DE2414007A1

DE2414007A1 - Verfahren zum feststellen von objekten und anordnung zur durchfuehrung dieses verfahrens

Info

Publication number: DE2414007A1
Application number: DE2414007A
Authority: DE
Inventors: Michitaro Hayakawa
Original assignee: Seidensha Co Ltd
Current assignee: Seidensha Co Ltd
Priority date: 1973-03-24
Filing date: 1974-03-22
Publication date: 1974-10-10
Also published as: FR2222659B3; JPS49122696A; JPS5325638B2; IT1003834B; FR2222659A1; US3922629A; AU6976974A

Description

KLAUS BEHM 24 H O 07

DlPL-PHYS. ROBERT MÜNZHUBER

PATENTANWÄLTE

β MÖNCHEN 22 WIDENMAYERSTRASSE 6 TEL. (089) 22 25 3O - 29 51 92

22. März 1974 A 6074 HD/ib

Firma MBUSHIKI KAISHA SEIDENSHA, 2-5-1 , Tamagawa, Ohta-Ku, Tokyo-To, Japan

Verfahren zum Peststellen von Objekten und Anordnung zur Durchführung dieses Verfahrens

Die Erfindung bezieht sich auf ein Verfahren zum Feststellen von Objekten mit Ultraschallwellenimpulsen, bei welchem Ultraschallwellenimpulse von einem Sendewandler in gewünschten Abständen erzeugt werden und bei welchem mit Hilfe von Empfangs-Gatterimpulsen, welche mit den genannten Abständen synchronisiert sind, die von den Objekten reflektierten Ultraschallwellenimpulse am Ausgang eines Empfangswandlers ermittelt werden, und auf eine Anordnung zur Durchführung dieses Verfahrens. Das Verfahren dient insbesondere zur Verhinderung unerwarteter Unfälle an der Rückseite von Fahrzeugen.

- 2 409841/0285

24U007

Bei einem bekannten Verfahren und einer Anordnung dieser Art, im folgenden Objektmeßsystem genannt, werden von einem am Fahrzeug angeordneten Senderwandler Ultraschallwellenimpulse wiederholt erzeugt. Wenn in der Nähe des Fahrzeugs in der Bahn der Ultraschallwelle ein Gegenstand vorhanden ist, werden die reflektierten Wellenimpulse von einem am gleichen Fahrzeug angeordneten Empfangswandler empfangen und gemessen, wobei Alarm gegeben wird um einen unerwarteten Unfall im rückwärtigen Teil des Fahrzeugs zu vermeiden. Diese Objektmeßsysteme werden im allgemeinen benutzt, um die Wahrscheinlichkeit von Unfällen am rückwärtigen Teil eines Fahrzeugs zu vermindern. Wenn ein solches Objektmeßsystem am Fahrzeug angeordnet ist, wird der Fahrzeugführer einleuchtenderweise auf die Verläßlichkeit des Objektmeßsystems vertrauen. Da im Falle einer Störung des Objektmeßsystems für ein nahes Objekt kein Alarm gegeben wird, besteht die Gefahr, daß unerwartete Unfälle bei Fahrzeugen mit einem solchen Objektmeßsystem zunehmen.

Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist die Schaffung eines Objektmeßsystems mit Ultraschallwellen, welches mit einer Störungsmessung eine Ausfallüberwachung durchführt.

Gemäß dem Grundgedanken dieser Erfindung wird ein Gatter-Durchlaßzeitabschnitt (gate timing slot) zur Messung des Ausgangssignals eines Empfangswandlers wenigstens mit seinem

409841/0285 " ³ "

24U007

Anfangsteil manuell oder automatisch um eine gewünschte Zeit oder um gewünschte Intervalle verschoben, so daß ein von einem Sendewandler zu dem Empfangswandler unmittelbar übertragener Ultraschallwellenimpuls von einem von dem Gatter-Durchlaßzeitabschnitt gesteuerten Empfangsgatter gemessen wird, um die störungsfreie Punktion des Objektmeßsystems fehlerfrei zu überwachen.

Der Grundgedanke,der Aufbau und die Arbeitsweise dieser Erfindung gehen aus der Beschreibung und den dazugehörigen Zeichnungen hervor. Mehrere Ausführungsbeispiele der Erfindung sind in der Zeichnung dargestellt und werden im folgenden beschrieben. Es zeigen:

Fig. 1 ein Blockschaltbild eines Ausführungsbeispiels dieser Erfindung;

Pig. 2 Zeitdiagramme zur Erklärung der Arbeitsweise des erfindungsgemäßen Systems;

Fig.3A Schaltbilder, von denen jedes ein Ausführungsund JB beispiel einer in dieser Erfindung verwendeten manuellen Wobbel-Schaltung darstellt; und

Fig. 4 ein Schaltbild einer in dieser Erfindung verwendeten automatischen Wobbel-Schaltung.

Anhand der Fig. 1 und 2 wird ein Ausführungsbeispiel dieser Erfindung beschrieben. Mit 1 ist ein Multivibrator bezeichnet, der ein frei kippender Multivibrator ist und eine gewünschte Folgefrequenz (z.B. 10 Hz) besitzt. Der Ausgang des Multivibrators 1 ist mit einem Sendegatterimpulsgene-

409841/0285

rator 2_;wie etwa einem monostabilen Multivibrator, verbunden, welcher synchron mit der Polgefrequenz des Ausgangs des Multivibrators 1 Impulse kleiner Zeitdauer (z.B. 2 Millisekunden) erzeugt. Die Gatterimpulse des Sende-Gatterimpulsgenerators 2 werden auf einen gesteuerten Oszillator 3 übertragen, so daß für die Erzeugung einer Ultraschallwelle geeignete Oszillations-Wellenimpulse synchron mit den Sende-Gatterimpulsen des Sende-Gatterimpulsgenerators 2 über einen Senderverstärker 4 zu einem Elektro^altraschall-Sendewandler 5 übertragen werden. Wie Fig. 2 zeigt, werden synchron mit den Sende-Gatterimpulsen und auch den Oszillations-Wellenimpulsen Ultraschallwellenimpulse w- von dem Sendewandler 5 ausgesendet. Die Ultraschallwellenimpulse w, werden von einem Objekt 6 reflektiert und von einem Ultraschall/elektrischen Empfangswandler 7 empfangen, so daß die empfangenen Ultraschallwellenimpulse w« durch den Empfangswandler 7 in elektrische Wellenimpulse umgewandelt werden. Die umgewandelten elektrischen Wellenimpulse werden von dem Empfangswandler 7 über einen Empfangsverstärker 8 zu einem gesteuerten Verstärker 10 übertragen. Andererseits wird das Ausgangssignal des Multivibrators 1 auch zu einem Empfangs-Gatterimpulsgenerator 9, wie etwa einen monostabilen Multivibrator, übertragen, welcher synchron mit der Folge-frequenz des Ausgangssignals des Multivibrators 1 Empfangs-Gatt er impulse w-, geeigneter Dauer erzeugt.. Die Empfangs-Gatterimpulse w, des Empfangs-Gatterimpulsgenerators 9 werden zu einem gesteuerten Verstärker 10 übertragen, so daß der gesteuerte Verstärker 10 veranlaßt wird, während der Dauer der Empfangs-Gatterimpulse w, zu verstärken.

A09841/0285

Die Verstärkung des gesteuerten Verstärkers 10, beispielsweise durch eine Vorspannung, ist im wesentlichen Null, wenn die Empfangs -Gatt er impulse w-, nicht angelegt werden. In dem Fall, wo das Objekt 6 in der Bahn der Ultraschallwellenimpulse w. innerhalb des zugänglichen Bereichs dieses Meßsystems vorhanden ist, werden demzufolge in Abhängigkeit von den Empfangs-Gatterimpulsen Vi^, an dem gesteuerten Verstärker 10 Ausgangsimpulse Wj, erhalten. Die ermittelten Impulse werden auf eine Schalterschaltung 11 übertragen und erzeugen an den Anschlüssen 12 ein Alarmsignal .

Durchlaß-

Gemäß dem Grundgedanken dieser Erfindung werden di^Zeitabschnitte der Empfangs-Gatterimpulse w^, durch die Betätigung beispielsweise eines Steuerschalters 13 durch eine Wobbel-Schaltung 14 vorwärts verschoben, wie unten dargelegt ist. Demzufolge werden die Ultraschallwellenimpulse, welche sich unmittelbar vom Sendewandler 5 zum Empfangswandler J fortpflanzen, von dem Empfangswandler 7, dem Empfangsverstärker 8 und dem gesteuerten Verstärker in Abhängigkeit von der Steuerung der Wobbel-Schaltung gemessen, wie sich aus dem Zeitdiagramm der Fig. 2 ergibt.

In Fig. JiA ist ein Ausführungsbeispiel einer Wobbel-Schaltung 14 dargestellt, bei der das Ausgangssignal des Multivibrators. 1 an den Eingangsanschlüssen l^-¹^ angelegt und durch eine aus einem Widerstand 14-1 und Kondensatoren 14-J5, 14-4 bestehende Integrierschaltung verzögert wird. Das Ausgangssignal der Integrierschaltung wird über eine Zener-Diode 14-2

409841/0285

24UQ07

an den Ausgangsanschlüssen 14„-14_O erzeugt und dann zu dem Empfangs-Gatterimpulsgenaator 9, der ein monostabiler Multivibrator sein kann, übertragen. Ein nicht rastender Schalter 13 wird manuell betätigt um den normalen Arbeitszustand dieses Objektmeßsystems vor einer tatsächlichen Verwendung zu prüfen. Durch die Betätigung des Schalters Ij5 werden die Kondensatoren 14-4 und 14-3 in Reihe geschaltet, so daß die Kapazität der Integrierschaltung aufgrund der Betätigung des Schal-

Duxchlaßters 15 vermindert wird. Demzufolge können die^Zeitabschnitte der Empfangs-Gatterimpulse w, in Abhängigkeit von der Betätigung des Steuerschalters 1J> von den Impulsen v^, aus verschoben werden, wie in Fig. 2 durch die Impulse v^_Q gezeigt ist. Wird angenommen, daß einer (Vp«) der reflektierten Ultraschallwellenimpulse Vp,, Vp₂ und Vp^₅ durch die normalen Empfangs-Gatterimpulse v,, gemessen wird, wie mit den Wellen V₂,, angezeigt ist, so kann die unmittelbar übertragene Ultraschallwelle Vp_Q durch die fortgeschrittenen Gatterimpulse v-,~ gemessen werden, wie mit den Wellen Vu_Q gezeigt ist.

Das in der Fig. J>k gezeigte Ausführungsbeispiel kann in in
derlFig. JiQ gezeigten Weise abgeändert werden, in welcher der Kondensator 14-14 über den Steuerschalter Ij5 mit dem Kondensator 14-3 parallel geschaltet ist. Die Arbeitsweise dieses Ausführungsbeispiels ist im wesentlichen die gleiche wie die des in Fig. JA gezeigten Ausführungsbeispiels . Die Gesamtkapazität der parallelen Kondensatoren l4-J und 14-4 ist im wesentlichen gleich der Kapazität des Kondensators 14-3 in Fig. ~5k.

A098A1/0285

Der in dem Ausführungsbeispiel der Fig. JA oder 3B verwendete Steuerschalter 13 kann durch einen elektrischen Schalter ersetzt werden, wie in Fig. 4 gezeigt ist, in welcher der Schalter 13 einen Transistor 13-1 und einen astabilen Multivibrator 13-3 mit einer sehr niedrigen Folgefrequenz, etwa 1 Hz, umfaßt. Demgemäß kann die Betriebsprüfung synchron mit der Folgefrequenz des astabilen Multivibrators 13-2 automatisch durchgeführt werden. Dieses Ausführungsbeispiel kann anstelle des in Fig. 3A gezeigten Ausführungsbeispiels verwendet werden, diese Abänderung läßt sich auch in dem in Fig. 3B gezeigten Ausführungsbeispiel anwenden, wie oben erwähnt wurde. In diesem Ausführungsbeispiel wird der Transistor 13-1 leitend wenn der Ausgang des astabilen Multivibrators 13-2 an der Basis des Transistors 13-1 eine positive Spannung in bezug auf das 'Erdpotential erzeugt. Die anderen Arbeitsweisen sind im wesentlichen die gleichen wie die Arbeitsweisen der in den Fig. 3A und 3B gezeigten Ausführungsbeispiele.

Wie aus der obigen Beschreibung hervorgeht, arbeitet das Meßsystem normalerweise ohne Störung,wenn bei der Betätigung des Steuerschalters 13 der in den Fig. 1, 2, 3A und 3B beschriebenen Ausführungsbeispiele die unmittelbar übertragenen Ultraschallwellenimpulse am Ausgang des gesteuerten Verstärkers 10 periodisch gemessen werden. In dem Ausführungsbeispiel der Fig. M- werden bei störungsfreier Arbeit des Meßsystems die unmittelbar übertragenen Ultraschallwellenimpulse

409841/0285

24U007

ohne irgendeine Betätigung eines solchen Steuerschalters periodisch gemessen. In diesen Fällen kann der Bedienungsmann dieses Meßsystems sofort feststellen, daß das Meßsystem gestört ist, wenn die unmittelbar übertragenen Ultraschallwellenimpulse nicht periodisch gemessen werden. Diese Störanzeige stellt außerdem eine Ausfallüberwachung dar, da es keine weitere Störanzeige gibt.

Der Ausgang der Schalterschaltung 11 ist mit einer Alarmanlage, wie etwa einer Lampe oder einem Summer verbunden. Die unmittelbar übertragenen Ultraschallwellenimpulse lassen sich von den reflektierten Ultraschallwellenimpulsen unterscheiden, da die unmittelbar übertragenen Ultraschallwellenimpulse innerhalb der Steuerzeit des Steuerschalters 13 gemessen werden. Wenn die Polgefrequenz des astabilen Multivibrators 13-2 im ausreichenden Maß niedriger ist als jene des Multivibrators I, können in dem in Fig. 4 gezeigten Ausführungsbeispiel die beiden obengenannten Arten von Ultraschallwellenimpulsen wirksam unterschieden werden, selbst wenn nur eine Alarmanlage am Ausgang des Schalters 11 verwendet wird. Es können jedoch zwei Alarmanlagen für die unmittelbar übertragenen Ultraschallwellenimpulse bzw. die reflektierten Ultraschallwellenimpulse verwwendet werden, um beide deutlich voneinander zu unterscheiden. In den anhand der Fig. 1, J>k und J>B beschriebenen Ausführungsbeispielen kann das Umschalten des Ausgangs der Schalterschaltung 11 beispielsweise durch die Schalterschaltung 11 durchgeführt werden,

409841/0285

24U007

welche gleichzeitig von dem Schalter 13 gesteuert wird, um andere Ausgangsanschlüsse 12a mit der anderen Alarmanlage zu verbinden. In dem anhand· der Pig. 4 beschriebenen Ausführungsbeispiel kann das Umschalten des Ausgangs der Schalterschaltung 11 beispielsweise durch die Sehalterschaltung 11 ausgeführt werden, welche gleichzeitig von dem Transistor IJ-I unter Verwendung des Ausgangssignals des astabilen Multivibrators 1J-2 gesteuert wird.

In den oben beschriebenen Ausführungsbeispielen werden die Durchlaß-Zeitabschnitte der Empfangs-Gatterimpulse von der Wobbelsehaltung l4 weitergeschoben. Es ist jedoch nicht wesentlich, den Abbruchzeitpunkt eines jeden Empfangs-Gatterimpulses zu verschieben, vielmehr muß der Startzeitpunkt eines jeden Empfangs-Gatterimpulses durch die Wobbel-Schaltung 14 verschoben werden. Im Fall, daß der Abbruchzeitpunkt eines jeden Empfangs-Gatterimpulses nicht verschoben wird, werden aufgrund der fortgeschrittenen Verschiebung der Startzeitpunkte der Empfangs-Gatterimpulse die reflektierten Ultraschallwellenimpulse zusammen mit den direkt übertragenen Ultraschallwellenimpulsen gemessen. Dies ist jedoch für die Ausführung der Störprüfung gemäß dieser Erfindung erlaubt.

Da, wie oben erwähnt, wesentliche Störungen von Schaltkreiselementen des Objektmeßsystems gemäß dieser Erfindung wirksam festgestellt werden können und auf diese V/eise eine Ausfallüberwachung durchführbar ist, läßt sich diese Erfindung dazu benützen, um ein Objektmeßsystem mit sehr großer Zuverläs-

409841/0285

- ίο -

-JO-

sigkeit zu schaffen. Diese Erfindung ist demzufolge für eine rückwärtige Alarmanlage geeignet, welche an Fahrzeugen und dergleichen verwendet werden kann.

409841/0285

■"■ J- -L ^

Claims

P A" TENTANSP RÜ CHE

j Verfahren zum Feststellen von Objekten mit Ultraschall-

wellenimpulsen, bei welchem Ultraschallwellenimpulse von einem Sendewandler in gewünschten Abständen erzeugt werden und bei welchem mit Hilfe von Empfangs-Gatterimpulsen, welche mit den gewünschten Abständen synchronisiert sind, die von den Objekten reflektierten Ultraschallwellenimpulse am Ausgang eines Empfangswandlers ermittelt werden, dadurch gekennzeichnet, daß

. der Durchlaß-Zeitabschnitt der Empfangs-Gatterimpulse wenigstens mit seinem Anfangsteil durch eine Wobbel-Schaltung (15, •14) verschoben wird, so daß ein von dem Sendewandler (5)"zum Empfangswandler (7) unmittelbar übertragener Ultraschallwellenimpuls wirksam gemessen wird, um eine Störung des Objektmeßvorgangs anzuzeigen und dadurch eine Ausfallüberwachung durchzuführen.
2. Anordnung zur Durchführung des Verfahrens nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Wobbel-Schaltung (13,14) eine Integrierschaltung (14-1,14-V5#14-4) für die Integrierung der Ausgangssignale eines frei kippenden Multivibrators (I), welcher für die Erzeugung der Impulse mit den gewünsch-

409841/028b

- 12 -

-IP-

ten Abständen verwendet wird, einen von Hand betätigbaren Steuerschalter (13)* welcher mit der Integrierschaltung (14-1, 14-3*14-4) zur Herabsetzung von deren Zeitkonstante verbunden ist, und eine Zenerdiode (14-2) für die Umformung der Ausgangssignale der Integrierschaltung (l4-l,l4-3,l4-4) in die Empfangs-Gatt erimpul se (w^) mittels Abschneiden der Ausgangssignale enthält.
3. Anordnung zur Durchführung des Verfahrens nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Wobbel-Schaltung (13*14) eine Integrierschaltung (14-1,14-3*14-4) für die Integrierung der AusgangssignaIe eines frei" ' kippenden Multivibrators (1), welcher für die Erzeugung der Impulse mit den gewünschten Abständen verwendet wird, einen elektronischen Schalter (13-I), welcher mit der Integrierschaltung (14-1,14-3*14-4) zur Herabsetzung von deren Zeitkonstante verbunden ist, einen mit dem elektronischen Schalter (13-1) verbundenen astabilen Multivibrator (13-2) für die Betätigung des elektronischen Schalters (13-I) in gleichbleibenden Abständen, welche ausreichend grosser als die gewünschtefiAbstände sind, und eine mit der Integrierschaltung (14-1,14-3,14-4) verbundene Zenerdiode (14-2) für die Umformung der Ausgangssignale der Integrierschaltung in die Empfangs-Gatterimpulse (w-,) mittels Abschneiden der Ausgangssignale enthält.

A 098A 1 /02«b

Leers«e ite