wiederum an die anderen Vorrichtungsteile zumindest teilweise weitergeben. Diese Spannungsregler 39 sind zur Vereinfachung in den meisten Figuren nicht eingezeichnet. Ggf. steuert der Rechnerkern 2 diese Spannungsregler 39 ganz oder in Teilen. Die positive Versorgungsspannungsleitung 38 und die negative Versorgungsspannungsleitung 40 können auch Teil des Datenbusses 20 sein. Die positive Versorgungsspannungsleitung 38 und die negative Versorgungsspannungsleitung 40 können ggf. auch als Datenleitungen des Datenbusses 20 dienen.The
Bevorzugt umfasst der Digitalteil 35 des Ansteuerschaltkreises 37 den Rechnerkern 2, die Steuersignale 4 für die digitale Ultraschallbursterzeugung 2 des Ultraschallsensors 1, die digitale Ultraschallbursterzeugung 3 des Ultraschallsensors 1, das digitalisierte Ultraschallempfangssignal 17, das Hüllkurvenfilter 33, das aufbereitete, digitale Ultraschallempfangssigna 34, das bevorzugt das Hüllkurvensignal ist oder umfasst, die digitale Aufbereitungs- und Filterstufe 18 und das gefilterte Ultraschallempfangssignal 19. Bevorzugt umfasst der Digitalteil 35 des Ansteuerschaltkreises 37 eine zweite digitale Vergleichslogik, die funktionsäquivalent zu dem zweiten Komparator 26 ein zweites Schwellwertsignal 27 mit dem aufbereiteten, digitalen Ultraschallempfangssignal 34, das bevorzugt das Hüllkurvensignal ist oder umfasst, vergleicht. Die zweite digitale Vergleichslogik vergleicht dabei den Wert des zweiten Schwellwertsignals 27 mit dem Wert des aufbereiteten, digitalen Ultraschallempfangssignals 34 und bildet den Wert des zweiten Komparatorausgangssignals 28. Bevorzugt ist bei dieser Realisierung das zweite Schwellwertsignal 27 ein digitales Signal, das die Schwellwerterzeugungsvorrichtung 29 bildet. In diesem besonders einfachen Fall kann die entsprechende Teilvorrichtung der Schwellwerterzeugungsvorrichtung 29 beispielsweise ein Register sein, dass der Rechnerkern 2 über einen internen und zur besseren Übersicht nicht in den Figuren gezeichneten Datenbus des Digitalteils 35 mit einem Datenwert beschreiben und bevorzugt auch lesen kann.The digital part 35 of the
Bevorzugt umfasst der Analogteil 36 die analoge Ultraschallsendestufe 6 des Ultraschallsensors 1. Die analoge Ultraschallsendestufe 6 des Ultraschallsensors 1 wandelt das digitale Ultraschallsendesignal 5 in das analoge Ansteuersignal 7 des Ultraschallsensors 1. Das Ansteuersignal 7 des Ultraschallsensors 1 treibt das Schwingelement 8 des Ultraschalltransducers 9 an. Bevorzugt ist die Ultraschallsendestufe 6 des Ultraschallsensors 1 in der zeitlichen Empfangsphase nach der Sendephase und der Ausschwingphase hochohmig, um das Ausgangssignal des Schwingelements 8, das elektrische Ultraschallempfangssignal 13, nicht zu sehr zu belasten. Der Verstärker 14 verstärkt und filtert bevorzugt das elektrisches Ultraschallempfangssignal 13 zum verstärkten elektrischen Ultraschallempfangssignal 15. Der Verstärker 14 und das verstärkte elektrische Ultraschallempfangssignal 15 sind bevorzugt Teil des Analogteils 36 des Ansteuerschaltkreises 37.The analog part 36 preferably includes the analog
Der Analog-zu-Digital-Wandler 16 wandelt bevorzugt das verstärkte elektrische Ultraschallempfangssignal 15 zum digitalisiertes Ultraschallempfangssignal 17. Der Analog-zu-Digital-Wandler 16 wird typischerweise zum Analogteil 36 des Ansteuerschaltkreises 37 des Ultraschallsensors 1 gerechnet.The analog-to-
Im Gegensatz zu den zuvor vorgestellten Beispielen ist in diesem Beispiel das Hüllkurvenfilter 33 also nicht Teil das Verstärkers 14 im Analogteil 36 des Ansteuerschaltkreises 37 des Ultraschallsensors 1, sondern Teil des Digitalteils 35 des Ansteuerschaltkreises 37. Im Gegensatz zu den zuvor erwähnten Beispielen ist das Hüllkurvenfilter 33 als entlang des Signalpfads in Richtung auf die digitale Aufbereitungs- und Filterstufe 18 verschoben.In contrast to the examples presented above, in this example the
Der Kern des hier vorgeschlagenen Verfahrens ist nun, das Verfahren der
- • eine Differenz 601 aus erster Zeitdifferenz 101 minus der zweiten
Zeitdifferenz 501 und/oder - • eine Differenz 601 aus zweiter Zeitdifferenz 501 minus der ersten
Zeitdifferenz 101 und/oder - • das Verhältnis
von zweiter Zeitdifferenz 501 geteilt durch die ersteZeitdifferenz 101 und/oder - • das Verhältnis
von erster Zeitdifferenz 101 geteilt durch diezweite Zeitdifferenz 501 und/oder - • eine Verknüpfung der Werte der ersten
Zeitdifferenz 101 und der zweitenZeitdifferenz 501 mit funktionsäquivalenter Wirkung zu den drei vorausgehenden Vergleichsmetoden für den Vergleich der Werte der erstenZeitdifferenz 101 mit denen der zweitenZeitdifferenz 501
- • a difference 601 from the
first time difference 101 minus thesecond time difference 501 and/or - • a difference 601 from the
second time difference 501 minus thefirst time difference 101 and/or - • the ratio of the
second time difference 501 divided by thefirst time difference 101 and/or - • the ratio of the
first time difference 101 divided by thesecond time difference 501 and/or - • a combination of the values of the
first time difference 101 and thesecond time difference 501 with a functionally equivalent effect to the three previous comparison methods for comparing the values of thefirst time difference 101 with those of thesecond time difference 501
Bevorzugt verwenden der Rechnerkern 2 und/oder die digitale Aufbereitungs- und Filterstufe 18 diese Vergleichsmethode. Bevorzugt erfassen hierzu der Rechnerkern 2 und/oder die digitale Aufbereitungs- und Filterstufe 18 die erste Zeitdifferenz 101 und/oder die zweite Zeitdifferenz 501.The
Die hier vorgestellt technische Lehre sieht in einer nun hier beschriebenen digital-lastigeren Ausprägung den besagten ersten Komparator 23 bevorzugt im Analogteil 36 vor, der bevorzugt in dieser digital-lastigen Version direkt mit dem analogen elektrisches Ultraschallempfangssignal 13 des Schwingelements 8 des Ultraschalltransducers 9 verbunden ist. Der besagte erste Komparator 23 vergleicht bevorzugt wieder die analogen Ausgangsspannungen des Ultraschall-Transducers 9 des elektrischen Ultraschallempfangssignals 13 direkt mit einem festen analogen ersten Schwellwert eines ersten Schwellwertsignals 24. Der erste Komparator 23 liefert dabei aber bevorzugt ein binäres, bevorzugt digitales Signal. Das bevorzugt digitale erste Komparatorausgangssignal 25 dieses ersten Komparators 23 ist in
Das digitale erste Komparatorausgangssignal 25 dieses beispielhaften ersten Komparators 23 zeigt typischerweise eine digitale Oszillation solange die Amplitude des elektrischen Ultraschallempfangssignals 13 des Ultraschall-Transducers 9 noch eine erhebliche Höhe hat. Typischerweise hat der feste erste Schwellwert, den der beispielhafte erste Komparator 23 des Ultraschallsensorsystems 22 für den Vergleich mit der Transducer-Spannungsamplitude des elektrischen Ultraschallempfangssignals 13 des Ultraschall-Transducers 9 nutzt, dabei einen solchen Wert, dass sich der erste Zeitpunkt 102 bzw. der dritte Zeitpunkt 502 des Endes dieser Oszillation innerhalb einer Sendeperiode auch bei einem sehr nahen Objekt 11 im Nahbereich des Ultraschallsensors 1 beispielsweise bei Änderung der Temperatur des Ultraschallsensorsystems 22 nicht oder nur um wenige Oszillationstakte verschiebt. Damit können beispielsweise die digitale Aufbereitungs- und Filterstufe 18 und/oder der Rechnerkern 2 und/oder das Hüllkurvenfilter 33 durch digitale Glättung und Filterung des ersten Komparatorausgangssignal 25 dieses ersten Komparators 23 das zeitliche Ende der Ausschwingzeit zu einem ersten Zeitpunkt 102 des ersten Flankenwechsels 102 des ersten Komparatorausgangssignals 25 bzw. zu einem dritten Zeitpunkt 502 des dritten Flankenwechsels 502 des ersten Komparatorausgangssignals 25 innerhalb einer Sendeperiode sicher detektieren. Dieser erste Zeitpunkt 102 des ersten Flankenwechsels 102 des ersten Komparatorausgangssignals 25 liegt typischerweise um eine erste temperaturabhängige Zeitdifferenz 101 vor dem zweiten Zeitpunkt 103, zu dem das Hüllkurvensignal aufbereitetes, digitales Ultraschallempfangssignals 34 den zweiten Schwellwert des zweiten Schwellwertsignals 27 unterschreitet. Dieser zweite Zeitpunkt 103 ist aber aufgrund der großen Amplitude wieder praktisch unabhängig von Rückwirkungen durch Schallreflektionen auf den Ultraschall-Transducer 9. Auch der dritte Zeitpunkt 502 des dritten Flankenwechsels 502 des ersten Komparatorausgangssignals 25 liegt um eine temperaturabhängige, zweite Zeitdifferenz 501 zeitlich vor dem vierten Zeitpunkt 503 des Unterschreitens des zweiten Schwellwerts des zweiten Schwellwertsignals 27 durch das Hüllkurvensignal aufbereiteten, digitalen Ultraschallempfangssignals 34, ist aber aufgrund der großen Amplitude praktisch unabhängig von Rückwirkungen durch Schallreflektionen auf den Ultraschall-Transducer 9.The digital first
Das digitale Hüllkurven Filter 33 ist in dem hier vorgestellten Beispiel (siehe
Die digitale Aufbereitungs- und Filterstufe 18 oder der Rechnerkern 2 lassen nun bevorzugt beispielsweise bezogen auf diesen ersten Zeitpunkt 102 des ersten Flankenwechsels 102 des ersten Komparatorausgangssignals 25 bzw. bezogen auf diesen dritten Zeitpunkt 502 des dritten Flankenwechsels 502 des ersten Komparatorausgangssignals 25 erst nach dem Verstreichen einer jeweils folgenden dritten Zeitdifferenz durch einen Zeitgeber 41 zu, dass das zweite Komparatorausgangssignal 28 einer zweiten Vergleichslogik, die den Vergleich funktionsäquivalent zu dem zweiten Komparators 26 ausführt, den Empfang eines Echos nach Auswertung des aufbereiteten, digitalen Ultraschallempfangssignals 34 signalisiert. Der Zeitgeber 41 kann auch ein Teil der digitalen Aufbereitungs- und Filterstufe 18 sein. Bevorzugt steuert der Rechnerkern 2 den Zeitgeber 41 mittels einer oder mehreren, in den
Das erste Komparatorausgangssignal 25 des ersten Komparators 23 signalisiert den Beginn des Ausschwingvorgangs des Ultraschalltransducers 9 durch den ersten Flankenwechsel 102 zum ersten Zeitpunkt 102 bzw. durch den dritten Flankenwechsel 502 zum dritten Zeitpunkt 502. Das zweite Komparatorausgangssignal 28 der zweiten Vergleichslogik, die den zweiten Komparator 26 funktionsäquivalent emuliert, signalisiert das Ende des Ausschwingvorgangs des Ultraschalltransducers 9 durch den zweiten Flankenwechsel 103 zum zweiten Zeitpunkt 103 bzw. durch den vierten Flankenwechsel 503 zum vierten Zeitpunkt 503The first
Eine kleine Modifikation kann auch hier eine korrigierte Anzeige einer Reflektion durch das zweite Komparatorausgangssignal 28 der zweiten Vergleichslogik, die den zweiten Komparator 26 emuliert, herbeiführen. Ein EXOR-Gatter 30 oder eine beispielsweise zeitweise funktionsäquivalente dritte Logik kann beispielsweise das Ende des Ausschwingvorgangs des Schwingelements 8 des Ultraschalltransducers 9 signalisieren. Das zweite Komparatorausgangssignal 28 und bevorzugt ein EXOR-Steuersignal 32 der digitalen Aufbereitungs- und Filterstufe 18 oder des Rechnerkerns 2 bilden die bevorzugten Eingänge des EXOR-Gatters 30 bzw. der besagten dritten Logik. Der Ausgang 31 des EXOR-Gatters 30 bildet bevorzugt ein Eingangssignal der digitalen Aufbereitungs- und Filterstufe 18.Here too, a small modification can bring about a corrected indication of a reflection by the second
Das EXOR-Gatter 30 bzw. die besagte dritte Logik schalten hierzu das zweite Komparatorausgangssignal 28 auf einen ersten logischen Pegel. Dies geschieht bevorzugt am Ende der Sendephase des Ultraschalltransducers 9 für einen vordefinierten dritten Zeitraum bezogen auf den ersten Zeitpunkt 102 bzw. dritten Zeitpunkt 502. Das erste Komparatorausgangssignal 25 des ersten Komparators 26 signalisiert dabei das Ende der Sendephase des Ultraschalltransducers 9. Der ersten Komparator 23 detektiert den ersten Zeitpunkt 102 bzw. den dritten Zeitpunkt 502 des Ausschwingens des Ultraschall-Transducers 9. Die Länge dieses dritten Zeitraums entspricht dabei vorzugsweise der Länge der ersten Zeitdifferenz 101 ohne ein reflektierendes Objekt 11. Das Ultraschallsensorsystem 22 ermittelt die zeitliche Dauer der ersten Zeitdifferenz 101 bevorzugt mittels eines kurzen Ultraschallpulses in der besagten beispielhaften Kompensationsmessung 504. Dies ist in
Befindet sich nun ein Objekt 11 räumlich nahe am Ultraschalltransducer 9, so hebt das früh eintreffende Echo und früh eintreffenden. reflektierten Ultraschallbursts 12 den Amplitudenverlauf 107 der Hüllkurve in dem entsprechenden Zeitbereich an. Damit verlagert sich nun aber der vierte Zeitpunkt 503 zeitlich nach hinten. Da der kurze Ultraschallpuls der Kompensationsmessung 504 einen kleineren Nahbereich aufweist, existiert ein Bereich, in dem der der zweite Zeitpunkt 103 sich noch nicht zeitlich nach hinten verlagert. Aufgrund der EXOR-Verknüpfung des EXOR-Gatters 30 bzw. bei geeigneter Auslegung der entsprechenden ersatzweisen dritten Logik schaltet der Ausgang der EXOR-Schaltung 30 das erste Komparatorausgangssignal 25 des ersten Komparators 23, das bisher am Ausgang 31 des EXOR-Gatters 30 anlag, auf den invertierten logischen Wert, was einem Echo entspricht. Die hier offengelegte überraschende Erkenntnis ist nun, dass zum Ersten das Ultraschallsensorsystem 22 hier nun wie aus dem Stand der Technik bekannt, in der Lage ist ein Objekt 11 im Nahbereich des Ultraschallsensorsystems 22 zu erkennen, ohne jedoch den exakten Ort dieses Objekts 11 ermitteln zu können. Durch die Verwendung des Werts der ersten Zeitdifferenz 101 als Ladewert des Zählers des Zeitgebers 41 ist nun aber diese Erkennung nicht mehr temperaturabhängig und damit brauchbar. Erreicht der Zählerwert des Zeitzählers des Zeitgebers 41 diesen Ladewert, so betätigt der Zeitgeber 41 das EXOR-Steuersignal 32 des EXOR-Gatters bzw. der dritten Logikschaltung 30. Hierdurch erkennt die digitale Aufbereitungs- und Filterstufe 18 das Vorhandensein eines Objekts 11 im Nahbereich. Mit dieser vorschlagsgemäßen Methode ist somit nun zwar eine genaue Lagebestimmung des Objekts 11 im Nahbereich nicht möglich. Es ist aber für die meisten Anwendungsfälle vollkommen ausreichend, wenn bereits das Vorhandensein eines Objekts 11 in diesem Nahbereich detektierbar ist. Diese Maßnahmen bis zu diesen Punkt verbessern das Empfangsverhalten des Ultraschallsensorsystems 22 bereits im Nahbereich.If an
Es hat sich jedoch darüber hinaus gezeigt, dass die digitale Aufbereitungs- und Filterstufe 18 oder der Rechnerkern 2 eine optimierte Anpassung der Filterung des Hüllkurvensignals des digitalen aufbereiteten, digitales Ultraschallempfangssignals 34 und der Komparatorausgangssignale 28, 25 parallel zu den vorstehenden Maßnahmen durchführen sollten, um tatsächlich im automobilen Bereich brauchbare Ergebnisse zu erzielen. Beide Maßnahmen, die unmittelbar zuvor beschriebene und die im Folgenden beschriebene, ergeben für sich alleine genommen bereits eine Verbesserung. Diese beiden Maßnahmen sind erfahrungsgemäß typischerweise für automobile Anwendungen aber alleine eben nicht ausreichend.However, it has also been shown that the digital processing and
Der folgende Abschnitt beschäftigt sich mit der Parametrierung des Hüllkurvenfilters 33 insbesondere für die Zeit der Ultraschallhauptmessung 505. Im Gegensatz zum Stand der Technik hängen vorschlagsgemäß ein oder mehrere Parameter des Hüllkurvenfilters 33 von dem ersten Zeitpunkt 102 und/oder dem zweiten Zeitpunkt 103 und/oder dem Wert der ersten Zeitdifferenz 101 ab, die das Ultraschallsensorsystem 22 mittels einer bevorzugt unmittelbar zeitlich vorausgehenden Kompensationsmessung 504 bevorzugt ermittelt.The following section deals with the parameterization of the
Die hier vorgelegte Schrift schlägt daher außerdem vor, dass das Ultraschallsensorsystem 22 ein Verfahren zu einer Anpassung der Parameter des digitalen Hüllkurvenfilters 33 für die Filterung des digitalisierten Ultraschallempfangssignals 17 zu einem Hüllkurvensignal des aufbereitetes, digitales Ultraschallempfangssignal 34 anwendet. Im Sinne der hier vorgelegten Schrift weist das digitale Hüllkurvenfilter 33 bevorzugt eine Bandpasscharakteristik auf. Das vorgeschlagene Verfahren ermittelt wieder den zweiten Zeitpunkt 103, zu dem der Momentanwert des Betrags des Hüllkurvensignals des aufbereiteten, digitalen Ultraschallempfangssignal 34 den zweiten Schwellwert 105 des zweiten Schwellwertsignals 27 unterschreitet. Die hier vorgelegte Schrift schlägt nun vor, dass ab diesem bestimmten zweiten Zeitpunkt 103 beispielsweise der Rechnerkern 2 oder die digitale Aufbereitungs- und Filterstufe 18 die Bandpasscharakteristik des digitalen Hüllkurvenfilters 33 so umschalten, dass die Bandpasscharakteristik des Hüllkurvenfilters 33 schmalbandiger wird. Dieses Unterschreiten des Momentanwerts des Hüllkurvensignals des aufbereiteten, digitalen Ultraschallempfangssignals 34 unter den zweiten Schwellwert 105 des zweiten Schwellwertsignals 27 findet zu dem besagten zweiten Zeitpunkt 103 während der Kompensationsmessung 504 bzw. zu einem vierten Zeitpunkt 503 während der Ultraschallhauptmessung 505 statt. Bevorzugt ist also die Bandpasscharakteristik des Hüllkurvenfilters 33 in einem gewissen Zeitbereich unmittelbar zeitlich vor diesem Umschalten zu diesem zweiten Zeitpunkt 103 bzw. zu diesem vierten Zeitpunkt 503 schmalbandiger. Am zeitlichen Ende einer Ultraschallpulsperiode setzen bevorzugt daher die digitale Aufbereitungs- und Filterstufe 18 und/oder der Rechnerkern 2 die relevanten Parameter des Hüllkurvenfilters 33 und/oder des Verstärkers 14 und/oder der anderen Vorrichtungsteile des Ultraschallsensorsystems 22 bzw. des Ultraschallsensors 1 auf für den Beginn einer Ultraschallpulsperiode vorgesehen Startwerte wieder zurück. Dies gilt typischerweise nicht für die erfasste Länge der ersten Zeitdifferenz 101, die bevorzugt bis zur nächsten Messung der zeitlichen Dauer dieser ersten Zeitdifferenz 101 mittels eines kurzen Ultraschallpulses in einer Kompensationsmessung 504 vorzugsweise beibehalten wird. In der Folge sinkt der Wert des Hüllkurvensignals des Hüllkurvenfilters 33 mit einer langsameren Flanke ab. Bei einem solchen zweiten Schwellwertsignal 27 führt ein nahes Objekt 11 mit einem kurz nach Ultraschallburstaussendung eintreffenden, sogenannten „nahem Echo“ nicht mehr zu einer Unterschreitung des zweiten Schwellwerts 105 des zweiten Schwellwertsignals 27 durch das Hüllkurvensignal des aufbereiteten, digitalen Ultraschallempfangssignals 34. Das Ultraschallsensorsystem 22 kann dann den vierten Zeitpunkts 503 nicht mehr bestimmen. Bevorzugt greifen die digitale Aufbereitungs- und Filterstufe 18 und/oder der Rechnerkern 2 und/oder das Ultraschallsensorsystem 22 und/oder der Ultraschallsensor 1 dann als Ersatzwert auf den Wert der Sendeperiode zurück, die den Abstand zwischen zwei Pulsen entspricht. Bevorzugt verwenden diese diesen Wert dann als Ersatzwert für die zweite Zeitdifferenz 501. Ein nahes Objekt 11 mit einem kurz nach Ultraschallburstaussendung des ausgesendeten kurzen Ultraschallbursts 10 eintreffenden, sogenannten „sehr nahem Echo“ kann aber auch zu einer zeitlich späteren Unterschreitung des zweiten Schwellwerts 105 des zweiten Schwellwertsignals 27 zu einem ersten Zeitpunkt 102 durch das Hüllkurvensignal des aufbereiteten, digitalen Ultraschallempfangssignals 34 führen. Der Grund ist, dass das Ausschwingen des Ultraschalltransducers 9 noch nicht beendet ist und das Objekt 11 dann so nah ist, dass dann auch der kurze Ultraschallburst der Kompensationsmessung 504 gestört ist.The document presented here therefore also proposes that the
Die hier vorgelegte Schrift schlägt vor, dass die digitale Aufbereitungs- und Filterstufe 18 oder der Rechnerkern 2 das digitale Hüllkurvenfilter 33 schrittweiseweise während einer Sendeperiode umgeschaltet. Bevorzugt ist das Hüllkurvenfilter 33 ein Hüllkurvenfilter des Digitalteils 35. Dieses Umschalten kann im Extremfall so geschehen, dass die digitale Aufbereitungs- und Filterstufe 18 oder der Rechnerkern 2 analoge, Kennfrequenz bestimmende Komponenten des Hüllkurvenfilters 33 kontinuierlich mittels Signalisierungen an das Hüllkurvenfilter 33 über nicht in den Figuren eingezeichnete Steuerleitungen nachregeln bzw. nachsteuern. Die digitale Aufbereitungs- und Filterstufe 18 oder der Rechnerkern 2 führen das Umschalten oder das Nachregeln des digitalen Hüllkurvenfilters 33, typischerweise eines Bandpassfilters, bevorzugt in Abhängigkeit von der vergangenen Zeit seitdem ersten Zeitpunkt 102 durch. Typischerweise betrifft das Umschalten bzw. das Nachregeln die Kennfrequenzen und/oder Amplituden der Übertragungsfunktion des digitalen Hüllkurvenfilters 33. Verschiedene Möglichkeiten der Definition des Zeitwerts des Zeitraums der vergangenen Zeit sind möglich
- • Der Zeitwert des Zeitraums der vergangenen Zeit kann dabei die Dauer des Zeitraums sein, der mit dem Ausschalten der Treiberstufen für den Ultraschall-
Transducer 9 am Ende der Sendephase zu einem zweiten Zeitpunkt 103 bzw. zu einem vierten Zeitpunkt 503 beginnt. Die digitale Aufbereitungs- und Filterstufe 18 oder der Rechnerkern 2 führen bevorzugt das Umschalten und/oder das Nachregeln von Parametern des digitalen Hüllkurvenfilters 33 in Abhängigkeit von der Zeit abdem zweiten Zeitpunkt 103 bzw. abdem vierten Zeitpunkt 503 durch. - • Alternativ oder auch zeitlich parallel können die digitale Aufbereitungs- und Filterstufe 18 oder der Rechnerkern 2 das Umschalten und/oder das Nachregeln von Parametern des digitalen Hüllkurvenfilters 33 in Abhängigkeit von der Zeit ab dem bereits besprochenen ersten Zeitpunkt 102 bzw. ab
dem dritten Zeitpunkt 502, ab dem das digitale ersteKomparatorausgangssignal 25 des ersten Komparators 23 keine Oszillationen mehr zeigt, durchführen. - • Alternativ oder auch zeitlich parallel können die digitale Aufbereitungs- und Filterstufe 18 oder der Rechnerkern 2 auch das Umschalten und/oder das Nachregeln von Parametern des digitalen Hüllkurvenfilters 33 in Abhängigkeit von dem Hüllkurvensignal des aufbereiteten, digitalen Ultraschallempfangssignals 34 durchführen.
- The time value of the period of time that has passed can be the duration of the period that begins when the driver stages for the
ultrasonic transducer 9 are switched off at the end of the transmission phase at a second point intime 103 or at a fourth point intime 503 . The digital processing andfilter stage 18 or thecomputer core 2 preferably performs the switching and/or readjustment of parameters of thedigital envelope filter 33 depending on the time from the second point intime 103 or from the fourth point intime 503. - • Alternatively or at the same time, the digital processing and
filter stage 18 or thecomputer core 2 can switch over and/or readjust parameters of thedigital envelope filter 33 depending on the time from the already discussed first point intime 102 or from the third point intime 502 , from which the digital firstcomparator output signal 25 of thefirst comparator 23 no longer shows any oscillations, perform. - Alternatively or at the same time, the digital processing and
filter stage 18 or thecomputer core 2 can also switch over and/or readjust parameters of thedigital envelope filter 33 depending on the envelope signal of the processed digital ultrasonic receivedsignal 34 .
Im letzteren Fall erfordert eine schrittweise Umschaltung ggf. weitere Komparatoren und/oder Vergleichslogiken und/oder Vergleichsoperationen oder zu diesen funktionsäquivalenten Vorrichtungen, die in Abhängigkeit von entsprechenden weiteren Schaltschwellen mit entsprechenden weiteren Schaltschwellensignalen diese Umschaltungen durchführen.In the latter case, a step-by-step switchover may require further comparators and/or comparison logic and/or comparison operations or devices that are functionally equivalent to these and that carry out these switchovers as a function of corresponding further switching thresholds with corresponding further switching threshold signals.
Bevorzugt erzeugt eine Schwellwerterzeugungsvorrichtung 29 die Schwellwertsignale 24 und 27 und ggf. weitere Schwellwertsignale. Bevorzugt steuern die digitale Aufbereitungs- und Filterstufe 18 und/der der Rechnerkern 2 die Schwellwerterzeugungsvorrichtung 29 und die Erzeugung der Schwellwertsignale 24 und 27 und die Erzeugung ggf. weiterer Schwellwertsignale durch die Schwellwerterzeugungsvorrichtung 29. Bevorzugt erzeugt die Schwellwerterzeugungsvorrichtung 29 die Schwellwertsignale 24 und 27 und ggf. die weiteren Schwellwertsignale in Abhängigkeit von der Zeit seit dem ersten Zeitpunkt 102 bzw. der Zeit seit dem dritten Zeitpunkt 502 und/oder von der Zeit seit dem zweiten Zeitpunkt 103 bzw. der zeit seit dem vierten Zeitpunkt 503 und/oder in Abhängigkeit von dem ersten Zeitdifferenz 101.A threshold-
Im Ergebnis erhält man eine schnellere fallende Flanke des Amplitudenverlaufs 107 des Hüllkurvensignals des aufbereiteten, digitalen Ultraschallempfangssignals 34 wodurch das Ultraschallsensorsystem 22 früher in der Lage ist, eine Reflektion von Objekten 11 im Nahbereich zu erkennen.As a result, a faster falling edge of the
Angepasst an diesen systemtypischen Hüllkurvenverlauf des Amplitudenverlaufs 107 des Hüllkurvensignals des aufbereiteten, digitalen Ultraschallempfangssignals 34 kann nun zusätzlich noch ein zeitlich exponentiell abfallendes zweites Schwellwertsignal 27 vorgegeben werden. Hierbei detektiert die zweite Vergleichslogik, deren Funktion bevorzugt der eines zweiten Komparators 26 entspricht, beispielsweise wieder das Unterschreiten des zweiten Schwellwertsignals 27 durch den Amplitudenverlauf 107 des Hüllkurvensignals des aufbereiteten, digitalen Ultraschallempfangssignals 34. Dies geschieht zum zweiten Zeitpunkt 103 bzw. zum vierten Zeitpunkt 503. Zeitverzögert um einen dritten Zeitraum gegenüber dem besagten ersten Zeitpunkt 102 innerhalb der Sendeperiode beginnt dann der exponentielle Abfall des Werts des zweiten Schwellwertsignals 27 auf einen vorgegebenen oder sonst wie ermittelten Restschwellwert mit einer vorgegebenen oder ermittelten ersten Zeitkonstante τ1. Bevorzugt hängt die zeitliche Dauer des dritten Zeitraums von der der Dauer des ersten Zeitdifferenz 101 oder der Differenz 601 aus zweiter Zeitdifferenz 501 und der ersten Zeitdifferenz 101 ab.Adapted to this system-typical envelope curve of the
Das Basisverfahren ist somit zum einen um ein Verfahren zur Auswertung des elektrisches Ultraschallempfangssignals 13 eines piezoelektrischen Ultraschalltransducers 9. Dabei vergleichen ein erster Komparator 23 oder eine funktionsäquivalente Vorrichtung in einem ersten Schritt den Momentanwert des elektrischen Ultraschallempfangssignals 13 des Ultraschalltransducers 9 oder eines daraus abgeleiteten Signals mit einem ersten Schwellwert und bildet in Abhängigkeit von dem Ergebnis ein digitales erstes Komparatorausgangssignal 25 oder dergleichen. Der Verstärker 14 bildet in einem zweiten Schritt des Basisverfahrens vorzugsweise unter Verstärkung und Filterung des elektrischen Ultraschallempfangssignals 13 das verstärkte elektrische Ultraschallempfangssignal 15. Der Analog-zu-Digital-Wandler 16 wandelt bevorzugt das verstärkte elektrische Ultraschallempfangssignal 15 in ein digitalisiertes Ultraschallempfangssignal 17. Ein Hüllkurvenfilter 33 bildet aus dem digitalisiertes Ultraschallempfangssignal 17 typischerweise ein aufbereitetes, digitales Ultraschallempfangssignal 34. Das aufbereitete, digitale Ultraschallempfangssignal 34 umfasst bevorzugt ein Hüllkurvensignal oder ist ein Hüllkurvensignal. Die Parameter der Filterung in dem Hüllkurvenfilter 33 sind dabei bevorzugt umschaltbar bzw. regelbar gestaltet. In einem nächsten Schritt des Basisverfahren bildet eine Schwellwerterzeugungsvorrichtung 29 das bevorzugt analoge erste Schwellwertsignal 24 und das bevorzugt digitale zweite Schwellwertsignal 27 sowie ggf. weitere Schwellwertsignale. Insbesondere kann die Schwellwerterzeugungsvorrichtung 29 dies und andere Schwellwertsignale 24 und 27 durch Filterung aus dem Hüllkurvensignal des aufbereiteten, digitalen Ultraschallempfangssignals 34 erzeugen. Auch kann die Schwellwerterzeugungsvorrichtung 29 dies und andere Schwellwertsignale 24 und 27 durch Filterung aus dem elektrischen Ultraschallempfangssignal 13 des Ultraschalltransducers 9 erzeugen. Typischerweise liegt dabei das zweite Schwellwertsignal 27 im Vergleich zum ersten Schwellwertsignal 24 so, dass der erste Komparator 23 bei höheren Amplituden elektrischen Ultraschallempfangssignal 13 schaltet als die zweite Vergleichslogik, die den zweite Komparator 26 emuliert. Diese zweite Vergleichslogik, die den zweiten Komparator 26 emuliert, vergleicht sodann den Amplitudenverlauf 107 des Hüllkurvensignals des aufbereiteten, digitalen Ultraschallempfangssignals 34 mit dem zweiten Schwellwert 105 des zweiten Schwellwertsignals 27. Das Ausgangssignal 28 der zweiten Vergleichslogik, die den zweiten Komparator 26 emuliert, gibt die detektierten Echos wieder. Im Nahbereich gibt das Ausgangssignal 31 des EXOR-Gatters 30 die detektierten Echos wieder, wobei die Signalisierung im Nahbereich nur aussagt, dass ein Objekt sich im Nahbereich befindet. Daher kann der Rechnerkern 2 ggf. das Ausgangssignal 28 der zweiten Vergleichslogik, die den zweiten Komparators 26 emulier, oder das Ausgangssignal 31 des EXOR-Gatters 30 direkt an das Steuergerät 21 signalisieren. Erfindungsgemäß von besonderer Bedeutung ist das Feststellen des ersten Zeitpunktes 102 bzw. des dritten Zeitpunkts 503 des Ausschwingens des Ultraschalltransducers 9. Dies geschieht durch die Erfassung des ersten Zeitpunkts 102 bzw. des dritten Zeitpunkts 503 zu dem der Ausgang 25 des ersten Komparators 23 nach dem Ausschalten der Ansteuerung des Ultraschalltransducers 9 kein Signal mehr zeigt. Dieses Ereignis zum ersten Zeitpunkt 102 bzw. zum dritten Zeitpunkt 503 startet typischerweise den besagten Zeitgeber 41. Der Rechnerkern 2 und/oder die digitale Aufbereitungs- und Filterstufe 18 stoppen den Zeitgeber 41 am Ende einer Sendeperiode und setzen den Zeitgeber 41 dann bevorzugt auf einen vordefinierten Wert zurück.The basic method is therefore, on the one hand, a method for evaluating the electrical
Dieser Zeitgeber 41 schaltet das zweite Ausgangssignal 28 der zweiten Vergleichslogik, die den zweiten Komparator 26 emuliert, für einen vorbestimmten ersten Zeitraum Δt1 nach dem ersten Zeitpunkt 102 bzw. nach dem dritten Zeitpunkt 503 des Ausschwingens des Ultraschall-Transducers (TR) auf den jeweils anderen logischen Wert entsprechend dem Beispiel um. Also beispielsweise von 1 nach 0 und umgekehrt je nach Systemauslegung.This
Diesem oben beschriebenen erfindungsgemäßen Verfahren entspricht eine erfindungsgemäße Vorrichtung in Form eines Ultraschallsensorsystems 22, die zumindest in Teilen das entsprechende Verfahren durchführt. Die erfindungsgemäße Vorrichtung dient zur Erkennung der Anwesenheit von Objekten im Nahbereich eines erfindungsgemäßen Ultraschallmesssystems insbesondere im Automobil. Sie weist einem Ultraschalltransducer 9 auf, dessen Spannungssignal erfasst wird. Eine Hüllkurvenerzeugungsvorrichtung, die Teil des digitalen Hüllkurvenfilters 33 des Ultraschallsensors 1 der Vorrichtung ist, ermittelt aus dem digitalisierten Ultraschallempfangssignal 17 des Ultraschalltransducers 9 das besagte Hüllkurvensignal des aufbereiteten, digitalen Ultraschallempfangssignals 34. Eine Schwellwerterzeugung 29, die ebenfalls Teil der Vorrichtung ist, erzeugt ein zweites Schwellwertsignal 27 mit einem zweiten Schwellwert 105. Des Weiteren weist die Vorrichtung die besagte zweite Logikschaltung, die den besagten zweiten Komparator 26 emuliert, auf. Die besagte zweite Logikschaltung vergleicht den zweiten Schwellwert 105 des zweiten Schwellwertsignals 24 mit dem Amplitudenverlauf 107 des Hüllkurvensignals d des aufbereiteten, digitalen Ultraschallempfangssignals 34. Die zweite Logikschaltung erzeugt als Ergebnis dieses Vergleiches ein zweites Komparatorausgangssignal 28. Typischerweise wird dabei das zweite Komparatorausgangssignal 28 durch eine dritte Logik - z.B. ein EXOR-Gatter 30 - mittels eines Steuersignals invertiert oder auf einen festen Wert, insbesondere entsprechend dem Beispiel auf logisch 1, gelegt. Darüber hinaus weist die Vorrichtung typischerweise einen ersten Komparator 23 auf, der den Werteverlauf des elektrischen Ultraschallempfangssignals 13 Ultraschall-Transducers 9 mit einem ersten Schwellwerteines ersten Schwellwertsignals 24 vergleicht, wobei dieser erste Schwellwert des ersten Schwellwertsignals 24 im Vergleich zum zweiten Schwellwert 105 des zweiten Schwellwertsignals 27 so gewählt ist, dass der erste Komparator 23 bei höheren Werten des elektrischen Ultraschallempfangssignals 13 des Ultraschalltransducers 9 schaltet als die zweite Logikschaltung, die einen zweiten Komparator 26 emuliert. Wie zuvor bereits beschrieben, weist die Vorrichtung eine Zeitpunktfeststellvorrichtung auf, die den ersten Zeitpunkt 102 bzw. den dritten Zeitpunkt 502 nach dem Ende der aktiven Ansteuerung des Ultraschalltransducers 9 bestimmt, ab dem der Werten des elektrischen Ultraschallempfangssignals 13 des Ultraschalltransducers 9 nicht mehr ausreicht, um den ersten Komparator 23 umzuschalten.This method according to the invention described above corresponds to a device according to the invention in the form of an
Diese Zeitpunktfeststellvorrichtung startet mittels eines Startsignals einen Zeitgeber 41. Der Zeitgeber41 ist Teil der Vorrichtung. Der Zeitgeber 41 schaltet für einen ersten Zeitraum (Δt1) mittels des Steuersignals 32 und zeitlich ab dem festgestellten ersten Zeitpunkt 102 bzw. ab dem dritten Zeitpunkt 502 das zweite Komparatorausgangssignal 28 der zweiten Logikschaltung, die den zweiten Komparator 26 emuliert, auf einen Zustand, der demjenigen logischen Wert entspricht, der signalisiert, dass keine Reflektion vorliegt. Als Schaltvorrichtung dient bevorzugt eine dritte Logik 30 oder eine funktionsäquivalente Vorrichtung. Bevorzugt steuern der Rechnerkern 2 und/oder die digitale Aufbereitungs- und Filterstufe 18 diese Umschaltung mittels einer Steuersignalisierung 32. Die dritte Logik kann ein EXOR-Gatter 30 umfassen. In dem Fall kann ein EXOR-Steuersignal 32 dann die Signalisierung zum EXOR-Gatter 30 übertragen.This time determination device starts a
Darüber hinaus weist eine vorgeschlagene Vorrichtung bevorzugt ein weiteres Merkmal auf, das für sich alleine bereits zu einer Verbesserung über den Stand der Technik hinausführt, jedoch für sich alleine genommen noch nicht die modernen Anforderungen des automobilen Marktes erfüllt. Eine solche Vorrichtung zur Erkennung der Anwesenheit von Objekten im Nahbereich eines Ultraschallmesssystems 22 weist wieder einem Ultraschalltransducer 9 auf, dessen elektrisches Ultraschallempfangssignal 13 erfasst wird. Bevorzugt weist die Vorrichtung eine Hüllkurvenerzeugungsvorrichtung 33 auf, digitalisiertes Ultraschallempfangssignal 17 ein aufbereitetes, digitales Ultraschallempfangssignal 34 erzeugt, dass typischerweise das digitale Hüllkurvensignal umfasst. Dabei umfasst diese Hüllkurvenerzeugungsvorrichtung 33 bevorzugt ein steuerbares Hüllkurvenfilter 33. Die vorgeschlagene Vorrichtung weist wieder eine Schwellwerterzeugung 29 auf, die ein bevorzugt nun digitales zweites Schwellwertsignal 27 mit einem zweiten Schwellwert 105 erzeugt, und eine zweite Logikschaltung, die die Funktion eines zweiten Komparators 28 emuliert. Die zweite Logikschaltung vergleicht das zweite Schwellwertsignal 27 mit dem Amplitudenverlauf 107 des Hüllkurvensignal des aufbereiteten, digitalen Ultraschallempfangssignals 34 und erzeugt ein zweites Komparatorausgangssignal 28 der zweiten Logikschaltung 26. Der Rechnerkern 2 und/oder die digitale Aufbereitungs- und Filterstufe 18 ändern mindestens eine Kennfrequenz des steuerbaren Hüllkurvenfilters 33 während des Betriebes der Vorrichtung zu zumindest einem Zeitpunkt in Abhängigkeit von dem zweiten Komparatorausgangssignal 28 der zweiten Logikschaltung 26 oder korreliert zu diesem zweiten Komparatorausgangssignal 28 der zweiten Logikschaltung 26.In addition, a proposed device preferably has a further feature which alone already leads to an improvement over the prior art, but which alone does not yet meet the modern requirements of the automotive market. Such a device for detecting the presence of objects in the close range of an
In einer weiteren Ausprägung weist die Vorrichtung darüber hinaus einen ersten Komparator 23 auf, der das elektrische Ultraschallempfangssignal 13 des Ultraschalltransducers 9 mit einem ersten Schwellwert eines ersten Schwellwertsignals 24 vergleicht, wobei dieser erste Schwellwert des ersten Schwellwertsignals 24 im Vergleich zum zweiten Schwellwert 105 des zweiten Schwellwertsignals 27 bevorzugt wieder so gewählt ist, dass der erste Komparator 23 bei höheren Werten des elektrischen Ultraschallempfangssignals 13 des Ultraschalltransducers 9 schaltet als die zweite Logikschaltung 26. Zur Steuerung des zeitlichen Ablaufs weist die Vorrichtung wieder bevorzugt die besagte Zeitpunktfeststellvorrichtung auf. Diese bestimmt den ersten Zeitpunkt 102 bzw. den dritten Zeitpunkt 502 nach dem zeitlichen Ende der aktiven Ansteuerung des Ultraschalltransducers 9 ab dem der Wert des elektrischen Ultraschallempfangssignals 13 des Ultraschalltransducers 9 nicht mehr ausreicht, um den ersten Komparator 23 umzuschalten. Auf diese Weise wird ein fester zeitlicher Bezugspunkt geschaffen, der nun wieder Steuerungsaufgaben ermöglicht. In Abhängigkeit von der verstrichenen Zeit bezogen auf diesen ersten Zeitpunkt 102 bzw. diesen dritten Zeitpunkt 502 können nun Steuerungsaufgaben für das Hüllkurvenfilter 33 und die Schwellwerterzeugung 29 zeitabhängig durchgeführt werden. Zu diesem Zweck weist die Vorrichtung typischerweise einen Zeitgeber 41 auf. Der Zeitgeber 41 kann Teil der digitalen Aufbereitungs- und Filterstufe 18 sein, der nach mindestens einem dritten Zeitraum (Δt3) und nach mindestens einem vierten Zeitraum (Δt4) bezogen auf den besagten ersten Zeitpunkt 102 bzw. den dritten Zeitpunkt 502 die Filtercharakteristik des Hüllkurvenfilters 33 der Hüllkurvenerzeugungsvorrichtung bevorzugt mindestens zweimal ändert. Es ist natürlich denkbar, diese Änderung zu sehr vielen Zeitpunkten vorzunehmen, wodurch eine quasikontinuierliche Änderung des zweiten Schwellwertsignals 27 und/oder der Parameter des Hüllkurvenfilters 33 ab dem besagten ersten Zeitpunkt 102 bzw. dem dritten Zeitpunkt 502 erfolgt. In dem Beispiel der
Im Falle einer diskreten Steuerung beispielsweise durch einen digitalen Zeitgeber 41 kann dieser Zeitgeber 41 beispielsweise auch nach mindestens einem fünften Zeitraum (Δt5) bezogen auf den besagten ersten Zeitpunkt 102 bzw. den dritten Zeitpunkt 502 die Schwellwerterzeugung 29 derart steuern, dass der zweite Schwellwert 105 des zweiten Schwellwertsignals ab diesem ersten Zeitpunkt 102 bzw. ab diesem dritten Zeitpunkt 502 exponentiell mit einer ersten Zeitkonstante τ1 auf einen Restschwellwert abfällt. In den
Die analoge Ultraschallsendestufe 6 des Ultraschallsensors 1 steuert den Ultraschalltransducer 9 mit dem Ansteuersignal 7 typischerweise zu Beginn einer Sendeperiode für die Dauer einer Sendephase an. Nach der Sendephase steuert die analoge Ultraschallsendestufe 6 den Ultraschalltransducer 9 für die Dauer einer Bremsphase so an, dass er möglich viel Energie in kurzer Zeit verliert, um möglichst schnell auszuschwingen. Nach dem Ende der Bremsphase schwingt der Ultraschalltransducer 9 noch für die Dauer einer Ausschwingphase weiter. Die analoge Ultraschallsendestufe 6 ist nach dem Ausschwingen des Ultraschalltransducers 9 in der Ausschwingphase für den Rest der Sendeperiode in einer Empfangsphase bevorzugt inaktiv. Der Rest der Sendeperiode nach Sendephase und Bremsphase gliedert sich in Ausschwingzeit und Empfangszeit. Die Sendeperioden werden typischerweise periodisch wiederholt. Ein erster Komparator 23 vergleicht den Wert des elektrischen Ultraschallempfangssignal 13 des Ultraschalltransducers 9 mit einem ersten Schwellwert des ersten Schwellwertsignals 24, der typischerweise von einer Schwellwerterzeugung 29 vorgegeben wird. Der erste Schwellwert ist bevorzugt dabei so gewählt, dass er von der Wirkung her über dem zweiten Schellwert 105 des zweiten Schwellwertsignals 27 liegt. Das erste Komparatorausgangssignal 25 des ersten Komparators 23 wird bevorzugt von einer Zeitpunktfeststellvorrichtung ausgewertet. Die Zeitpunktfeststellvorrichtung ist bevorzugt Teil der digitalen Aufbereitungs- und Filterstufe 18. Auch der Rechnerkern 2 kann als Zeitpunktfeststellvorrichtung fungieren. Diese Zeitpunktfeststellvorrichtung bestimmt den ersten Zeitpunkt 102 bzw. den dritten Zeitpunkt 502 nach dem Ende der aktiven Ansteuerung des Ultraschalltransducers 9, ab dem der Wert des elektrischen Ultraschallempfangssignals 13 des Ultraschalltransducers 9 nicht mehr ausreicht, um den ersten Komparator 23 umzuschalten. Typischerweise liegen dieser erste Zeitpunkt 102 bzw. dieser dritte Zeitpunkt 502 jeweils in Form eines geeigneten jeweiligen Signals am Ausgang der Zeitpunktfeststellvorrichtung vor. Dieses Signal startet typischerweise den Zeitgeber 41. In dem Beispiel der
Dem Fachmann ist offensichtlich, dass die in diesem Blockschaltbild dargestellten Funktionalitäten zu großen Teilen auch als Software auf einem Signalprozessor ablaufen können. Insofern können ein oder mehrere Komponenten dieses Blockschaltbildes in einer Realisierung auch zu einer einzigen Vorrichtung zusammengefasst sein.It is obvious to a person skilled in the art that the functionalities shown in this block diagram can also run to a large extent as software on a signal processor. In this respect, one or more components of this block diagram can also be combined to form a single device in one implementation.
Da die Energie des 1 Puls-Echos, also des kurzen Ultraschallbursts 504 sehr gering ist, wird der Ausschwingvorgang kaum gestört. Bei extrem nahen Objekten 11 können sich durch hin- und herlaufende Wellen die Verhältnisse umkehren, so dass es sinnvoll ist, ggf. auch negative Zeitdifferenzen oder Zeitverhältnisse kleiner eines unterhalb eines gewissen Schwellwertes zuzulassen.Since the energy of the 1-pulse echo, ie the short
Die Bestimmung des ersten Schwellwerts und ggf. des zweiten Schwellwerts 105 des zweiten Schwellwertsignals 27 ist typischerweise temperaturabhängig.The determination of the first threshold value and possibly the
Die erfinderische Lösung basiert zusammengefasst auf zwei Grunderkenntnissen:
- a)
Die erste Zeitdifferenz 101 eines ausgesendeten Ultraschallbursts 10 mit einem Ultraschallpuls ist in etwa zeitlich gleich lang, wie diedie zweite Zeitdifferenz 501 eines ausgesendeten Ultraschallbursts 10mit 16 Ultraschallpulsen. - b)
Ein ausgesendeter Ultraschallburst 10 mit einem Ultraschallpuls kann als im Nahbereich desUltraschallsensors 1 noch nicht durch reflektierte Ultraschallbursts 12 des Objekts 11 gestört angenommen werden.
- a) The
first time difference 101 of a transmittedultrasonic burst 10 with one ultrasonic pulse is approximately the same length in time as thesecond time difference 501 of a transmittedultrasonic burst 10 with 16 ultrasonic pulses. - b) A transmitted
ultrasonic burst 10 with an ultrasonic pulse can be assumed to have not yet been disturbed by reflectedultrasonic bursts 12 of theobject 11 in the vicinity of theultrasonic sensor 1 .
Eine vorgeschlagene Lösung sieht dann so aus, dass von Zeit zu Zeit einzelne ausgesendete Ultraschallbursts 10 nur wenige Ultraschallpulse, bevorzugt nur genau einen Ultraschallpuls aufweisen. Der Ultraschallsensor 1 erfasst mit diesen kurzen ausgesendeten Ultraschallpulsen 10 in speziellen Kompensationsmessungen 504 die erste Zeitdifferenz 101. Der Ultraschallsensor 1 führt die Entfernungsmessungen jedoch normalerweise mit längeren ausgesendeten Ultraschallburst 10 währen der Ultraschallhauptmessungen 505 durch. Dies verleiht der Abstandsmessungen des Ultraschallsensors eine größere Reichweite. Diese Reichweite ist bei Objekten 11 im Nahbereich des Ultraschallsensors 1 aber gar nicht erforderlich, ja sogar kontraproduktiv, da sie den Totbereich, in dem der Ultraschallsensor 1 nichts detektieren kann, vergrößert.A proposed solution is such that from time to time individual
Mit Hilfe der längeren ausgesendeten Ultraschallbursts 10 kann der Ultraschallsensor 1 eine zweite Zeitdifferenz 501 erfassen, die den Rückschluss auf ein Objekt 11 im Nahbereich des Ultraschallsensors 1 zulässt. Beispielsweise kann der Ultraschallsensor 1 die zweite Zeitdifferenz 501 auf die Länge der ersten Zeitdifferenz 101 normieren und damit deren Verhältnis zueinander beurteilen. Hierdurch kann der Ultraschallsensor 1 Temperaturschwankungen herauskorrigieren.With the help of the longer emitted
Durch zusätzliche Kompensationsmessung 504 mit bevorzugt nur genau einem Ultraschallpuls im ausgesendeten Ultraschallburst 10 kann eine Referenz in Form eines Messwerts der ersten Zeitdifferenz 101 hergestellt werden. Der Rechnerkern 2 des Ultraschallsensors 1 verrechnet diesen Messwert wird mit dem Messwert einer typischerweise nachfolgenden Ultraschallhauptmessung 505 und erzeugt so eine Kompensation. Der Messablauf ist also bevorzugt so, dass erst eine 1-Puls-Messung, die besagte Kompensationsmessung 504, erfolgt und dann bevorzugt die normale Messung, die besagte Ultraschallhauptmessung 505. Die Reihenfolge ist jedoch zwar bevorzugt, aber nicht ausdrücklich zwingend. Es genügt auch, die Kompensationsmessung 504 von Zeit zu Zeit durchzuführen. Der Ultraschallsensor 1 kann auch in einer weniger bevorzugten Ausprägung zuvor mit einer oder mehreren Ultraschallhauptmessungen 505 gemessene Werte der Dauer der zweiten Zeitdifferenzen 501 abspeichern und dann erst zeitlich nachfolgend mittels einer ersten Zeitdifferenz 101 einer zeitlich nachfolgenden Kompensationsmessung 504 rückschauend bewerten. Die hier vorgelegte Schrift empfiehlt dieses mögliche Verfahren nicht.A reference in the form of a measured value of the
VorteilAdvantage
Mit Hilfe der hier vorgestellten Verfahren und Vorrichtungen ist eine Erfassung der Anwesenheit von Objekten 11 im Nahbereich des Ultraschallsensors 1 möglich. Die Vorteile sind hierauf aber nicht beschränkt. Das Messverfahren ist durch die hier vorgeschlagene Vorgehensweise deutlich parameter- und temperaturunabhängiger.The presence of
Figurenlistecharacter list
-
1 zeigt eine vorschlagsgemäße, beispielhafte Vorrichtung.1 shows a proposed, exemplary device. -
2 zeigt den beispielhaften zeitlichen Amplitudenverlauf 107 des Hüllkurvensignals eines Ultraschallbursts.2 shows the exemplarytime amplitude profile 107 of the envelope signal of an ultrasonic burst. -
3 zeigt die bei der Ausarbeitung der technischen Lehre dieser Schrift erkannte Temperaturabhängigkeit der zeitlichen Dauer der ersten Zeitdifferenz 101 der1 von der Temperatur.3 shows the temperature dependency of the duration of thefirst time difference 101 of FIG1 from the temperature. -
4 entspricht weitestgehend der1 , wobei das Hüllkurvenfilter 33 nun jedoch nicht Teil des Verstärkers 14 wie in1 ist, sondern im Signalpfad hinter dem Analog-zu-Digital-Wandler 16 als digitales Hüllkurvenfilter 33 ausgeführt und angeordnet ist.4 largely corresponds to the1 , but with theenvelope filter 33 now not part of theamplifier 14 as in FIG1 is, but is implemented and arranged in the signal path behind the analog-to-digital converter 16 as adigital envelope filter 33 . -
5 entspricht der1 , wobei nun der Zeitgeber 41 das zweite Komparatorausgangssignal 28 nicht mehr invertiert.5 equals to1 , thetimer 41 no longer inverting the secondcomparator output signal 28 . -
6 entspricht der4 , wobei nun der Zeitgeber 41 das zweite Komparatorausgangssignal 28 nicht mehr invertiert und die digitale Aufbereitungs- und Filterstufe 18 und/oder der Rechnerkern 2 das zweite Komparatorausgangssignal 28 nun bevorzugt direkt auswerten.6 equals to4 , thetimer 41 no longer inverting the secondcomparator output signal 28 and the digital processing andfilter stage 18 and/or thecomputer core 2 now preferably evaluating the secondcomparator output signal 28 directly. -
7 zeigt einen beispielhaften zeitlichen Amplitudenverlauf 107 des Hüllkurvensignals für einen ersten kurzen Ultraschallburst 504 und einen nachfolgenden langen Ultraschallburst 505.7 shows an example of anamplitude curve 107 over time of the envelope signal for a first shortultrasonic burst 504 and a subsequent longultrasonic burst 505. -
8 zeigt die bei der Ausarbeitung der technischen Lehre dieser Schrift erkannte Temperaturabhängigkeit der ersten Zeitdifferenz 101 der1 und4 bis6 von der Temperatur und die bei der Ausarbeitung der technischen Lehre dieser Schrift erkannte Temperaturabhängigkeit der zweiten Zeitdifferenz 501 der1 und4 bis6 von der Temperatur.8th shows the temperature dependency of thefirst time difference 101 of FIG1 and4 until6 of the temperature and the temperature dependency of thesecond time difference 501 of the recognized in the development of the technical teaching of thisdocument 1 and4 until6 from the temperature. -
9 zeigt einen ersten beispielhaften Ablauf beispielhafter Messesequenzen.9 shows a first exemplary sequence of exemplary measurement sequences. -
10 zeigt einen zweiten beispielhaften Ablauf beispielhafter Messesequenzen.10 shows a second exemplary course of exemplary measurement sequences. -
11 entspricht der5 mit dem Unterschied, dass sie keinen Zeitgeber 41 aufweist.11 equals to5 with the difference that it has notimer 41. -
12 entspricht der3 mit dem Unterschied, dass sie keinen Zeitgeber 41 aufweist.12 equals to3 with the difference that it has notimer 41. -
13 entspricht der9 mit dem Unterscheid, dass der Ultraschallsensor 1 nachdem er im vierten Schritt 903 auf das Vorhandensein eines Objekts 11 im Nahbereich des Ultraschallsensors 1 geschlossen hat, nun bis zum Verschwinden des Objekts 11 aus dem Nahbereich des Ultraschallsensors 1 auf Ultraschallhauptmessungen 505 mit kurzen Ultraschallpulsen 10 umschaltet.13 equals to9 with the difference that theultrasonic sensor 1, after having concluded in thefourth step 903 the presence of anobject 11 in the close range of theultrasonic sensor 1, now switches to mainultrasonic measurements 505 with shortultrasonic pulses 10 until theobject 11 disappears from the close range of theultrasonic sensor 1. -
14 entspricht der10 mit dem Unterscheid, dass der Ultraschallsensor 1 nachdem er im sechsten Schritt 1005 auf das Vorhandensein eines Objekts 11 im Nahbereich des Ultraschallsensors 1 geschlossen hat, nun bis zum Verschwinden des Objekts 11 aus dem Nahbereich des Ultraschallsensors 1 auf Ultraschallhauptmessungen 505 mit kurzen ausgesendeten Ultraschallpulsen 10 umschaltet.14 equals to10 with the difference that theultrasonic sensor 1, after it has concluded in thesixth step 1005 that anobject 11 is present in the close range of theultrasonic sensor 1, now switches to mainultrasonic measurements 505 with short transmittedultrasonic pulses 10 until theobject 11 has disappeared from the close range of theultrasonic sensor 1 .
Beschreibung der FigurenDescription of the figures
Figur 1figure 1
Das Ansteuersignal 7 dämpft bevorzugt in der zeitlich nachfolgenden Ausschwingphase die ersten mechanischen Schwingungen des Schwingelements 8 des Ultraschalltransducers 9.The
Ein durch ein Objekt 11 reflektierter Ultraschallburst 12 regt das Schwingelement 8 des Ultraschalltransducers 9 zu zweiten mechanischen Schwingungen in der zeitlich nachfolgenden Empfangsphase an. Diese zweiten mechanischen Schwingungen des Schwingelements 8 wandelt das Schwingelement 8 aufgrund seiner typischerweise vorhandenen piezoelektrischen Eigenschaften in ein elektrisches Ultraschallempfangssignal 13 um. Ein Verstärker 14 wandelt das elektrische Ultraschallempfangssignal 13 in ein verstärktes elektrisches Ultraschallempfangssignal 15. Bevorzugt umfasst der Verstärker 14 in diesem Beispiel der
Eine Schwellwerterzeugungsvorrichtung 29 erzeugt beispielsweise ein erstes Schwellwertsignal 24, dass einem ersten Komparator 23 einen ersten Schwellwert signalisiert. Der Auswerteschaltkreis 37 umfasst bevorzugt die Schwellwerterzeugungsvorrichtung 29 und das erste Schwellwertsignal 24 und den ersten Komparator 23.A threshold-
Der erste Komparator 23 oder eine funktionsäquivalente Teilvorrichtung des Auswerteschaltkreises 37 vergleichen diesen signalisierten ersten Schwellwert des ersten Schwellwertsignals 24 mit dem Wert des elektrisches Ultraschallempfangssignal 13 oder eines daraus abgeleiteten Signals und erzeugen in Abhängigkeit von dem Ergebnis dieses Vergleichs ein erstes Komparatorausgangssignal 25. Der Auswerteschaltkreis 37 umfasst typischerweise das erste Komparatorausgangssignal 25.The
Ein Analog-zu-Digital-Wandler 16 wandelt bevorzugt das verstärkte elektrische Ultraschallempfangssignal 15 in ein digitalisiertes Ultraschallempfangssignal 17. Da das verstärkte elektrische Ultraschallempfangssignal 15 in dem Beispiel der
Der Auswerteschaltkreis 37 ermittelt mit Hilfe des ersten Komparators 23 und/oder einer funktionsäquivalenten Teilvorrichtung des Auswerteschaltkreises 37 einen ersten Zeitpunkt 102 des ersten Flankenwechsels 102 des ersten Komparatorausgangssignals 25. Dieser erste Zeitpunkt 102 des ersten Flankenwechsels 102 des ersten Komparatorausgangssignals 25 stellt den Zeitpunkt dar, ab dem der Auswerteschaltkreis 37 den Beginn der zeitlichen Empfangsphase und das zeitliche Ende der zeitlichen Ausschwingphase annimmt. Somit signalisiert der erste Flankenwechsels 102 des ersten Komparatorausgangssignals 25 den Zeitpunkt des Beginns der zeitlichen Empfangsphase und des zeitlichen Endes der zeitlichen Ausschwingphase.The
Die technische Lehre der hier vorgelegten Schrift schlägt vor, dass der Ultraschallsensor 1 zuerst einen oder mehrere kurze Ultraschallbursts 504 aussendet und dann einen oder mehrere lange Ultraschallbursts 505. Der Ultraschallsensor 1 erfasst den ersten Zeitpunkt 102 bevorzugt mit Hilfe eines kurzen Ultraschallbursts 504. Dem mit Hilfe eines oder mehrerer kurzer Ultraschallbursts 504 ermittelten ersten Zeitpunkt 102 entspricht ein dritter Zeitpunkt 502, den der Ultraschallsensor 1 mit Hilfe eines oder mehrerer langer Ultraschallbursts 505 in analoger Weise ermittelt.The technical teaching of the document presented here proposes that the
Die Schwellwerterzeugungsvorrichtung 29 erzeugt beispielsweise ein zweites Schwellwertsignal 27, dass einem zweiten Komparator 26 einen zweiten Schwellwert signalisiert. Der Auswerteschaltkreis 37 umfasst bevorzugt das zweite Schwellwertsignal 27 und den zweiten Komparator 26.The threshold-
Der zweite Komparator 26 oder eine funktionsäquivalente Teilvorrichtung des Auswerteschaltkreises 37 vergleichen diesen signalisierten zweiten Schwellwert des zweiten Schwellwertsignals 27 mit dem Wert des verstärkten elektrischen Ultraschallempfangssignals 15 oder eines daraus abgeleiteten Signals und erzeugen in Abhängigkeit von dem Ergebnis dieses Vergleichs ein zweites Komparatorausgangssignal 28. Der Auswerteschaltkreis 37 umfasst typischerweise das zweite Komparatorausgangssignal 28.The
Der Auswerteschaltkreis 37 ermittelt mit Hilfe des zweiten Komparators 26 und/oder einer funktionsäquivalenten Teilvorrichtung des Auswerteschaltkreises 37 einen zweiten Zeitpunkt 103 des zweiten Flankenwechsels 103 des zweiten Komparatorausgangssignals 28. Dieser zweite Zeitpunkt 103 des zweiten Flankenwechsels 103 des zweiten Komparatorausgangssignals 28 stellt den Zeitpunkt dar, ab dem der Auswerteschaltkreis 37 das Eintreffen eines von einem Objekt 11 reflektierten Ultraschallbursts 12 annimmt. Somit signalisiert der zweite Flankenwechsels 103 des zweiten Komparatorausgangssignals 28 den Zeitpunkt eines Objektechos eines Objekts 11 im Sinne der hier vorgelegten Schrift.With the aid of the
Die technische Lehre der hier vorgelegten Schrift schlägt vor, dass der Ultraschallsensor 1 zuerst einen oder mehrere kurze Ultraschallbursts 504 aussendet und dann einen oder mehrere lange Ultraschallbursts 505. Der Ultraschallsensor 1 erfasst den zweiten Zeitpunkt 103 bevorzugt mit Hilfe eines kurzen Ultraschallbursts 504. Dem mit Hilfe eines oder mehrerer kurzer Ultraschallbursts 504 ermittelten zweiten Zeitpunkt 103 entspricht ein vierter Zeitpunkt 503, den der Ultraschallsensor 1 mit Hilfe eines oder mehrerer langer Ultraschallbursts 505 in analoger Weise ermittelt.The technical teaching of the document presented here proposes that the
Unmittelbar nach dem Ende der Ausschwingzeit zum ersten Zeitpunkt 102 bzw. zum dritten Zeitpunkt 502 unterschreitet der Wert des Hüllkurvensignals des verstärkten elektrischen Ultraschallempfangssignals 15 nicht den zweiten Schwellwert des zweiten Schwellwertsignals 27, da das Schwingelement 8 des Ultraschalltransducers 9 noch nicht vollständig ausgeschwungen ist.Immediately after the end of the decay time at the first point in
Die Ausarbeitung des hier vorgelegten Vorschlags ergab, dass die erste Zeitdifferenz 101 zwischen dem ersten Zeitpunkt 102 und dem zweiten Zeitpunkt 103 ohne ein reflektierendes Objekt 11 im Nahbereich des Ultraschallsensors 1 betragsmäßig gleich der zweiten Zeitdifferenz 501 zwischen dem dritten Zeitpunkt des dritten Flankenwechsels 502 des ersten Komparatorausgangssignals 25 und dem nachfolgenden vierten Zeitpunkt 503 des vierten Flankenwechsels des zweiten Komparatorausgangssignals 28 ist.The elaboration of the proposal presented here showed that the amount of the
Die Ausarbeitung des hier vorgelegten Vorschlags ergab ferner, dass die erste Zeitdifferenz 101 zwischen dem ersten Zeitpunkt 102 und dem zweiten Zeitpunkt 103 mit einem reflektierenden Objekt 11 im Nahbereich des Ultraschallsensors 1 betragsmäßig kleiner als die zweite Zeitdifferenz 501 zwischen dem dritten Zeitpunkt des dritten Flankenwechsels 502 des ersten Komparatorausgangssignals 25 und dem nachfolgenden vierten Zeitpunkt 503 des vierten Flankenwechsels des zweiten Komparatorausgangssignals 28 ist.The elaboration of the proposal presented here also revealed that the absolute value of the
Der Auswerteschaltkreis 37 umfasst eine digitale Aufbereitungs- und Filterstufe 18. Die digitale Aufbereitungs- und Filterstufe 18 wertet bevorzugt das digitalisiertes Ultraschallempfangssignal 17 aus und erzeugt ein gefiltertes Ultraschallempfangssignal 19 und ggf. weitere Daten und/oder Signale. Die digitale Aufbereitungs- und Filterstufe 18 stellt bevorzugt das gefilterte Ultraschallempfangssignal 19 und die ggf. weiteren Daten und/oder Signale dem Rechnerkern 2 zur Weiterleitung an das Steuergerät 21 des Ultraschallsensorsystems 22 und/oder zur Weiterverarbeitung und/oder Kompression zur Verfügung.The
Der Rechnerkern 2 und/oder die digitale Aufbereitungs- und Filterstufe 18 ermitteln bevorzugt mit Hilfe eines oder mehrerer kurzer Ultraschallbursts 504 eine oder mehrere erste Zeitdifferenzen 101 zwischen jeweiligen ersten Zeitpunkten 102 und jeweiligen zweiten Zeitpunkten 103, die sich für eine Messung mit einem jeweiligen kurzen Ultraschallburst 504. ergeben. Bevorzugt ermitteln der Rechnerkern 2 und/oder die digitale Aufbereitungs- und Filterstufe 18 aus mehreren ersten Zeitdifferenzen 101 beispielsweise durch Mittelung eine gemittelte erste Zeitdifferenz 101.The
Der Rechnerkern 2 und/oder die digitale Aufbereitungs- und Filterstufe 18 starten bei der Messung mittels eines langen Ultraschallbursts 505 bevorzugt zu einem dritten Zeitpunkt 502 einen Zeitgeber 41. Der Zeitgeber 41 zählt typischerweise nun mit einem Zähltakt einen Zeitwert hoch. Erreicht der Zeitwert des Zeitgebers 41 den Zeitwert der ersten Zeitdifferenz 101 bzw. der mittleren ersten Zeitdifferenz 101 plus einem kleinen vorgegebenen Toleranzwert, so invertiert der Zeitgeber 41 mittels der EXOR-Verknüpfung 30 oder einer funktionsäquivalenten Teilvorrichtung des Auswerteschaltkreises 37 das zweite Komparatorausgangssignal 28. Bevorzugt blockieren die EXOR-Verknüpfung 30 bzw. die funktionsäquivalenten Teilvorrichtung des Auswerteschaltkreises 37 in einem kleinen zeitlichen Toleranzfenster um den Zeitpunkt herum, zu dem der Zeitwert des Zeitgebers 41 den Wert der ersten Zeitdifferenz 101 bzw. der mittleren ersten Zeitdifferenz 101 erreicht eine Signalisierung über das zweite Komparatorausgangssignal 28, um Jitter und Rauschen dieses zweiten Komparatorausgangssignals 28 zu unterdrücken. Insofern ist die EXOR-Funktion der XOR-Verknüpfung 30 eine Idealisierung zur vereinfachten Darstellung, die einen Fachmann aber nicht hindern wird. Die EXOR-Verknüpfung 30 bzw. die funktionsäquivalente Teilvorrichtung des Auswerteschaltkreises 37 sind Teil des Auswerteschaltkreises 37.The
Die EXOR-Verknüpfung 30 bzw. die funktionsäquivalente Teilvorrichtung des Auswerteschaltkreises 37 erzeugen das Ausgangssignal 31 des EXOR-Gatters 30.The
Der Rechnerkern 2 und/oder die digitale Aufbereitungs- und Filterstufe 18 werten das Ausgangssignal 31 des EXOR-Gatters 30 und/oder das erste Komparatorausgangssignal 25 und/oder den Zeitwert des Zeitgebers 41 aus und steuern in Abhängigkeit davon bevorzugt den Zeitgeber 41. Mittels dieser Auswertung des Ausgangssignals 31 des EXOR-Gatters 30 und/oder des ersten Komparatorausgangssignals 25 ermitteln der Rechnerkern 2 und/oder die digitale Aufbereitungs- und Filterstufe 18 den ersten Zeitpunkt 102 und den zweiten Zeitpunkt 103, sowie ggf. den dritten Zeitpunkt 502 und den vierten Zeitpunkt 503 und daraus die erste Zeitdifferenz 101 und ggf. die zweite Zeitdifferenz 501.The
Der Rechnerkern 2 und/oder der Zeitgeber 41 und/oder die digitale Aufbereitungs- und Filterstufe 18 steuern bevorzugt in Abhängigkeit vom Zeitwert des Zeitgebers 41 die Parameter des Verstärkers 14 und des darin enthaltenen Hüllkurvenfilters sowie die Schwellwerterzeugungsvorrichtung 29. In der
Die gesteuerten Parameter können Filterfrequenzen des Hüllkurvenfilters und/oder Verstärkungen des Verstärkers 14 und/oder der erste Schwellwert des ersten Schwellwertsignals 24 und/oder der zweite Schwellwert des zweiten Schwellwertsignals 27 sein, die im zeitlichen Verlauf innerhalb einer Sendeperiode gezielt verändert werden können.The controlled parameters can be filter frequencies of the envelope filter and/or gains of
Ein Objekt 11 im Nahbereich des Ultraschallsensors 1 führt zu einer zeitlichen Vergrößerung der Dauer der zweiten Zeitdifferenz 501 gegenüber der ersten Zeitdifferenz 101.An
Der Rechnerkern 2 und/oder die digitale Aufbereitungs- und Filterstufe 18 können auf vier verschiedene Arten somit aus der ersten Zeitdifferenz 101 im Verhältnis zur zweiten Zeitdifferenz 501 auf ein Objekt 11 im Nahbereich des Ultraschallsensors 1 schließen:
- i. Ist die Differenz des Betrags der ersten
Zeitdifferenz 101 minus dem Betrag der zweitenZeitdifferenz 501 kleiner (da negativ) als ein minimaler Zeitdifferenzschwellwert, so schließen der Rechnerkern 2 und/oder die digitale Aufbereitungs- und Filterstufe 18 können aufein Objekt 11 im Nahbereich desUltraschallsensors 1. - ii. Ist die Differenz des Betrags der zweiten
Zeitdifferenz 501 minus dem Betrag der erstenZeitdifferenz 101 größer (da positiv) als ein maximaler Zeitdifferenzschwellwert, so schließen der Rechnerkern 2 und/oder die digitale Aufbereitungs- und Filterstufe 18 können aufein Objekt 11 im Nahbereich desUltraschallsensors 1. - iii. Ist der Bruch aus dem Betrag der ersten
Zeitdifferenz 101 geteilt durch den Betrag der zweitenZeitdifferenz 501 kleiner als ein minimaler Zeitverhältnisschwellwert, so schließen der Rechnerkern 2 und/oder die digitale Aufbereitungs- und Filterstufe 18 können aufein Objekt 11 im Nahbereich desUltraschallsensors 1. - iv. Ist der Bruch aus dem Betrag der zweiten
Zeitdifferenz 501 geteilt durch den Betrag der erstenZeitdifferenz 101 größer als ein maximaler Zeitverhältnisschwellwert, so schließen der Rechnerkern 2 und/oder die digitale Aufbereitungs- und Filterstufe 18 können aufein Objekt 11 im Nahbereich desUltraschallsensors 1.
- i. If the difference in the amount of the
first time difference 101 minus the amount of thesecond time difference 501 is smaller (since it is negative) than a minimum time difference threshold value, then thecomputer core 2 and/or the digital processing andfilter stage 18 can conclude that anobject 11 is in the vicinity of theultrasonic sensor 1. - ii. If the difference in the amount of the
second time difference 501 minus the amount of thefirst time difference 101 is greater (because it is positive) than a maximum time difference threshold value, then thecomputer core 2 and/or the digital processing andfilter stage 18 can conclude that anobject 11 is in the vicinity of theultrasonic sensor 1. - iii. If the fraction of the amount of the
first time difference 101 divided by the amount of thesecond time difference 501 is less than a minimum time ratio threshold value, then thecomputer core 2 and/or the digital processing andfilter stage 18 can conclude that anobject 11 is in the vicinity of theultrasonic sensor 1. - IV. If the fraction of the amount of the
second time difference 501 divided by the amount of thefirst time difference 101 is greater than a maximum time ratio threshold value, then thecomputer core 2 and/or the digital processing andfilter stage 18 can conclude that anobject 11 is in the vicinity of theultrasonic sensor 1.
Stattdessen kann der Rechnerkern 2 auch den Zeitwert des ersten Zeitpunkts 102 und den Zeitwert des zweiten Zeitpunkts 103 und den Zeitwert des dritten Zeitpunkts 502 und den Zeitwert des vierten Zeitpunkts 503 über den Datenbus 20 an das Steuergerät 21 übertragen. In dem Fall führt das Steuergerät 21 die oben angegebenen Vergleiche i bis iv an Stelle des Rechnerkerns 2 bevorzugt aus.Instead, the
Stattdessen kann der Rechnerkern 2 auch den Zeitwert der ersten Zeitdifferenz 101 und den Zeitwert der zweiten Zeitdifferenz 501 über den Datenbus 20 an das Steuergerät 21 übertragen. In dem Fall führt das Steuergerät 21 die oben angegebenen Vergleiche i bis iv an Stelle des Rechnerkerns 2 ebenfalls bevorzugt aus.Instead, the
Sofern der Rechnerkern 2 und/oder die digitale Aufbereitungs- und Filterstufe 18 auf das Vorhandensein eines Objekts 11 im Nahbereich des Ultraschallsensors 1 schließen, signalisiert der Rechnerkern 2 bevorzugt dieses Ergebnis bevorzugt über den Datenbus 20 an das Steuergerät 21.If the
Dem Fachmann ist offensichtlich, dass im Falle einer Auswertung mittels der unmittelbar vorstehenden Alternativen i bis iv eine Auswertung mittels EXOR-Verknüpfung 30 oder einer funktionsäquivalenten Teilvorrichtung des Auswerteschaltkreises 37 nicht mehr notwendig ist. In dem Fall kann ggf. auf den Zeitgeber 41 und die EXOR-Verknüpfung 30 bzw. die dazu funktionsäquivalente Teilvorrichtung des Auswerteschaltkreises 37 verzichtet werden. In dem Fall ersetzt das zweite Komparatorausgangssignal 28 das Ausgangssignal 31 des EXOR-Gatters 30; als Ansteuersignal der die digitale Aufbereitungs- und Filterstufe 18 bzw. des Rechnerkerns 2.It is obvious to a person skilled in the art that, in the case of an evaluation using the immediately above alternatives i to iv, an evaluation using an
Figur 2.figure 2
Figur 3figure 3
Figur 4figure 4
Die übrige Signalverarbeitung der
Figur 5figure 5
Figur 6figure 6
Figur 7figure 7
Komparatorausgangssignals 25. Dieser Flankenwechsel des ersten Komparatorausgangssignals 25 ist in der
Das Beispiel der
Mit dem Erreichen des ersten Zeitpunkts 102 erreicht der Ultraschallsensor 1 das Ende der Sendephase für die Kompensationsmessung 504. Mit dem weiteren Ausschwingen des Schwingelements 8 des Ultraschalltransducers 9 unterschreitet der Amplitudenverlauf 106 des Hüllkurvensignals den ersten Schwellwert 105 des ersten Schwellwertsignals 27 zu einem zweiten Zeitpunkt 103. Der Zeitwert der Zeitdifferenz aus dem zweiten Zeitpunkt 103 minus dem ersten Zeitpunkt 102 stellt die erste Zeitdifferenz 101 dar. Diese erste Zeitdifferenz 101 ist der Referenzwert, mit dessen Hilfe der Ultraschallsensor 1 bzw. dessen Rechnerkern 2 oder dessen digitale Aufbereitungs- und Filterstufe 18 bei nachfolgenden Ultraschallhauptmessungen 505 mit längeren Ultraschallbursts 10 mit mehreren Ultraschallpulsen beurteilen, ob die dann erfassten zweiten Zeitdifferenzen 501 soweit von dieser ersten Zeitdifferenz 101 betragsmäßig abweichen, dass der Ultraschallsensor 1 bzw. dessen Rechnerkern 2 oder dessen digitale Aufbereitungs- und Filterstufe 18 davon ausgehen müssen, dass sich ein Objekt 11 im Nahbereich des Ultraschallsensors 1 befindet. Mit dem Erreichen des dritten Zeitpunkts 502 erreicht der Ultraschallsensor 1 das Ende der Sendephase für die betreffende Ultraschallhauptmessung 505. Mit dem dann folgenden weiteren Ausschwingen des Schwingelements 8 des Ultraschalltransducers 9 unterschreitet wieder der Amplitudenverlauf 106 des Hüllkurvensignals den ersten Schwellwert 105 des ersten Schwellwertsignals 27 zu einem vierten Zeitpunkt 503. Der Zeitwert der Zeitdifferenz aus dem vierten Zeitpunkt 503 minus dem dritten Zeitpunkt 502 stellt die zweite Zeitdifferenz 501 dar.When the first point in
Befindet sich kein Objekt 11 im Nahbereich des Ultraschallsensors 1, so kann das Schwingelement 8 des Ultraschalltransducers 9 ungehindert ausschwingen. Dies ist im Folgenden der erste Betriebsfall. Die Ausarbeitung des hier vorgelegten Vorschlagsergab, dass unter dieser Voraussetzung die erste Zeitdifferenz 101 von der zweiten Zeitdifferenz 501 nicht wesentlich abweicht. Abweichungen zwischen der ersten Zeitdifferenz 101 und der zweiten Zeitdifferenz 501 lassen sich in diesem ersten Betriebsfall in der Regel auf unerhebliche Störungen zurückführen.If there is no
Befindet sich jedoch ein Objekt 11 im Nahbereich des Ultraschallsensors 1, so kann das Schwingelement 8 des Ultraschalltransducers 9 nur im Falle der Kompensationsmessung 504 ungehindert ausschwingen. In dem Fall ist der Ultraschallburst 10 zeitlich noch kurz genug, dass das Schwingelement 8 des Ultraschalltransducers 9 ausschwingen kann, bevor der reflektierte Ultraschallburst 12 das Schwingelement 8 wieder erreicht. Befindet sich somit das Objekt 11 im Nahbereich des Ultraschallsensors 1, so kann das Schwingelement 8 des Ultraschalltransducers 9 im Falle der Ultraschallhauptmessung 505 nicht mehr ungehindert ausschwingen. In dem Fall ist der Ultraschallburst 10 zeitlich zu lang, sodass das Schwingelement 8 des Ultraschalltransducers 9 noch nicht ausschwingen ist, wenn der reflektierte Ultraschallburst 12 das Schwingelement 8 wieder erreicht. Dies ist im Folgenden der zweite Betriebsfall. Die Ausarbeitung des hier vorgelegten Vorschlagsergab, dass unter dieser Voraussetzung die erste Zeitdifferenz 101 von der zweiten Zeitdifferenz 501 wesentlich abweicht. Die erste Zeitdifferenz 101 ist in diesem zweiten Betriebsfall betragsmäßig kleiner, d.h. zeitlich kürzer, als die zweite Zeitdifferenz 501. Der Ultraschallsensor 1 bzw. dessen Rechnerkern 2 oder dessen digitale Aufbereitungs- und Filterstufe 18 werten diese unterschiedliche zeitliche Länge der ersten Zeitdifferenz 101 und der zweiten Zeitdifferenz 501 nun aus. Hierzu reicht es aus, wenn der Ultraschallsensor 1 bzw. dessen Rechnerkern 2 oder dessen digitale Aufbereitungs- und Filterstufe 18 von Zeit zu Zeit eine Kompensationsmessung 504 durchführen und ansonsten mit Ultraschallhauptmessungen 505 arbeiten.However, if an
Der Ultraschallsensor 1 bzw. dessen Rechnerkern 2 oder dessen digitale Aufbereitungs- und Filterstufe 18 können beispielsweise auf folgende Weisen vorgehen:
- i.
Der Ultraschallsensor 1 bzw.dessen Rechnerkern 2 oder dessen digitale Aufbereitungs- und Filterstufe 18 bilden die Differenz aus dem Betrag der zweitenZeitdifferenz 501 minus dem Betrag der erstenZeitdifferenz 101. Ist der Betrag größer Null plus einem optionalen ersten Vorhalt, soSchließen der Ultraschallsensor 1 bzw.dessen Rechnerkern 2 oder dessen digitale Aufbereitungs- und Filterstufe 18 bevorzugt aus die Anwesenheit eines Objekts 11 im Nahbereich desUltraschallsensors 1. - ii.
Der Ultraschallsensor 1 bzw.dessen Rechnerkern 2 oder dessen digitale Aufbereitungs- und Filterstufe 18 bilden die Differenz aus dem Betrag der erstenZeitdifferenz 101 minus dem Betrag der zweitenZeitdifferenz 501. Ist der Betrag kleiner Null minus einem optionalen zweiten Vorhalt, soSchließen der Ultraschallsensor 1 bzw.dessen Rechnerkern 2 oder dessen digitale Aufbereitungs- und Filterstufe 18 bevorzugt aus die Anwesenheit eines Objekts 11 im Nahbereich desUltraschallsensors 1. - iii.
Der Ultraschallsensor 1 bzw.dessen Rechnerkern 2 oder dessen digitale Aufbereitungs- und Filterstufe 18 teilen den Betrag der zweitenZeitdifferenz 501 durch den Betrag der erstenZeitdifferenz 101. Ist der Betrag größer 1 (eins) plus einem optionalen dritten Vorhalt, soSchließen der Ultraschallsensor 1 bzw.dessen Rechnerkern 2 oder dessen digitale Aufbereitungs- und Filterstufe 18 bevorzugt aus die Anwesenheit eines Objekts 11 im Nahbereich desUltraschallsensors 1. - iv.
Der Ultraschallsensor 1 bzw.dessen Rechnerkern 2 oder dessen digitale Aufbereitungs- und Filterstufe 18 teilen den Betrag der erstenZeitdifferenz 101 durch den Betrag der zweitenZeitdifferenz 501. Ist der Betrag kleiner 1 (eins) minus einem optionalen dritten Vorhalt, soSchließen der Ultraschallsensor 1 bzw.dessen Rechnerkern 2 oder dessen digitale Aufbereitungs- und Filterstufe 18 bevorzugt aus die Anwesenheit eines Objekts 11 im Nahbereich desUltraschallsensors 1.
- i. The
ultrasonic sensor 1 or itscomputer core 2 or its digital processing andfilter stage 18 form the difference between the amount of thesecond time difference 501 minus the amount of thefirst time difference 101. If the amount is greater than zero plus an optional first offset, theultrasonic sensor 1 closes or itscomputer core 2 or its digital processing andfilter stage 18 preferably from the presence of anobject 11 in the vicinity of theultrasonic sensor 1. - ii. The
ultrasonic sensor 1 or itscomputer core 2 or its digital processing andfilter stage 18 form the difference between the amount of thefirst time difference 101 minus the amount of thesecond time difference 501. If the amount is less than zero minus an optional second lead, theultrasonic sensor 1 closes or itscomputer core 2 or its digital processing andfilter stage 18 preferably from the presence of anobject 11 in the vicinity of theultrasonic sensor 1. - iii. The
ultrasonic sensor 1 or itscomputer core 2 or its digital processing andfilter stage 18 divides the amount of thesecond time difference 501 by the amount of thefirst time difference 101. If the amount is greater than 1 (one) plus an optional third offset, theultrasonic sensor 1 closes or itscomputer core 2 or its digital processing andfilter stage 18 preferably from the presence of anobject 11 in the vicinity of theultrasonic sensor 1. - IV. The
ultrasonic sensor 1 or itscomputer core 2 or its digital processing andfilter stage 18 divides the amount of thefirst time difference 101 by the amount of thesecond time difference 501. If the amount is less than 1 (one) minus an optional third offset, theultrasonic sensor 1 closes or itscomputer core 2 or its digital processing andfilter stage 18 preferably from the presence of anobject 11 in the vicinity of theultrasonic sensor 1.
Der erste bis vierte Vorhalt sind bevorzugt positiv. Der erste bis vierte Vorhalt können zu Null gewählt werden. Die hier vorgelegte Schrift empfiehlt diese Vorhalte größer zu wählen.The first through fourth leads are preferably positive. The first to fourth leads can be chosen to be zero. The publication presented here recommends choosing larger amounts for these projections.
Die Y-Achse der
Die Zeitachse (X-Achse) gibt die Zeit in Anzahl an vergangenen Abtastzeitpunkten des Analog-zu-Digitalwandlers 16 (Englisch: Counts) wieder.The time axis (X-axis) represents the time in number of past sampling times of the analog-to-digital converter 16 (English: counts).
Figur 8figure 8
Figur 9figure 9
In einem ersten Schritt 900 führt der Ultraschallsensor 1 eine Kompensationsmessung 504 mit Hilfe eines kurzen ausgesendeten Ultraschallbursts 10 mit wenigen Ultraschallpulsen, bevorzugt mit nur einem Ultraschallpuls, durch. Der Ultraschallsensor bestimmt im ersten Schritt 900 den Wert der zeitlichen Länge der ersten Zeitdifferenz 101. Bevorzugt speichern der Rechnerkern 2 und/oder die digitale Aufbereitungs- und Filterstufe 18 den Wert der zeitlichen Länge der ersten Zeitdifferenz 101 in einem Speicher des Ultraschallsensors 1 ab. Typischerweise steuert der Rechnerkern 2 diesen ersten Schritt 900 unter Mitwirkung anderer Vorrichtungsteile des Ultraschallsensors 1. Statt des Rechnerkerns 2 kann theoretisch auch Steuergerät 21 des Ultraschallsensorsystems 22 diesen ersten Schritt 900 steuern und/oder Funktionen des Ultraschallsensors 1 in diesem ersten Schritt 900 teilweise übernehmen.In a
In einem zweiten Schritt 901 führt der Ultraschallsensor 1 eine Ultraschallhauptmessung 505 mit Hilfe eines langen ausgesendeten Ultraschallbursts 10 mit mehreren Ultraschallpulsen durch. Der Ultraschallsensor 1 bestimmt im zweiten Schritt 901 den Wert der zeitlichen Länge der zweiten Zeitdifferenz 501. Typischerweise steuert der Rechnerkern 2 diesen zweiten Schritt 901 unter Mitwirkung anderer Vorrichtungsteile des Ultraschallsensors 1. Statt des Rechnerkerns 2 kann theoretisch auch Steuergerät 21 des Ultraschallsensorsystems 22 diesen zweiten Schritt 901 steuern und/oder Funktionen des Ultraschallsensors 1 in diesem zweiten Schritt 901 teilweise übernehmen.In a
In einem dritten Schritt 902 vergleicht der Ultraschallsensor 1 den Wert der zeitlichen Länge der zweiten Zeitdifferenz 501 mit dem Wert der zeitlichen Länge der ersten Zeitdifferenz 101. Dies kann beispielsweise durch Differenzbildung oder Bildung eines Verhältnisses geschehen, wie oben beschrieben. Typischerweise steuert der Rechnerkern 2 diesen dritten Schritt 902 unter Mitwirkung anderer Vorrichtungsteile des Ultraschallsensors 1. Typischerweise steuert der Rechnerkern 2 diesen dritten Schritt 902 unter Mitwirkung anderer Vorrichtungsteile des Ultraschallsensors 1. Statt des Rechnerkerns 2 kann theoretisch auch Steuergerät 21 des Ultraschallsensorsystems 22 diesen dritten Schritt 902 steuern und/oder Funktionen des Ultraschallsensors 1 in diesem dritten Schritt 902 teilweise übernehmen.In a
Es folgt je nach Vergleichsergebnis ggf. der vierte Schritt 903. Ist die zeitliche Länge der zweiten Zeitdifferenz 501 größer als die zeitliche Länge der ersten Zeitdifferenz 101, so schließt der Ultraschallsensor 1 in einem vierten Schritt 903 auf ein Objekt 11 in seinem Nahbereich. Bevorzugt signalisiert in diesem vierten Schritt 903 der Rechnerkern 2 dem Steuergerät 21 des Ultraschallsensorsystems 22; die Anwesenheit dieses Objekts 11 im Nahbereich des Ultraschallsensors 1. Typischerweise steuert der Rechnerkern 2 diesen vierten Schritt 903 unter Mitwirkung anderer Vorrichtungsteile des Ultraschallsensors 1. Statt des Rechnerkerns 2 kann theoretisch auch Steuergerät 21 des Ultraschallsensorsystems 22 diesen vierten Schritt 903 steuern und/oder Funktionen des Ultraschallsensors 1 in diesem vierten Schritt 903 teilweise übernehmen.Depending on the result of the comparison, the
Es folgt nach dem dritten Schritt 902 je nach Vergleichsergebnis ggf. der fünfte Schritt 904. Ist die zeitliche Länge der zweiten Zeitdifferenz 501 kleiner als die zeitliche Länge der ersten Zeitdifferenz 101, so schließt der Ultraschallsensor 1 in dem fünften Schritt 904 auf das Nichtvorhandensein eines Objekts 11 in seinem Nahbereich. Bevorzugt überprüft der Ultraschallsensor 1 in diesem fünften Schritt 904 dann, ob die Anzahl der Ultraschallhauptmessungen 505 seit der letzten Kompensationsmessung 504 eine Maximalanzahl überschritten oder erreicht hat. Ist dies der Fall, so führt der Ultraschallsensor 1 bevorzugt wieder eine Kompensationsmessung 504 in einem ersten Schritt 900 durch, womit der Zyklus typischerweise neu beginnt. Ist dies nicht der Fall, so führt der Ultraschallsensor 1 bevorzugt die nächste Ultraschallhauptmessung 505 durch. Vor dem Durchführen der nächsten Kompensationsmessung 504 bzw. der nächsten Ultraschallhauptmessung 505 wartet der Ultraschallsensor 1 typischerweise ab, bis die Sendeperiode 506 seit dem Start der Aussendung des zeitlich unmittelbar vorausgegangenen Ultraschallbursts 10 verstrichen ist. Typischerweise steuert der Rechnerkern 2 diesen fünften Schritt 904 unter Mitwirkung anderer Vorrichtungsteile des Ultraschallsensors 1. Statt des Rechnerkerns 2 kann theoretisch auch Steuergerät 21 des Ultraschallsensorsystems 22 diesen fünften Schritt 904 steuern und/oder Funktionen des Ultraschallsensors 1 in diesem fünften Schritt 904 teilweise übernehmen.The
Figur 10figure 10
In einem ersten Schritt 1000 führt der Ultraschallsensor 1 eine Kompensationsmessung 504 mit Hilfe eines kurzen ausgesendeten Ultraschallbursts 10 mit wenigen Ultraschallpulsen, bevorzugt mit nur einem Ultraschallpuls, durch. Der Ultraschallsensor 1 bestimmt im ersten Schritt 1000 den Wert der zeitlichen Länge der ersten Zeitdifferenz 101. Bevorzugt speichern der Rechnerkern 2 und/oder die digitale Aufbereitungs- und Filterstufe 18 den Wert der zeitlichen Länge der ersten Zeitdifferenz 101 in einem Speicher des Ultraschallsensors 1 ab. Typischerweise steuert der Rechnerkern 2 diesen ersten Schritt 1000 unter Mitwirkung anderer Vorrichtungsteile des Ultraschallsensors 1. Statt des Rechnerkerns 2 kann theoretisch auch Steuergerät 21 des Ultraschallsensorsystems 22 diesen ersten Schritt 1000 steuern und/oder Funktionen des Ultraschallsensors 1 in diesem ersten Schritt 1000 teilweise übernehmen.In a
In einem zweiten Schritt 1001 führt der Ultraschallsensor 1 eine Ultraschallhauptmessung 505 mit Hilfe eines langen ausgesendeten Ultraschallbursts 10 mit mehreren Ultraschallpulsen durch. Der Ultraschallsensor 1 bestimmt im zweiten Schritt 1001 jedoch nun nicht wie in
In einem dritten Schritt 1002 ändert vorzugsweise der Ultraschallsensor 1 den Wert seines Zeitgebers 41 um den Wert einer Zeitgeberschrittweite. Bevorzugt inkrementiert der Ultraschallsensor 1 den Wert des Zeitgebers 41 in diesem dritten Schritt 1002. Typischerweise steuert der Rechnerkern 2 diesen dritten Schritt 1002 unter Mitwirkung anderer Vorrichtungsteile des Ultraschallsensors 1. Statt des Rechnerkerns 2 kann theoretisch auch Steuergerät 21 des Ultraschallsensorsystems 22 diesen dritten Schritt 1002 steuern und/oder Funktionen des Ultraschallsensors 1 in diesem dritten Schritt 1002 teilweise übernehmen.In a
In einem vierten Schritt 1003 vergleicht der Ultraschallsensor 1 den Wert des Zeitgebers 41 mit dem Wert der ersten Zeitdifferenz 101. Ist der Wert der Wert des Zeitgebers 41 kleiner als die erste Zeitdifferenz 101 plus einem vorzugsweise verwendeten Vorhalts, so kann das Schwingelement 8 des Ultraschalltransducers 9 des Ultraschallsensors 1 noch nicht ausgeschwungen sein. In dem Fall springt das Verfahren, das der Ultraschallsensor 1 durchführt, wieder zum dritten Schritt 1002 zurück. Ist der Wert der Wert des Zeitgebers 41 größer als die erste Zeitdifferenz 101 plus einem vorzugsweise verwendeten Vorhalts, so sollte das Schwingelement 8 des Ultraschalltransducers 9 des Ultraschallsensors 1 ausgeschwungen sein, wenn sich kein Objekt 11 im Nahbereich des Ultraschallsensors 1 befindet. In dem Fall springt das Verfahren, das der Ultraschallsensor 1 durchführt, weiter zum fünften Schritt 1004. Typischerweise steuert der Rechnerkern 2 diesen vierten Schritt 1003 unter Mitwirkung anderer Vorrichtungsteile des Ultraschallsensors 1. Statt des Rechnerkerns 2 kann theoretisch auch Steuergerät 21 des Ultraschallsensorsystems 22 diesen vierten Schritt 1003 steuern und/oder Funktionen des Ultraschallsensors 1 in diesem vierten Schritt 1003 teilweise übernehmen.In a
Im fünften Schritt 1004 vergleicht der Ultraschallsensor den Amplitudenverlauf 107 des Hüllkurvensignals mit einem zweiten Schwellwert 105. Liegt der Amplitudenverlauf 107 des Hüllkurvensignals betragsmäßig unter dem zweiten Schwellwert 105., so schließt der Ultraschallsensor 1 auf das Nichtvorhandensein eines Objekts 11 im Nahbereich des Ultraschallsensors 1. In diesem Fall setzt der Ultraschallsensor 1 die Durchführung des Verfahrens mit dem siebten Schritt 1006 fort. Liegt der Amplitudenverlauf 107 des Hüllkurvensignals betragsmäßig über dem zweiten Schwellwert 105., so schließt der Ultraschallsensor 1 auf das Vorhandensein eines Objekts 11 im Nahbereich des Ultraschallsensors 1. In diesem Fall setzt der Ultraschallsensor 1 die Durchführung des Verfahrens mit dem sechsten Schritt 1005 fort. Typischerweise steuert der Rechnerkern 2 diesen fünften Schritt 1004 unter Mitwirkung anderer Vorrichtungsteile des Ultraschallsensors 1. Statt des Rechnerkerns 2 kann theoretisch auch Steuergerät 21 des Ultraschallsensorsystems 22 diesen fünften Schritt 1004 steuern und/oder Funktionen des Ultraschallsensors 1 in diesem fünften Schritt 1004 teilweise übernehmen.In the
In dem sechsten Schritt 1005 steuert vorzugsweise der Rechnerkern 2 diesen sechsten Schritt 1005 unter Mitwirkung anderer Vorrichtungsteile des Ultraschallsensors 1. Bevorzugt signalisiert der Rechnerkern 2 dem Steuergerät 21 des Ultraschallsensorsystems 22 die Anwesenheit dieses Objekts 11 im Nahbereich des Ultraschallsensors 1. Typischerweise steuert der Rechnerkern 2 diesen sechsten Schritt 1005 unter Mitwirkung anderer Vorrichtungsteile des Ultraschallsensors 1. Statt des Rechnerkerns 2 kann theoretisch auch Steuergerät 21 des Ultraschallsensorsystems 22 diesen sechsten Schritt 1005 steuern und/oder Funktionen des Ultraschallsensors 1 in diesem sechsten Schritt 1005 teilweise übernehmen.In the
Im siebten Schritt 1006 überprüft der Ultraschallsensor 1 vorzugsweise, ob die Anzahl der Ultraschallhauptmessungen 505 seit der letzten Kompensationsmessung 504 eine Maximalanzahl überschritten oder erreicht hat. Ist dies der Fall, so führt der Ultraschallsensor 1 bevorzugt wieder eine Kompensationsmessung 504 in einem ersten Schritt 1000 durch, womit der Zyklus typischerweise neu beginnt. Ist dies nicht der Fall, so führt der Ultraschallsensor 1 bevorzugt die nächste Ultraschallhauptmessung 505 in einem zweiten Schritt 1001 durch. Vor dem Durchführen der nächsten Kompensationsmessung 504 bzw. der nächsten Ultraschallhauptmessung wartet der Ultraschallsensor 1 typischerweise ab, bis die Sendeperiode 506 seit dem Start der Aussendung des zeitlich unmittelbar vorausgegangenen Ultraschallbursts 10 verstrichen ist. Typischerweise steuert der Rechnerkern 2 diesen siebten Schritt 1006 unter Mitwirkung anderer Vorrichtungsteile des Ultraschallsensors 1. Statt des Rechnerkerns kann theoretisch auch Steuergerät 21 des Ultraschallsensorsystems 22 diesen siebten Schritt 1006 steuern und/oder Funktionen des Ultraschallsensors 1 in diesem siebten Schritt 1006 teilweise übernehmen.In the
Figur 11figure 11
Figur 12figure 12
Figur 13figure 13
In einem sechsten Schritt 905 sendet der Ultraschallsensor 1 einen verkürzten Ultraschallburst 10 mit einer zweiten zeitlichen Länge aus, die vorzugsweise kürzer ist als die erste zeitliche Länge des ausgesendeten Ultraschallbursts 10, die der Ultraschallsensor 1 im zweiten Schritt 901 aussendet. Bevorzugt ist die zweite zeitliche Länge des ausgesendeten Ultraschallbursts 10 in diesem sechsten Schritt 905 gleich der Zeitlichen Länge der kurzen ausgesendeten Ultraschallbursts 10, die der Ultraschallsensor 1 im ersten Schritt 900 für die Kompensationsmessung 504 aussendet. Typischerweise entsprechen also in einer bevorzugten Ausführung die ausgesendeten Ultraschalbursts 10 des sechsten Schritts 905 den Ultraschallbursts, die der Ultraschallsensor 1 für die Kompensationsmessung 504 im ersten Schritt 900 verwendet. Der Ultraschallsensor 1 erfasst in diesem sechsten Schritt 905 den Abstand zum Objekt 11 in seinem Nahbereich.In a
In einem siebten Schritt 906 überprüft der Ultraschallsensor 1, ob sich das Objekt 11 noch in seinem Nahbereich befindet. Hierzu vergleicht der Ultraschallsensor 1 den mit dem kurzen ausgesendeten Ultraschallburst 10 erfassten Abstand des Objekts 11 zum Ultraschallsensor 1 mit einem Abstandsschwellwert. Ist dieser erfasste Abstand kleiner als dieser Abstandsschwellwert, so befindet sich das Objekt 11 noch im Nahbereich des Ultraschallsensors 1 und der Ultraschallsensor 1 fährt mit dem sechsten Schritt 905 fort. Ist dieser erfasste Abstand größer als dieser Abstandsschwellwert, so befindet sich das Objekt 11 nicht mehr im Nahbereich des Ultraschallsensors 1 und der Ultraschallsensor 1 fährt mit dem ersten Schritt 900 fort. Sofern der erste Schritt 900 dem sechsten Schritt 905 entspricht und der Ultraschallsensor 1 eine erste Zeitdifferenz 101 im sechsten Schritt 905 ermittelt, kann der Ultraschallsensor 1 auch direkt mit dem zweiten Schritt 901 fortfahren.In a
Figur 14figure 14
In einem achten Schritt 1007 sendet der Ultraschallsensor 1 einen verkürzten Ultraschallburst 10 mit einer zweiten zeitlichen Länge aus, die vorzugsweise kürzer ist als die erste zeitliche Länge des Ultraschallbursts 10, die der Ultraschallsensor 1 im zweiten Schritt 1001 aussendet. Bevorzugt ist die zweite zeitliche Länge des ausgesendeten Ultraschallbursts 10 in diesem achten Schritt 1007 gleich der Zeitlichen Länge der kurzen ausgesendeten Ultraschallbursts 10, die der Ultraschallsensor 1 im ersten Schritt 1000 für die Kompensationsmessung 504 aussendet. Typischerweise entsprechen also in einer bevorzugten Ausführung die ausgesendeten Ultraschalbursts 10 des achten Schritts 1007 den Ultraschallbursts, die der Ultraschallsensor 1 für die Kompensationsmessung 504 im ersten Schritt 1000 verwendet. Der Ultraschallsensor 1 erfasst in diesem sechsten Schritt 905 den Abstand zum Objekt 11 in seinem Nahbereich.In an
In einem neunten Schritt 1008 überprüft der Ultraschallsensor 1, ob sich das Objekt 11 noch in seinem Nahbereich befindet. Hierzu vergleicht der Ultraschallsensor 1 den mit dem kurzen Ultraschallburst 10 im achten Schritt 1007 erfassten Abstand des Objekts 11 zum Ultraschallsensor 1 mit einem Abstandsschwellwert. Ist dieser erfasste Abstand kleiner als dieser Abstandsschwellwert, so befindet sich das Objekt 11 noch im Nahbereich des Ultraschallsensors 1 und der Ultraschallsensor 1 fährt mit dem achten Schritt 1007 fort. Ist dieser erfasste Abstand größer als dieser Abstandsschwellwert, so befindet sich das Objekt 11 nicht mehr im Nahbereich des Ultraschallsensors 1 und der Ultraschallsensor 1 fährt mit dem ersten Schritt 1000 fort. Sofern der erste Schritt 1000 dem achten Schritt 1007 entspricht und der Ultraschallsensor 1 eine erste Zeitdifferenz 101 im achten Schritt 1007 ermittelt, kann der Ultraschallsensor 1 auch mit dem zweiten Schritt 1001 direkt fortfahren.In a
Das Verfahren der
- i. Verwenden
von ausgesendeten Ultraschallbursts 10 einer ersten zeitlichen Länge für Ultraschallhauptmessungen 505, sofern sich kein Objekt 11 im Nahbereich desUltraschallsensors 1 aufhält, und Erfassen des Vorhandenseins eines Objekts 11 im Nahbereich desUltraschalsensors 1sofern das Objekt 11 sich dort befindet. - ii. Verkürzen der ersten zeitlichen Länge der ausgesendeten Ultraschallbursts 10 zu einer zweiten zeitlichen Länge der ausgesendeten Ultraschallbursts 10 und Erfassen eines Abstands zwischen Ultraschallsensor 1 und Objekt 11 für die Dauer des Aufenthalts des Objekts 11 im Nahbereich des
Ultraschallsensors 1.
- i. Use of transmitted
ultrasonic bursts 10 of a first temporal length for mainultrasonic measurements 505, provided that there is noobject 11 in the vicinity ofultrasonic sensor 1, and detecting the presence of anobject 11 in the vicinity ofultrasonic sensor 1 ifobject 11 is there. - ii. Shortening the first length of time of the transmitted
ultrasonic bursts 10 to a second length of the transmittedultrasonic bursts 10 and detecting a distance between theultrasonic sensor 1 and theobject 11 for the duration of the stay of theobject 11 in the vicinity of theultrasonic sensor 1.
SonstigesMiscellaneous
Die obige Beschreibung erhebt keinen Anspruch auf Vollständigkeit und beschränkt diese Offenbarung nicht auf die gezeigten Beispiele. Andere Variationen zu den offengelegten Beispielen können von denjenigen, die über gewöhnliche Fachkenntnisse auf dem Gebiet verfügen, anhand der Zeichnungen, der Offenbarung und der Ansprüche verstanden und ausgeführt werden. Die unbestimmten Artikel „ein“ oder „eine“ und dessen Flexionen schließen eine Vielzahl nicht aus, während die Erwähnung einer bestimmten Anzahl von Elementen nicht die Möglichkeit ausschließt, dass mehr oder weniger Elemente vorhanden sind. Eine einzige Einheit kann die Funktionen mehrerer in der Offenbarung genannter Elemente erfüllen, und umgekehrt können mehrere Elemente die Funktion einer Einheit erfüllen. Zahlreiche Alternativen, Äquivalente, Variationen und Kombinationen sind möglich, ohne dass der Anwendungsbereich der vorliegenden Offenbarung verlassen wird.
Soweit nichts anders angegeben ist, können sämtliche Merkmale der vorliegenden Erfindung frei miteinander kombiniert werden. Dies betrifft die gesamte hier vorgelegte Schrift. Auch die in der
Figurenbeschreibung beschriebenen Merkmale können, soweit nichts anderes angegeben ist, als Merkmale der Erfindung frei mit den übrigen Merkmalen kombiniert werden. Eine Beschränkung einzelner Merkmale der Ausführungsbeispiele auf die Kombination mit anderen Merkmalen der Ausführungsbeispiele ist dabei ausdrücklich nicht vorgesehen. Außerdem können gegenständliche Merkmale der Vorrichtung umformuliert auch als Verfahrensmerkmale Verwendung finden und Verfahrensmerkmale umformuliert als gegenständliche Merkmale der Vorrichtung. Eine solche Umformulierung ist somit automatisch mit offenbart.
In der vorausgehenden detaillierten Beschreibung wird auf die beigefügten Zeichnungen verwiesen. Die Beispiele in der Beschreibung und den Zeichnungen sollten als illustrativ betrachtet werden und sind nicht als einschränkend für das beschriebene spezifische Beispiel oder Element zu betrachten. Aus der vorausgehenden Beschreibung und/oder den Zeichnungen und/oder den Ansprüchen können durch Abänderung, Kombination oder Variation bestimmter Elemente mehrere Beispiele abgeleitet werden. Darüber hinaus können Beispiele oder Elemente, die nicht wörtlich beschrieben sind, von einer fachkundigen Person aus der Beschreibung und/oder den Zeichnungen abgeleitet werden.The above description is not exhaustive and does not limit this disclosure to the examples shown. Other variations to the disclosed examples may be understood and practiced by those of ordinary skill in the art given the drawings, disclosure, and claims. The indefinite article "a" or "an" and its inflections do not exclude a plurality, while the mention of a definite number of elements does not exclude the possibility of there being more or fewer elements. A single entity may perform the functions of multiple elements recited in the disclosure, and conversely, multiple elements may perform the function of one entity. Numerous alternatives, equivalents, variations Functions and combinations are possible without departing from the scope of the present disclosure.
Unless otherwise stated, all features of the present invention can be freely combined with one another. This applies to the entire document presented here. Also the one in the
The features described in the description of the figures can, unless otherwise stated, be freely combined with the other features as features of the invention. A limitation of individual features of the exemplary embodiments to the combination with other features of the exemplary embodiments is expressly not intended. In addition, physical features of the device can also be reworded as method features and method features can be reworded as physical features of the device. Such a reformulation is thus automatically disclosed.
In the foregoing detailed description, reference is made to the accompanying drawings. The examples in the specification and drawings should be considered as illustrative and not limiting on the specific example or element described. Several examples can be derived from the foregoing description and/or the drawings and/or the claims by modifying, combining or varying certain elements. Furthermore, examples or elements that are not literally described can be derived from the description and/or the drawings by a person skilled in the art.
BezugszeichenlisteReference List
- 11
- Ultraschallsensor;ultrasonic sensor;
- 22
-
Rechnerkern des Ultraschallsensors 1;Computer core of the
ultrasonic sensor 1; - 33
-
digitale Ultraschallbursterzeugung des Ultraschallsensors 1;digital ultrasonic burst generation of the
ultrasonic sensor 1; - 44
-
Steuersignale für die digitale Ultraschallbursterzeugung 3 des Ultraschallsensors 1;Control signals for the digital
ultrasonic burst generation 3 of theultrasonic sensor 1; - 55
- digitales Ultraschallsendesignal;digital ultrasonic transmission signal;
- 66
-
analoge Ultraschallsendestufe des Ultraschallsensors 1;analog ultrasonic transmission stage of the
ultrasonic sensor 1; - 77
-
Ansteuersignal des Ultraschallsensors 1;Control signal of the
ultrasonic sensor 1; - 88th
-
Schwingelement 8 des Ultraschalltransducers 9;vibrating
element 8 of theultrasonic transducer 9; - 99
-
Ultraschalltransducer 9;
ultrasonic transducer 9; - 1010
- ausgesendeter Ultraschallburst;transmitted ultrasonic burst;
- 1111
- Objekte 11 im Umfeld des Fahrzeugs;objects 11 in the vicinity of the vehicle;
- 1212
- reflektierter Ultraschallburst;reflected ultrasonic burst;
- 1313
- elektrisches Ultraschallempfangssignal;electrical ultrasound reception signal;
- 1414
- Verstärker;Amplifier;
- 1515
- verstärktes elektrisches Ultraschallempfangssignal;amplified electrical ultrasound reception signal;
- 1616
-
Analog-zu-Digital-Wandler des Ultraschallsensors 1;analog-to-digital converter of the
ultrasonic sensor 1; - 1717
- digitalisiertes Ultraschallempfangssignal;digitized ultrasound reception signal;
- 1818
- digitale Aufbereitungs- und Filterstufe;digital processing and filter stage;
- 1919
- gefiltertes Ultraschallempfangssignal;filtered ultrasound reception signal;
- 2020
- Datenbus;data bus;
- 2121
-
Steuergerät 21 des Ultraschallsensorsystems 22;
Control unit 21 of theultrasonic sensor system 22; - 2222
- Ultraschallsensorsystem;ultrasonic sensor system;
- 2323
- erster Komparator;first comparator;
- 2424
- erstes Schwellwertsignal;first threshold signal;
- 2525
- erstes Komparatorausgangssignal;first comparator output signal;
- 2626
-
zweiter Komparator. In
4 ersetzt eine zweite Vergleichslogik den zweiten Komparator. Die zweite Vergleichslogik ist eine digitale, funktionsäquivalente Entsprechung des zweiten Komparators. Der zweite Komparator vergleicht den zweiten Schwellwert des zweiten Schwellwertsignals 27 mit dem Wert des verstärkten elektrischen Ultraschallempfangssignals 15. Dabei ist der Analog-zu-Digital-Wandler 16 nach dem verstärkten elektrischen Ultraschallempfangssignals 15 im Signalpfad angeordnet. (siehe auch1 ). Die funktionsäquivalente zweite Vergleichslogik vergleicht den zweiten Schwellwert des zweiten Schwellwertsignals 27 mit dem Wert des aufbereiteten, digitalen Ultraschallempfangssignals 34, das bevorzugt das Hüllkurvensignal ist oder umfasst. Dabei ist der Analog-zu-Digital-Wandler 16 vor dem aufbereiteten, digitalen Ultraschallempfangssignal 34 im Signalpfad angeordnet. (siehe auch4 );second comparator. In4 a second comparison logic replaces the second comparator. The second comparison logic is a digital, functionally equivalent counterpart of the second comparator. The second comparator compares the second threshold value of the secondthreshold value signal 27 with the value of the amplified electricalultrasound reception signal 15. The analog-to-digital converter 16 is arranged after the amplified electricalultrasound reception signal 15 in the signal path. (see also1 ). The functionally equivalent second comparison logic compares the second threshold value of the secondthreshold value signal 27 with the value of the processed, digital ultrasonic receivedsignal 34, which is preferably the envelope signal or includes it. In this case, the analog-to-digital converter 16 is arranged in front of the conditioned, digital ultrasonic receivedsignal 34 in the signal path. (see also4 ); - 2727
- zweites Schwellwertsignal;second threshold signal;
- 2828
- zweites Komparatorausgangssignal;second comparator output signal;
- 2929
- Schwellwerterzeugungsvorrichtung;threshold generating device;
- 3030
- EXOR Verknüpfung;EXOR link;
- 3131
-
Ausgangssignal des EXOR-Gatters 30;output of
EXOR gate 30; - 3232
- EXOR-Steuersignal;EXOR control signal;
- 3333
- Hüllkurvenfilter;envelope filter;
- 3434
- aufbereitetes, digitales Ultraschallempfangssignal, das bevorzugt das Hüllkurvensignal ist oder umfasst;processed, digital ultrasonic received signal, which is preferably the envelope signal or includes;
- 3535
- Digitalteil;digital part;
- 3636
- Analogteil;analog part;
- 3737
- Auswerteschaltkreis;evaluation circuit;
- 3838
- positive Versorgungsspannungsleitung;positive supply voltage line;
- 3939
- Spannungsregler;voltage regulator;
- 4040
- negativer Versorgungsspannungsleitung;negative supply voltage line;
- 4141
- Zeitgeber;timer;
- 101101
-
erste Zeitdifferenz zwischen dem ersten Zeitpunkt 102 des ersten Flankenwechsels des ersten Komparatorausgangssignals 25 und dem nachfolgenden zweiten Zeitpunkt 103 des zweiten Flankenwechsels des zweiten Komparatorausgangssignals 28;first time difference between the
first time 102 of the first edge change of the firstcomparator output signal 25 and the subsequentsecond time 103 of the second edge change of the secondcomparator output signal 28; - 102102
-
erster Zeitpunkt 102 des ersten Flankenwechsels des ersten Komparatorausgangssignals 25;first point in
time 102 of the first edge change of the firstcomparator output signal 25; - 103103
-
zweite Zeitpunkt 103 des zweiten Flankenwechsels des zweiten Komparatorausgangssignals 28;second point in
time 103 of the second edge change of the secondcomparator output signal 28; - 105105
-
zweiter Schwellwert 105 des zweiten Schwellwertsignals 27;
second threshold 105 of thesecond threshold signal 27; - 106106
-
Amplitude 106 des Hüllkurvensignals, hier beispielhaft in LSB des Analog-zu-Digital-Wandlers 16. Im Fall der
1 handelt es sich um das Hüllkurvensignal des verstärkten elektrischen Ultraschallempfangssignals 15. Im Fall der4 handelt es sich um das Hüllkurvensignal des aufbereiteten, digitalen Ultraschallempfangssignals 34;Amplitude 106 of the envelope signal, here as an example in LSB of the analog-to-digital converter 16. In the case of1 it is the envelope signal of the amplified electricalultrasound reception signal 15. In the case of4 it is the envelope signal of the processed, digital ultrasonic receivedsignal 34; - 107107
-
Amplitude des Hüllkurvensignals. Im Fall der
1 handelt es sich um das Hüllkurvensignal des verstärkten elektrischen Ultraschallempfangssignals 15. Im Fall der4 handelt es sich um das Hüllkurvensignal des aufbereitetes, digitales Ultraschallempfangssignals 34;Amplitude of the envelope signal. In the case of1 it is the envelope signal of the amplified electricalultrasound reception signal 15. In the case of4 it is the envelope signal of the processed, digital ultrasonic receivedsignal 34; - 108108
-
Übersteuerung durch die Amplitudenverlauf 107 des Hüllkurvensignals;Overdrive by the
amplitude curve 107 of the envelope signal; - 501501
-
zweite Zeitdifferenz zwischen dem dritten Zeitpunkt des dritten Flankenwechsels 502 des ersten Komparatorausgangssignals 25 und dem nachfolgenden vierten Zeitpunkt des vierten Flankenwechsels 503 des zweiten Komparatorausgangssignals 28;second time difference between the third point in time of the
third edge change 502 of the firstcomparator output signal 25 and the subsequent fourth point in time of thefourth edge change 503 of the secondcomparator output signal 28; - 502502
-
dritter Zeitpunkt des dritten Flankenwechsels des ersten Komparatorausgangssignals 25;third point in time of the third edge change of the first
comparator output signal 25; - 503503
-
vierter Zeitpunkt des vierten Flankenwechsels des zweiten Komparatorausgangssignals 28;fourth point in time of the fourth edge change of the second
comparator output signal 28; - 504504
- erstes Ultraschallhüllkurvensignal (beispielhafte Kompensationsmessung);first ultrasound envelope signal (example compensation measurement);
- 505505
- zweites Ultraschallhüllkurvensignal (beispielhafte Ultraschallhauptmessung);second ultrasound envelope signal (example main ultrasound measurement);
- 506506
- Sendeperiode;transmission period;
- 507507
-
Anzahl der Abtastzeitpunkte des Analog-zu-Digital-Wandlers 16;number of sampling times of the analog-to-
digital converter 16; - 900900
- erster Schritt;first step;
- 901901
- zweiter Schritt;second step;
- 902902
- dritter Schritt;Third step;
- 903903
- vierter Schritt;fourth step;
- 904904
- fünfter Schritt;fifth step;
- 905905
- sechster Schritt;sixth step;
- 906906
- siebter Schritt;seventh step;
- 10001000
- erster Schritt;first step;
- 10011001
- zweiter Schritt;second step;
- 10021002
- dritter Schritt;Third step;
- 10031003
- vierter Schritt;fourth step;
- 10041004
- fünfter Schritt;fifth step;
- 10051005
- sechster Schritt;sixth step;
- 10061006
- siebter Schritt;seventh step;
- 10071007
- achter Schritt;eighth step;
- 10081008
- neunter Schritt;ninth step;
- SdTSdT
- Stand der Technik;State of the art;
- TT
- Temperatur in °C;temperature in °C;
- tt
- Zeit;Time;
Claims (1)
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
DE102022101227.1A DE102022101227B3 (en) | 2022-01-19 | 2022-01-19 | Ultrasonic sensor with an object detection of objects in the close range |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
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2022
- 2022-01-19 DE DE102022101227.1A patent/DE102022101227B3/en active Active
Patent Citations (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
DE102015002269B3 (en) | 2015-02-13 | 2016-02-04 | Elmos Semiconductor Aktiengesellschaft | Method and device for detecting an object by means of ultrasound during the decaying process of an ultrasonic transducer for automotive applications |
DE102018109318A1 (en) | 2018-04-19 | 2019-10-24 | Valeo Schalter Und Sensoren Gmbh | Method for operating an ultrasonic sensor device for a motor vehicle with change between coded and uncoded measurements, ultrasonic sensor device and driver assistance system |
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