DE2452794B2 - Automatische Pegeleinstellschaltung für voreinstellbare IR-Puls-Überwachungsgerate mit getaktetem Empfänger - Google Patents

Automatische Pegeleinstellschaltung für voreinstellbare IR-Puls-Überwachungsgerate mit getaktetem Empfänger

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    • G01S17/04—Systems determining the presence of a target

Description

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Die Erfindung bezieht sich auf eine Schaltungsanordnung zur automatischen Pegeleinstellung für optische Sensoren mit gepulster Strahlung für voreinstellbare Überwachungsgeräte, bei denen mittels Veränderungen der Strahlungsverhältnisse zwischen einem gepulsten IR-Sender und einem in seiner Ausgangsamplitude einstellbaren entsprechend den Sendeimpulsen getakteten IR-Empfänger Alarmsignale ausgelöst werden und die einstellbare Empfängerausgangssignalspannung mit einer vom Sender abgeleiteten Referenzsignalspannung in einem mit der Pulsfrequenz des Senders getakteten Amplituden-Komparator verglichen wird, dem die Empfängerausgangssignalspannung und die einstellbare Referenzsignalspannung zugeführt werden.
Schaltungsanordnungen zur Pegeleinstellung des ho Empfängerausgangssignals von Hand für Überwachungsgeräte dieser Art sind bereits vorgeschlagen worden (deutsches Patent 24 03 052). Die Vorteile dieser damit ausgestatteten im wesentlichen aus Batterien betriebenen Geräte liegen in der großen tr> Einsatzmöglichkeit und Betriebssicherheit, insbesondere wegen der Vermeidung von Fehlalarmen nach der justierung des Gerätes.
Aufgabe der Erfindung ist es, die Voreinstellung bzw. Justierung zur Betriebsbereitschaft solcher Geräte zu verbessern und das »Scharfmachen« derartiger Geräte zu automatisieren, so daß bisher von Hand vorzunehmende Voreinstellungen entfallen.
Die Aufgabe wird dadurch gelöst, daß hinter dem Komparator ein Regelspannungsgenerator mit Integrierstufe für ein die Ausgangsamplitude des Empfängers regelndes Stellglied und eine Auswertelogikstufe geschaltet sind, an die der Alarmgeber und eine Abgleichanzeige angeschlossen sind.
Die bei der Aufstellung immer etwas Zeit und Geschicklichkeit erfordernde Voreinstellung entfällt, da das Gerät ca. 20 s nach der Einschaltung sofort betriebsbereit ist Femer wird die Langzeitstabilität verbessert, da sich langsame Änderungen der Geräte- und Umweltbedingungen nicht mehr auswirken können.
Die Zeichnung stellt ein Ausführungsbeispiel dar. Es zeigt
F i g. 1 ein Blockschaltbild,
F i g. 2 ein Blockschaltbild der Auswertelogikstufe,
F i g. 3 eine detailliertere Gesamtschaltung.
Nach F i g. 1 besteht der Sendeteil aus einer Multivibratorstufe 1, einer Pulsformerstufe 2 und einer IR-Lichtquelle 3, z. B. eine Lumineszenz- oder Laser-Diode. Mittels einer Optik 4 wird ein Strahl mit definiertem öffnungswinkel auf die reflektierende Szene 5 gerichtet Die Betriebsspannung BV des Gerätes wird aus Monozellen geliefert und ist durch einen Schalter Sch einschaltbar.
Von der IR-Lichtquelle 3 wird gleichzeitig eine Referenzsignalspannung A abgeleitet die einem getakteten Komparator 7 zugeführt wird, dessen anderer Eingang an einen Verstärker 8 im Empfängerteil für die von einer Empfangsdiode 9 mit davorliegender Optik 10 abgegebenen Spannungen angeschlossen ist.
Im Multivibrator 1 werden kurze Impulse erzeugt, die in Infrarotlichtimpulse umgewandelt werden. Dem von der Empfangsdiode 9 abgenommenen Signal wird ein direkt vom Sender abgeleitetes Signal aufaddiert. Hierdurch erreicht man, daß das Gerät sich auch dann abgleichen läßt, wenn es keine reflektierte Strahlung erhält, z. B. bei der Überwachung von öffnungen in längeren Wänden oder dergleichen, wobei das Überwachungsgerät längs dieser Wände aufgestellt wird.
Mit Hilfe eines Stellgliedes 6, z. B. realisiert durch einen Feldeffekttransistor, wird die Verstärkung so eingestellt, daS das verstärkte Signal B die gleiche Größe wie das direkt vom Sender abgenommene Referenzsignal A hat.
Der Komparator 7 ist über Leitung T getaktet und nur während der Sendeimpulsdauer eingeschaltet. Während dieser Zeit entstehen an seinem Ausgang A\ oder am Ausgang A2 Impulse, wenn das Eingangssignal B um einen gewissen Betrag (ca. 5 mV) kleiner oder größer als das Referenzsignal A ist. Beim Einschalten des Gerätes hat der Verstärker 8 seine volle Verstärkung. Sein Ausgangssignal Äist daher größer als das Referenzsignal A. Am Ausgang A2 des !Comparators 7 erscheinen Impulse von der Dauer und Phase der Sendeimpulse. Mit diesen Impulsen wird ein Regelspannungsgenerator 11 angesteuert und erzeugt eine Regelspannung, indem mit Hilfe einer Gleichrichterschaltung G/l ein Kondensator Cl aufgeladen wird (F ig. 3).
Die Regelspannung wirkt auf das Stellglied 6 und reduziert die Verstärkung. Der Abgleichvorgang ist beendet wenn das Ausgangssignai B des Verstärkers 8
bis auf die Größe des Referenzsignals A zurückgegangen ist. Am Ausgang Λ2 des !Comparators 7 erscheinen jetzt nur noch kürzere Impulse. Signal und Referenzimpulse decken sich nicht völlig. Durch diese kurzen Impulse wird so viel Ladung in den Kondensator C1 des Regelspannungsgenerators geliefert, wie über einen Entladewiderstand Ri abfließt. Das System befindet sich im Gleichgewicht
Die Auswertelogik (Fig.2) zeigt direkt nach Einschalten des Gt.'ätes am Ausgang eines Haltegüedes Hi eine logische »1«, die Abgleichanzeige 13 leuchtet, das UND-Gatter U ist gesperrt, es kann kein Alarm ausgelöst werden.
Die Impulse vom Ausgang /I2 des !Comparators 7 werden am Integrator 15, 15' aufintegriert, das is Ausgangssignal des Integrators überschreitet den Schwellenwert; der Ausgang des Haltegliedes Hi bleibt auf »1«. Nach Beendigung des Abgleichvorganges liefert der Ausgang A\ des !Comparators 7 nur noch verkürzt Impulse. Das Ausgangssignal des !Comparators überschreitet nun nicht mehr den Schwellenwert Nach der Haitezeit des Haitegiiedes Hi (ca. 2 —3 s) erlischt die Abgleichanzeige 13 und das über einen Inverter 16 angesteuerte UND-Gatter U wird freigegeben, das Gerät ist jetzt »scharf«.
Eine Wartezeit von ca. 2 — 3 s ist notwendig, weil der Abgleichvorgang nicht plötzlich beendet wird; das System braucht etwas Zeit, um sich zu stabilisieren.
Wenn im abgeglichenen Zustand die Impulse am Komparatoreingang langsam ihre Größe ändern, sei es durch Remissionsänderungen im »Gesichts«-feld oder durch Veränderungen im Gerät (Alterung, Temperaturdrift usw.), so werden die Impulse am Ausgang A2 des !Comparators 7 kürzer, wenn das Signal kleiner, oder länger, wenn das Signal größer wird. Hierdurch wird die Regelspannung kleiner oder größer, so daß sich der Gleichgewichtszustand wieder einstellen kann. Bei diesem Vorgang wird die Schwelle 15' am Ausgang des Integrators 15 nicht überschritten. Es wird kein Alarm ausgelöst.
Wenn da* Signal sich so stark ändert, daß die Änderung während einiger Sendeimpulsperiodenlängen nicht ausgeregelt werden kann, wird der Alarm ausgelöst. Am Ausgang A\ oder A-i des !Comparators 7 stehen in diesem Fall unverkürzte Impulse, die bewirken, daß der Schwellenwert am Ausgang der Integratorstufe 15 überschritten wiro. Da das Halteglied H1 etwas verzögert anspricht, ist das UND-Gatter U noch kurz geöffnet, so daß der Alarmgeber 14, z. B. eine durchdringende Hupe od. dgl, ausgelöst wird.
Die Alarmdauer kann durch Veränderung der Zeitkonstante eines Halteglied«« HI mit einem Trimmpotentiometer Pi eingestellt werden (F i g. 3).
Nach Alarmende gleicht sich das Gerät neu ab und ist dann wieder einsatzbereit bzw. betriebsbereit Die Blockierung und Deblockierung des Alarmgebers kann auch so eingerichtet werden, daß nach Beendigung des ersten Alarms sofort erneut Alarm, z. B. aus einer Lageveränderung des Überwachungsgerätes, resultiert, ohne erst die Voreinstellung abzuwarten.
Bei der aus F i g. 3 ersichtlichen Schaltungsanordnung liefert nach der Geräteeinschaltung über Schalter Sch ein Transistor-Multivibrator 7MVüber Transitorstufen Ti und T2, mit denen eine IR-Sende-Diode SD angesteuert wird, sehr kurze Impulse, so daß ein Strahl von sehr kurzen energiereichen Impulsen von unsichtbarem IR-Licht rhythmisch im Takte von z. B. 100 Hz entsteht. Von der Transitorstufe TI .-. erden gleichzeitig über Leitung TTaktirnpulse für zwei Differenzverstärker D1 und D 2 des !Comparators abgenommen. Mittels der Transistorstufe 7'2 wird dem von der IR-Err.pfangsdiode ID gelieferten Diodensignal ein aus dem Sender abgeleitetes Signal aufaddiert und das Referenzsignal A geliefert Der Empfangsverstärker besteht aus der Transistorstufe 7"3, dem Feldeffekttransistor TF und der Transistorstufe TA. Der Feldeffekttransistor TF wird an seiner Eingangselektrode, ar der gleichzeitig das Integrationsglied Cl, Ri liegt, durch den Regelspannungsgenerator 11 gesteuert Dieser bezieht seine Eingangsspannung vom Ausgang A2 des Differenzverstärkers D 2 und besteht aus einer Transistorstufe T5 mit nachfolgendem Gleichrichter CIi.
An die zusammengeschalteten Ausgänge A 1, A 2 der Differenzverstärker Di und D 2 ist die aus den Transistoren Γ6 und Tl bestehende Integratorstufe 15 mit Schwelle 15' geschaltet, der die eigentliche aus vier Gattern JX, /2, U, Ni mit den Haltegliedern Hl und H2 bestehende Auswenelogikstufe 12' folgt An das UND-Gatter U mit dem Halteglied H2 ist über die Transistorstufe TS und T9 der Alarmgeber 14 geschaltet, während die Abgleichanzeigediode ADüber den Inverter /2 und die Transistorstufen TlO und Γ11 am Halteglied H1 liegt.
Hierzu 3 Blatt Zeichnungen

Claims (4)

Patentansprüche:
1. Schaltungsanordnung zur automatischen Pegeleinstellung für optische Sensoren mit gepulster Strahlung für voreinstellbare Überwachungsgeräte, bei denen mittels Veränderungen der Strahlungsverhältnisse zwischen einem gepulsten Infrarot-Sender und einem in seiner Ausgangsamplitude einstellbaren entsprechend den Sendeimpulsen getakteten Infrarot-Empfänger Alarmsignale ausgelöst werden und die einstellbare Empfängerausgangssignalspannung mit einer vom Sender abgeleiteten Referenzsignalspannung in einem mit der Pulsfrequenz des Senders getakteten Amplituden-Komparator verglieben wird, dem die Empfängerausgangssignalspannung und die einstellbare Referenzsignalspannung zugeführt werden, dadurch gekennzeichnet, daß hinter dem Komparator (7) ein Regelspannungsgenerator (11) mit integrierstufe für ein die Ausgangsamplitude des Empfängers regelndes Stellglied (6) und eine Auswertelogikstufe (12) geschaltet sind, an die der Alarmgeber (14) und eine Abgleichanzeige (13) angeschlossen sind.
2. Schaltungsanordnung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Stellglied (6) aus einer Feldeffekttransistorstufe (TF) besteht, deren Hauptelektrodenstrecke zwischen zwei Transistorstufen fT3,T4) liegt
3. Schaltungsanordnung nach Anspruch 1 oder 2, M dadurch gekennzeichnet, daß der Regelspannungsgenerator (1;) aus einer Transistorstufe (15) mit nachfolgendem Gleichrichter (Cl 1) und Integrationsglied (R, Ci) besteht, das an den Steuereingang der Feldeffekttransistorstuie fTF'angeschlossen ist.
4. Schaltungsanordnung nach Anspruch 1 oder einem der folgenden, dadurch gekennzeichnet, daß die Auswertelogikstufe (12) aus einer Integratorstufe (15) mit Schwelle (15') und vier Gattern (J 1, JVl, 72, U) besteht, von denen zwei als Inverter (J \, /2) geschaltet und zwei mit Haltestufen (Hi) versehen sind.
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