DE2422878C2

DE2422878C2 - Anordnung zur Impulsregenerierung

Info

Publication number: DE2422878C2
Application number: DE2422878A
Authority: DE
Inventors: Kazuya Machida Tokio/Tokyo Hosoe; Seiichi Yokohama Kanagawa Matsumoto
Original assignee: Canon Inc
Current assignee: Canon Inc
Priority date: 1973-05-11
Filing date: 1974-05-11
Publication date: 1986-11-06
Also published as: DE2422878A1; US4016471A

Description

Die Erfindung betrifft eine Anordnung zur Impulsregenerierung mit einem Filter und mindestens einer dem Filter nachgeschalteten Pegeivergleichsschaltung, die insbesondere für eine Entfernungseinstelleinrichtung verwendbar sein soll.

Eine bekannte Anordnung dieser Art, die für ein Verfahren zum Massen oder Regeln der äußeren Abmessungen von Profilmaterial verwendbar ist (DE-AS 21 170), enthält ein RC-Glied, welches die Funktion eines Hochpaßfilters hat Dhs Ausgangssignal dieses Hochpaßfilters wird einer Vergleichsschaltung zugeführt. Mit dieser bekannten Anordnung ist es jedoch nicht möglich, den Pegel eines Eingangssignals mit einer gewünschten Frequenz festzustellen.

Es sind ferner bereits in Servosystemen oder dergleichen Steuersystemen verwendbare Vergleichsschaltungen bekannt, die beispielsweise eine Differenzverstärkerschaltung oder eine Schmitt-Triggerschaltung enthalten. Dabei ergeben sich jedoch im allgemeinen folgende grundsätzliche Schwierigkeiten:

(1) Bei nachzuweisenden Eingangssignalen, welche einen hoher, Rauschpegel aufweisen können, wird das Ausgangssignal der Anordnung vor allem durch die Rauschkomponenten beeinflußt, so daß fehlerhafte Ausgangssignal verursacht werden können.

(2) Wenn die Anordnung als Steuerschaltung verwendet wird, erfaßt sie unvermeidlich eine im Pegelbereich der Eingangssignale liegende, nicht empfindliche Kennlinie oder ein sogenanntes blindes Band, und zusätzlich hat die Hystereseerscheinung zur Folge, daß die Schwellenwerte des blinden Bandes in Abhängigkeit davon verschieden sind, ob der Pegel der Eingangssignale allmählich von einem niedrigeren zu einem höheren Pegel zunimmt, oder ob der Pegel der Eingangssignale einen niedrigeren Pegel von einem höheren Pegel aus erreicht, so daß der festgestellte und nachgewiesene Ausgang selbst mit fehlerhaften Komponenten vermischt ist.

(3) Bei Servosystemen, bei welchen der Antrieb eines in dem System vorgesehenen Gleichstrom-Servomotors durch impulsförmige Eingangssignale gesteuert wird, kann eine derartige, herkömmliche Anordnung nicht verwendet werden, da in einem

solchen Servosteuersystem der Pegel der Impulssignale festgestellt wird, um ein Ausgangssignal zu erzeugen, mit welchem dann der Servomotor angetrieben wird. Die Hauptursache für diese Fehler dürfte darin liegen, daß die herkömmliche Anordnung in der Grundausführung Differenzverstärker- oder Schmitt-Schaltungen aufweist, welche wie die vorerwähnten Schaltanordnungen und Vtfgleichsschaltungen verwendet werden, wodurch ein blindes Band und eine Hysteresekennlinie geschaffen wird, die insbesondere zu dem Fehler (3) führen.

Der Fehler (1) kann mittels einer herkömmlichen Filterschaltung beseitigt werden. Wenn jedoch in diesem Falle die Eingangssignale Impulse sind, wird infolge des Durchgangs der Impulse durch die Filterschaltung deren Impulsform zwei- bzw. mehrdeutig, so daß sich hierdurch wieder Fehler ergeben. Beispielsweise führt bei den in Verbindung mit dem Fehler (3) beschriebenen Servosystemen, bei welchen das sich ergebende Ausgangssignal zum Antrieb eines Servomotors verwendet wird, die Vermischung der Impulssignale zu einem fehlerhaften Betrieb des Motors. Infolgedessen muß die Filterschaltung so gewählt werden, daß sie ein schmales Frequenzband aufweist Ein derartiges schmales Bandfilter ist jedoch teuer und seine Verwendung in einem derartigen Servosteuersystem führt zu einem anderen Fehler, weil eine Eingangssignalfrequenz, welche die Filterschaltung durchläßt durch irgendeine Störung so geändert werden kann, daß das Servosystem nicht richtig arbeitet

Der zweite Fehler kann mittels einer zwischen die Anordnung und den Servomotor geschalteten Signalumsetzerschaltung beseitigt werden, durch welche ein Impulszug in ein Gleichstromsignal umgesetzt bzw. umgewandelt wird; der Einbau der Signalumsetzerschaltung erfordert jedoch zusätzliche Schaltungen.

Bei der Verwendung einer herkömmlichen Anordnung in Rückkopplungssteuerschaltungen für Servosysterne muß das Servosystem eine derartige dynamische Kennlinie haben, daß eine Entfernungsänderung des Zielgegenstandes mit einer vorbestimmten Genauigkeit ermittelt werden kann. Die bestehenden Servosysteme weisen jedoch verschiedene nichtlineare Faktoren auf; ihre dynamischen Kennlinien sind infolgedessen so kompliziert, daß, wenn das Servosystem sich einem ausgeglichenen Zustand nähert, instabile Betriebsweisen, beispielsweise in Form von Schwankungen und Einschwingvorgängen, an dem Servomotor durch das Ausgangssignal der Anordnung verursacht werden. Ferner können sich bei solchen Anordnungen, bei denen eine Demodulation von alternierenden Signalen zur Ableitung eines Gleichstromsignals erfolgt, fehlerhafte Ausgangssignale ergeben, wenn die Eingangssignale durch Rauschanteile bedingte Harmonische höherer Ordnung aufweisen, wodurch sich eine instabile Arbeitsweise des Servosystems und dadurch ein dem Fehler (1) entsprechender Fehler ergeben kann.

Es ist Aufgabe der Erfindung, eine Anordnung zur Impulsregenerierung der eingangs genannten Art zu schaffen, die auch Eingangssignale mit erheblichem Rauschanteil verarbeiten kann und insbesondere für eine Entfernungseinstelleinrichtung verwendbar ist. Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß durch den Gegenstand des Patentanspruchs gelöst.

Anhand der Zeichnung soll die Erfindung beispielsweise näher erläutert werden. Es zeigt

F i g. 1 ein Blockschaltbild zur Erläuterung des grund-

sätzlichen Aufbaus eines Ausführungsbeispiels gemäß der Erfindung:

F i g. 2 ein Schaltbild einer Anordnung gemäß der Erfindung;

F i g. 3 eine graphische Darstellung zur Erläuterung der Betriebsweise einer Anordnung gemäß der Erfindung;

Fig.4 ein Schaltbild eines abgewandelten Ausführungsbeispiels einer Anordnung gemäß der Erfindung; und

F i g. 5 ein Blockschaltbild einer Entfernungsmeßeinrichtung mit einer Anordnung gemäß der Erfindung.

In Fig. 1 ist eine bevorzugte Ausführungsfonn der Erfindung in Verbindung mit einem Pegelbestimmungssystem dargestellt Das System weist eine Vergleichsschaltung 1 für den Eingangspegel, ein Bandpaßfilter 2 und eine Vergleichsschaltung 3 für den Ausgangspegel auf. Impulssignale einer speziell ausgewählten Folgefrequenz, weiche Rauschkomponenten aufweisen kann, liegen an dem EingangsanschiuS / an. Die Eingangssignaie werden an einen der zwei Eingangsanschlüsse der Pegelvergleichsschaltung 1, beispielsweise eitrcs Differenzverstärkers angelegt, in welchem die Pegel der Eingangssignale mit einem Bezugspege! eines an den anderen Eingangsanschluß angelegten Potentials verglichen werden, um Ausgangssignale zu erzeugen, welche dieselbe Phase wie die Eingangssignaie haben. Die Ausgangssignale werden dem Bandpaßfilter 2 zugeleitet, dessen Mittenfrequenz bei der Bezugsfrequenz fs der Eingangsimpulssignale liegt Der Ausgang des Bandpaßfilters 2 wird an einen der zwei Eingangsanschlüsse der Vergleichsschaltung 3 angelegt, in welcher der Ausgangspegel mit einem Bezugspegel eines an den anderen Eingangsanschiuß angelegten Potentials verglichen wird, um an dem Aüsgangsanscftluß O einen stabilen Ausgang zu schaffen.

Bei dieser Anordnung wird somit nur der Eingangssignalpegel der Wiederholungsfrequenz erfaßt Die Eingangssignale enthalten Rauschsignale mit anderen Frequenzen gegenüber der Wiederholungsfrequenz fs neben dem Eingangssignal mit der Frequenz A-. Wenn der Pegel des Eingangssignales der Frequenz fs kleiner als der spezielle Pegelwert ist, ergibt sich als Ausgangssignal der Vergleichsschaltung 1 ein Signal mit dem vorbestimmten Pegel, wenn der Pegel der anderen Eingangssignale über dem im folgenden mit Vi bezeichneten speziellen Pegel liegt. Da der Ausgang über das Bandpaßfilter 2 zu der Vergleichsschaltung 3 geführt wird, wobei das Bandpaßfilter 2 eine solche Bandpaßcharakteristik hat, daß ein maximales Ausgangssignal erzeugt wird, wird der Ausgang des Bandpaßfilters 2 etwa gleich dem vorbestimmten Pegel Vc, wenn der Eingangssignalpegd der Frequenz fs über Vi liegt. Wenn jedoch der Pegel der Frequenz fs niedriger als Vi ist, wird eine andere Frequenz (Nebenfrequenz) im Bandpaßfilter abgeschnitten, auch wenn der Pegel dieser anderen Frequenz über Vj liegt, infolgedessen der Ausgang des Bandpaßfilters 2 einen Wert annimmt, der wesentlich kleiner als Vc ist. Der Bezugspegel der Vergleichsschaltung 3, der geringfügig kleiner als Vc ist, wird mit dem Ausgangssignal des Bandpaßfilters 2 verglichen. Wenn dann der Eingangssignalpegel mit der Frequenz fs größer als V₁ ist, liefert die Vergleichsschaltung 3 ein Signal mit yorbestimmtem Pegel, um anzuzeigen, daß der Pegel des Eingangssignales der Frequenz fs über dem Wert Vi liegt. Selbst wenn der Pegel der anderen Eingangssignale mit einer von der Frequenz fs abweichenden Frequen? größer als Vi ist, erzeugt die Vergleichsschaltung 3 kein Ausgangssignal, wenn der Pegel des Eingangssignales mit der Frequenz fs kleiner als Vi ist, wobei der Ausgang des Bandpaßfilters 2 wesentlich kleiner als Vc ist. weil somit der Ausgang des Bandpaßfilters 2 kleiner als der Bezugspegel der Vergleichsschaltung 3 ist, infolgedessen festgestellt werden kann, daß der Eingangspegel der Frequenz fs kleiner als V,ist
in F i g. 2 ist eine Ausführungsform einer Anordnung gemäß der Erfindung dargestellt weiche drei Schaltungsteile A, B und C aufweist Der Schaltungsteil A entspricht der Vergleichsschaltung 1 nach Fig. 1, der Teil B dem Bandpaßfilter 2 und der Teil C der Vergleichsschaltung 3. Die Impulssignale am Eingangsan-Schluß / liegen über eine Diode A an der Basis eines Transistors 7T₁ an, an welchen über einen Widerstand R₂ eine Vorspannung angelegt ist Der Transistor 7>i bildet zusammen mit einem weiteren Transistor 7>2, dessen Kollektor an Masse gesch.v>;t ist, einen Differenzverstärker. Der Kollektor des Trr-nsistors Tr\ ist über einen Widerstand Rj an Masse geschaltet und sein Emitter ist über einen Widerstand Ra an eine Spannungsquelle V angeschlossen. An die Basis des Transistors 7>2 ist über einen verstellbaren Abgriff ein Potentiometer Vri geschaltet und über zwei Widerstände Rs und Re eine Vorspannung angelegt Der Ausgang des Schaltungsteiles A am Widerstand A3 ist über eine Zeitkonstante, bestehend aus einem Widerstand Ri und einem Kondensator C₁, an die Basis eines NPN-Transistors To im Schaltungsteil B angelegt wobei der Emitter des Transistors Tr^ an Masse geschaltet ist

Zusätzlich zu der Zeitkonstantenschaltung weist der Schaltungsteil B einen an den Kollektor des Transistors 77-3 angeschlossenen Widerstand Rt, eine Klemmschaltüng mit CiHcHI ivOHucHSEtOr 02 UHu cTilcT LsiOuc Ly₂ sowie eine weitere Zeitkonstantenschaltung mit einem Kondensator C3 und einem Widerstand Rg auf. Der Ausgang des Schaltungsteiles B, der am Widerstand Rg erzeugt wird, wird an eine der beiden Basen eines Paares von zu einer Darlington-Schaltung geschalteten Transistoren 7"A und 7>5 angelegt, deren andere Basis, d. h. die Basis des Transistors Tr₅, an den verstellbaren Abgriff eines Potentiometers in Form eines veränderbaren Widerstandes VR₂ geschaltet ist; das Potentiometer weist ferner Widerstände /?n und Rt4 auf. Damit wird ein Bezugspegelpotential an die Basis des Transistors Tr% der Darlington-Schaltung angelegt. Der Ausgang am Widerstand A₁O, welcher zwischen den Kollektor des Transistors 7V₄ der Darlington-Schaltung und Masse geschaltet ist, wird über einen Widerstand R₁₂ der Bads eines Transistors Tr₆ zugeführt, dessen Emitter an Mas-S2 geschaltet ist, während sein Kollektor mit dem Ausgangsanschluß O verbunden ist.

Die Arbeitsweise der Schaltung nach F i g. 2 wird im folgenden erläutert. Es wird angenommen, daß festgestellt werden soll, ob der Pegel eines Eingangssignales bei der Frequenz Λ über einem Wert Vi liegt oder nicht. Eine positive Spannung mit einem Pegel, der mit dem Potentiometer VR\ auf den Wert Vi eingestellt wird, liegt an der Basis des Transistors Tr₂ des Scllaltungsteiles A. An den Anschluß 1 wird eine positive Impulssignalkette mit der Wiederholungsfrequenz fs angelegt und über eine Diodr A an die Basis des Transistors 77·| geführt. Neben dem Signal mit der Frequenz fs empfängt der Eingangsanschluß / andere Signale mit Frequenzen, die unterschiedlich gegenüber der Frequenz /5 sind. Wenn der Wert des Eingangssignales größer als V, ist, überschreitet der Poten'.ialpegel der Basiselektrode

den Bezugswert V₁, der dem Transistor Tr₂ zugeführt wird, und der Differenzverstärker wird umgeschaltet, so daß der Transistor 7h ein- und der Transistor Tri ausgeschaltet wird. Hierdurch wird ein vorbeütimmter Pegel Vc erzeugt. Die Ausgangsspannung Vc wird durch die Zeitkonstantenschaltung R₁ und C₁ an die Basis des Transistors Tr₃ des Schaltungsteiles B, d. It. des Bandpaßfilters 2 angelegt, wobei die Zeitkonütantenschaltung als Tiefpaßfilter dient. Der Ausgang des Transistors Tr₃ wird einer Lastschaltung zugeführt, die als Hochpaßfilter dient und einen Kondensator C₃ sowie eine Diode Ch aufweist; der Kondensator Ci wird über die Diode D₃ aufgeladen. Wenn sich die Durchlaßfreiquenz des Tiefpasses und des Hochpasses teilweise überlappen, ist es möglich, ein Bandpaßfilier zu erhalten, welches eine von der Dimensionierung des Bandpasses abhängige Mittenfrequenz maximal durchläßt. Die Charakteristik des Tiefpaßfilters ist s« eingestellt,

daß Frequenzen bis zu einer Frequenz fs + y^durch- !gelassen werden, wobei diese Frequenz höher ist als die Frequenz fs, während das Hochpaßfilter so eingestellt

ist, daß es Frequenzen über einer Frequenz fs —jdf durchläßt, wobei dieser Frequenzwert niedriger als die !Frequenz fs ist Damit ergibt sich ein Bandpaßfilter aus einem Tiefpaßfilter und einem Hochpaßfilter, dessen Kennlinie derart ist, daß die Frequenz /5 durchgelassen wird, während außerdem nur das Frequenzband

fs - y

fs< fs + y

im Durchlaßbereich liegt.

Eine geeignete Wahl der Kapazität des Kondensators Cj und des Wertes des Widerstandes Ra, welcher mit dem Kondensator C₃ verbunden ist, um die im Kondensator Cz aufgeladene Ladung zu entladen, ermöglicht es, daß die Schaltung eine abnehmende Impedanz bei zunehmender Wiederholungsfrequenz hat, die höher als die Wiederholungsfrequenz fs ist, so daß die Grenzfrequenz im oberen Frequenzbereich des Durchlaßbereiches erhöht wird.

Die durch das Bandpaßfilter B bzw. 2 hindurchgehenden Impulssignale erzeugen bei der Wiederholungsfrequenz der Eingangsimpulssignale ein maximales Ausgangssignal- Da das Ausgangssignal (vorbestimmter Pegel Vtydes Schaltungsteiles A, d. h. der Vergleichsschaltung 1, über das Bandpaßfilter 2 geführt wird, dessen Durchlaßbereich bei der Frequenz fs am größten ist, werden Signale, die andere Frequenzen als die Frequenz fs haben, gesperrt Wenn der Pegel des Eingangssignales mit der Frequenz fs über V\ liegt, wird ein Signal mit etwa dem Wert des vorbestimmten Pegels Vc bei der Frequenz fs erzeugt. In den Fällen, in welchen der Pegel der Eingangssignale für andere Frequenzen als für die Frequenz fs größer als V\ ist, wird ein Signal mit einem Pegel abgegeben, der wesentlich niedriger als der vorbestimmte Pegel Vc ist falls der Eingangssignalpegel für das Signal mit der Frequenz fs kleiner als V₁ ist

Das Ausgangssignal des Schaltungsteiles B, das an die Basis des Transistors Tr^ angelegt wird, wird auf einen Wert eingestellt der größer als die Ansprechschweüe des die Transistoren 7/4, Tr? enthaltenden Differenzverstärkers ist

Die Ausgangsspannung wird an eine der beiden Basen der Transistoren 7h» und T/5, die hohe Impedanz haben, angelegt, so daß der Pegel des Ausgangssignales des Schaltungsteiles θ mit einer Bezugssp&nnung verglichen wird, die an die jeweils andere Basis angelegt wird. Es wird ein Vergleichsausgangssignal am Widerstand Rio erzeugt, welcher zwischen den Kollektor des Transistors Trt, und Masse geschaltet ist.

Der Pegel der Bezugsspannung wird auf einen Wert eingestellt, der geringfügig niedriger als das maximale Ausgangssignal Vc ist, das von dem Schaltungsteil B erhalten wird Das sich durch den Vergleich ergebende Ausgangssignal wird somit nur dann erzeugt, wenn der Eingangssignalpegel der Frequenz fs höher als V₁ ist.

In Fig.3 sind Kurven dargestellt, welche die Betriebsweise bei der erfindungsgemäßen Pegelfeststel- lung wiedergeben. Die Kurve A ist ein Beispiel für die zeitliche Änderung der Wiederholungsfrequenz der Eingangsimpulssignale, welche am Eingang / zur Vergleichsschaltung i anliegen. Hierbei ist die Mittenfrequenz mit fs bezeichnet. Mit Af ist der Frequenzbereich angegeben, welcher dem Durchlaßbereich des Bandpaßfilters entspricht, wobei die Frequenz fs in der Mitte dieses Frequenzbereiches (Durchlaßbereich) liegt.

Eine Änderung der Ausgangsspannung des Bandpaßfilters entsprechend dem Schaltungsteil B mit der Zei*.

ist durch die Kurve δ dargestellt Mit Δ V ist der Bereich der Änderung der Ausgangsspannung bei einer Änderung d,u" Wiederholungsfrequenz im Bereich Af dargestellt. Eine Änderung der Ausgangsspannung der Vergleichsschaltung 3 abhängig von der Zeit ist durch die

Kurve Cwiedergegeben.

Die Bezugsspannung der Vergleichsschaltung 3 soll einen Wert '/ haben, und die Eingangssignale mit den

Frequenzen \'s ± γ Af sollen die Vergleichsschaltung 3

betriebsbereit machen, so daß am Kollektor des Ausgangstransistors Tr% eine Ausgangssnannung V₀ (Fig.3C) erzeugt wird. Liegt das Ausgangssignal des Bandpaßfilters über der Ansprechschwelle der Vergleichsschaltung 3 bzw. deren Differenzverstärker Tr*, Trs (wobei sich die Frequenz fs innerhalb des Bereichs Af ändern kann), so wird die Vergleichsschaltung 3 in Betrieb gesetzt Die Ansprechschwelle des Differenzverstärkers kann durch Änderung des Widerstandswertes des Widerstands V7?2 verändert werden. Wenn da- her die Eingangssignale am Anschluß / die Form von Impulsen haben, kann die Form der Ausgangssignale am Anschluß O ein Gleichstromsignal sein, wenn eine Filterschaltung verwendet wird. Dieses Gleichstromausgangssignal ist zur Steuerung eines Servomotors ver- wendbar.

F i g. 4 zeigt eine weitere Ausführungsform der Erfindung, bei der zwei F i g. 2 entsprechende Schaltungen symmetrisch hinsichtlich der an Masse geschalteten Leitung angeordnet sind, so daß die Anordnung nach Fig.4 sowohl auf positive als auch auf negative Eingangssignale anspricht Der in F i g. 4 über der Masseleitung angeordnete Schaltungsteil entspricht der Schaltung nach Fig.2 und spricht auf positive Signale an, während der unter der Masse- bzw. Erdungsleitung He gende Teil auf negative Signale anspricht wobei in die sem Schaltungsteil Transistoren mit anderem Leitungstyp sowie Dioden mit entgegengesetzter Durchlaßrichtung gegenüber der in F i g. 2 beschriebenen Schaltung verwendet wird. Im übrigen sind die Bauteile der Schal tung nach Fig.4, welche denen der Schaltung nach Fig.2 entsprechen, mit denselben Bezugszeichen versehen; die Arbeitsweise der Schaltung nach F i g. 4 entspricht derjenigen von F i g. 2.

F'ig. 5 zeigt ein Blockschaltbild einer Servoanordnung zum Messen der Entfernung oder der Lage eines Zielgegenstandes 20, wobei eine lichtprojizierende Einrichtung mit einer entsprechenden Projektionseinheit vorgesehen ist, um einen Lichtfleck auf den sich bewegenden Zielgegenstand 20 zu projizieren; der Lichtfleck kann beispielsweise mit einer bestimmten Frequenz moduliertes Licht nahe des Infrarotbereiches sein, um dadurch den Rauschabstand bezüglich des sichtbaren Lichtes zu vergrößern. Zur Aufnahme von Strahlenbündein, welche von dem Lichtfleck ausgehen, der von der Einrichtung 11 auf den sich bewegenden Zielgegenstand projiziert wird, ist eine lichtempfindliche Einrichtung 12 vorgesehen, welche ein entsprechendes Linsensystem und einen Sensor mit einer maximalen Empfindlichkeit in der Nähe des Infrarotbereiches aufweist. Als Sensor kann beispielsweise ein Silizium-Fotoelement vorgesehen sein. Außerdem ist ein Verstärker i3 mit einer hohen Verstärkung zur Verstärkung des Ausgangssignales der Einrichtung 12, eine Demodulationseinrichtung 14 mit einem Synchrondetektor, eine Pegeldetektorschaltung 15, die im einzelnen noch beschrieben wird, ein Servoverstärker 16 zur Steuerung des Servomotors, eine Unierseizungseinheit 18 zur Untersetzung der Drehzahl des Servomotors 17 und eine Anzeigeeinrichtung 19 vorgesehen, welche die festgestellte Lage oder Entfernung des Zielgegenstandes anzeigt.

Es wird angenommen, daß der Zielgegenstand in einer Entfernung L von der das Licht abgebenden Einrichtung 11 angeordnet ist, und ein Strahlenbündel, welches von dem auf den Zielgegenstand 20 projizieren Lichtfleck ausgeht, mittels der lichtempfindlichen Einrichtung 12 aufgenommen werden soll, welche in einem Abstand D von der lichtemittierenden Einrichtung 11 entfernt ist. Die Abweichung eines Bildes des Lichtflekkcs, welcher auf eine Stelle in der Nähe der Brennweite f des lichtempfindlichen, optischen Systemes fokussiert ist, von dessen optischer Achse kann durch die folgende Gleichung ausgedrückt werden:

40

ο — F ■ tan a = I ■ -j-

wobei λ der Winkel zwischen der Achse der lichtemittierenden bzw. Projektionseinrichtung und der Achse der lichtempfindlichen Einrichtung des optischen Systems ist, wobei sich deren Achsen in dem Lichtfleck schneiden.

Die Entfernung L des Zielgegenstandes wird durch Messen der Abweichung δ bestimmt Die Abweichung δ so gegenüber der optischen Achse wird als photoelektrischer Ausgang an der lichtempfindlichen Einrichtung festgestellt; der Ausgang wird dann mittels des Servoverstärkers 16 verstärkt, um dadurch den Antrieb des Servomotors 17 in der Weise zu steuern, daß die Abweichung δ durch die zwischengeschalteten, mit dem Servomotor 17 verbundenen Untersetzungseinheit auf Null verringert wird. Da die Untersetzungseinheit 18 mit dem Servomotor verbunden ist, der diesbezüglich und proportional zum Ausgang des Sensors einstellbar ist, zeigt die Anzeigeeinrichtung die ermittelte Entfernung zu dem Zielgegenstand 20 an. Die Bewegungsrichtung des Zielgegenstandes 20 kann dadurch bestimmt werden, daß Signale, welche rnii von der lichtabgebenden Einrichtung Il aus modulierten Signalen synchronisiert sind, dem Synchrondetektor 14 zugeführt werden, so daß die Entfernung des sich bewegenden Zielgegenstandes als Bewegungsgleichlauf dargestellt werden kann.

Die Pegelvergleichsschaluing 15 wird wiederholt mit positiven und negativen Impulsen angesteuert, welche die Ausgangssignale des Synchrondetektors 14 sind, um dadurch ein einer Sättigungskennlinie entsprechendes Ausgangssignal, beispielsweise ein Gleichstromsignal mit einem bestimmten Pegel, zu erzeugen. Infolgedessen wird von dem der Vergleichsschaltung 15 nachgeschalteten Servoverstärker 16 der Servomotor 17 mit einem konstanten Ausgangssignal betrieben. Der Servomotor, welcher in dem Servosystem eine Last darstellt, wird daher mit einer konstanten Drehzahl betrieben, wodurch die Übertragungsverzögerung des Servosystems verringert ist. Die Reduzierung der Übertragungsverzögerung führt zu Verringerungen bei der Hysterese und der Haftreibung, beispielsweise infolge des Rückstoßes der Getrieberäder des Untersetzungsmechanismus 18.

Ferner kann eine entsprechende Ansprechgeschwindigkeit durch Erhöhen der Modulationsfrequenz der Signale und durch Verringern der Zeitkonstanten der Zeitkonstantenschaltung erhalten werden, welche zum Integrieren des Ausganges des Synchrondetektors 14 verwendet wird. Wenn sich der Zielgegenstand 20 schnell bewegt, muß das Servosystem eine schnelle Ansprechzeit haben, damit die Entfernungsmeßeinrichtung der Bewegung des Zielgegenstandes folgen kann. Das System gemäß der Erfindung genügt einer dartigen Anforderung. Im allgemeinen weisen die von dem Zielgegenstand 20 reflektierten Lichtstrahlen Rauschkomponenten sowie Modulationssignale auf. Folglich ist auch am Ausgang des Synchrondetektors 14 ein hoher Anteil an Rauschkomponenten vorhanden. Gemäß der Erfindung können die Rauchkomponenten durch Einstellen der Pegelvergleichsschaltung auf einen Betriebszustand beseitigt werden, in welchem die festgestellte Spannung ein Maximum bei der Frequenz des modulierten Lichtes ist. Zusätzlich weist die Pegelvergleichsschaltung 15 einen wahlweise einstellbaren Steuerpegel auf, so daß die Pegelvergleichsschaltung nicht betriebsbereit ist, solange die Amplitude der wiederholt auftretenden Eingangsspannung an der Pegelvergleichsschaltung 15 in Abhängigkeit von dem Steuerpegel den vorbestimmten Bezugspegel übersteigt. Mit Hilfe des Bereiches, in welchem die Schaltung nicht betriebsbereit ist, wird in dem Servosystem eine Betriebsbandbreite geschaffen, deren Breite von den Widerstandswerten der veränderlichen Widerstände VRi, VR₂, VR₁' und VR₂ ¹ in Fig.4 abhängt.

Bei einem Servosystem ohne eine solche Bandbreite mü'sen besondere Kompensationseinrichtungen verwendet werden, sonst ist die Wahrscheinlichkeit, daß die Arbeitsweise, beispielsweise infolge von Schwankungen, instabil ist, größer, obwohl der Fehler in der Abweichung bzw. der Versetzung klein ist Umgekehrt nimmt bei zunehmender Bandbreite die Wahrscheinlichkeit ab, daß die Arbeitsweise instabil wird, trotz einer Zunahme des Abweichungsfehlers, so daß die Genauigkeit des Systems insgesamt kleiner wird. Infolgedessen hat das Servosystem mit einer Pegelvergleichsschaltung gemäß der Erfindung, in welcher die Betriebsbandbreite auf einen optimalen Wert eingestellt werden kann, eine zuverlässige und genaue Arbeitsweise bei einer sehr kurzen Ansprechzeit.

Hierzu 4 Blatt Zeichnungen

Claims

Patentanspruch:

Anordnung zur Impulsregeneriarung, insbesondere für eine Entfernungseinstelleinrichtung, mit einem Filter und mindestens einer dem Filter nachgeschalteten Pegelvergleichsschaltung, dadurch gekennzeichnet, daß das Filter durch ein Bandpaßfilter (2; B) gebildet ist, daß eine weitere dein Bandpaßfilter (2; B) vorgeschaltete Pegelvergleichsschaltung (1; A) vorgesehen ist, welche den Pegel des zu regenerierenden Signals (bei I) mit einem Referenzpegel vergleicht, und ein Ausgangssignal mit einem konstanten Pegel abgibt, wenn der Pegel des zu regenerierenden Eingangssignals größer als der vorbestimmte Referenzpegel ist, und daß das regenerierte Signal am Ausgang der dem Filter (2; B) nachgeschalteten Pegeivergleichsschaltung (3; C) abnehmbar is ä.