DE2622190A1

DE2622190A1 - Wandleranordnung fuer einen adapter fuer einen ultraschall-bewegungsdetektor nach dem doppler-prinzip

Info

Publication number: DE2622190A1
Application number: DE19762622190
Authority: DE
Inventors: Egon Gelhard
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 1976-05-19
Filing date: 1976-05-19
Publication date: 1977-11-24
Also published as: JPS52142559A; IT1084696B; FR2352353A1

Description

PATENTANWÄLTE ZIPSE + HABERSACK Baden-Baden München

DlPU-INa. H.-J. HABERSACK
DIPL.-PHYS. E. ZIPSE

Telefon (O7221) 22487 Telegramme ATOMPATENT

LesslngstraQe 12

D-757O BADEN-BADEN Anmelder: GELHARD, Egon

5000 KÖLN 51, Mehlemer Str. 28

Wandleranordnung fUr einen Adapter fUr einen Ultraschall-Bewegungsdetektor nach dem Doppler-Prinzip

Die Erfindung betrifft eine Wandleranordnung fUr einen Adapter fUr einen Ultraschall-Bewegungsdetektor nach dem Doppler-Prinzip.

In der deutschen Patentanmeldung P ist ein Ultraschall-Bewegungsdetektor beschrieben, bei dem ein einziger Ultraschallwandler sowohl als Ultraschallsender als auch -empfänger

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dient. Der Sender- Empföngerwandler wandelt eine elektrische Wechselspannung in eine mechanische Schwingung um, wodurch eine akustische Welle abgestrahlt wird. Die von einem Objekt reflektierte akustische Welle trifft auf den Sender-Empfängerwandler. Wenn sich das Objekt bewegt, ist diese reflekt-ierte akustische Welle in ihrer Frequenz entsprechend dem Dopplerprinzip verschoben. Durch die reflektierte Schallwelle wird die Anregungsschwingung des Wandlers mit der reflektierten Schwingung amplitudenmoduliert, wobei die durch den Dopplereffekt hervorgerufene Amplitudenschwankung des Wandlers verstärkt und ausgewertet wird. Dabei werden an dem Ultraschallsender Ströme und Spannungen abgegriffen, die der Amplitude des Wandlers proportional sind. Hierbei kann auch mittels eines besonderen Amplitudenstellgliedes eine Amplitudenregelung durchgeführt werden.

Der beschriebene Ultraschall-Bewegungsdetektor eignet sich insbesondere für eine Objektsicherung,bei welcher der Wandler mit der erforderlichen Elektronik auch als Adapter bezeichnet im unmittelbaren Bereich eines zu sichernden Objektes angeordnet wird.

Bei den bisher bekannten Objektsicherungen, die nach dem oben genannten Dopplerprinzip arbeiten, zeigt sich jedoch der Nachteil, daß

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ohne besondere Vorkehrungen verhältnismäßig häufig Fehlalarme ausgelöst werden.

Die vorliegende Erfindung hat sich zur Aufgabe gestellt, eine Wandleranordnung der eingangs genannten Art ζυ schaffen, mit welcher Fehlalarme, beispielsweise durch bewegte Luftströme, Luftturbulenzen, direkte Reflexionen, hoch- und niederfrequente elektrische Störungen usw., praktisch vollständig ausgeschaltet werden.

Zur Lösung der gestellten Aufgabe wird eine Wandleranordnung für einen Adapter für einen Ultraschall-Bewegungsdetektor nach dem Dopplerprinzip, bei welchem der Wandler sowohl Ultraschallsender als auch -empfänger ist, der mittels eines Oszillators erregt wird und das durch das bewegte Objekt reflektierte, in der Frequenz verschobene Signal aufnimmt, welches über eine Verstärkeranordnung mit Amplitudenregelung der Auswertung zugeführt wird, vorgeschlagen, welche dadurch gekennzeichnet ist, daß zwei parallel geschaltete Wandler derart in einem, insbesondere rechten Winkel zueinander in einem mit entsprechenden Abschrägungen oder Rundungen versehenen metallisch abschirmenden Gehäuse angeordnet sind, daß bei horizontaler oder lotrechter Anordnung des Gehäuses die Strahlungskeulen der Ultraschallwandler nicht senkrecht auf lotrechte und/oder

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horizontale Flächen bzw. Wände fallen.

Gemäß einer besonderen Ausführungsform ist das metallische Gehäuse trapezförmig ausgebildet, wobei an den zwei Schrägflächen je ein Ultraschallwandler angeordnet ist und wobei das Gehäuse durch eine metallische Trennwand eine Abschirmkammer aufweist, in welcher Durchführungskondensatoren für die Zuleitung zum Adapter und Drosselspulen vorgesehen sind.

Anhand der Zeichnungen soll der Gegenstand der Erfindung näher erläutert werden.

In den Zeichnungen zeigt

Fig. 1 eine Schaltungsanordnung des Adapters mit den beiden Ultraschallwandlern gemäß der Erfindung, mit deren Hilfe das Funktionsprinzip verdeutlicht werden soll.

Fig. 2 zeigt die mechanische Ausführungsform der Wandleranordnung in Frontansicht.

Fig. 3 zeigt die mechanische Ausführungsform der Wandleranordnung

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in Seitenansicht.

Zur Funktion des Wandlers gemäß der Erfindung wird zunächst auf Fig. 1 Bezug genomnen. Die von dem Oszillator 1 mit dem integrierten Verstärker erzeugte Ultraschallfrequenz wird zwei piezoelektrischen Ultraschallwandlern 2 zugeführt und von dort abgestrahlt. Die akustische Abstrahlung erfolgt in einem verhältnismäßig schwachen Kegel. Zur Erfassung von zwei Punkten und zur Erzeugung einer günstigen Reflex-ionsstrahlung sind zwei Wandler in einem Adapter vorgesehen, die parallel an den Oszillator geschaltet sind.

Bewegte Objekte innerhalb der begrenzten Strahlungskeulen der Wandler erzeugen durch Reflex-ion eine von der Größe, Geschwindigkeit und Richtung abhängende Modulationsfrequenz, die im Demodulator 3 gleichgerichtet wird. Nach Gleichrichtung wird die Modulationsfrequenz in den Verstärkern 4 und 5 verstärkt und an den Ausgang zur Auswertung weitergegeben. Die Rückkopplung des Oszillators wird durch einen Transistor 9 geregelt. Dieser Transistor arbeitet als Ableitwiderstand und wird vom Verstärker 5, der als Regelspannungsverstärker arbeitet, angesteuert. Ein Kondensator 6 dient als Zeitkonstante im Gegenkopplungszweig des Regelverstärkers und verhindert, daß Amplitudenschwankungen, welche ausgewertet werden sollen, ausgeregelt werden.

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Dagegen werden Temperaturschwankungen oder sonstige langsam verlaufende Umgebungseinflüsse, z.B. veränderte stehende Reflexionen, ausgeregelt. Die Versorg-ungsspannung wird durch eine Stabilisierung stabilisiert.

Es hat sich nun gezeigt, daß bei direkten Reflex-ionen, d.h. Reflex-ionen von Wänden, die parallel zur Oberfläche der Wandler verlaufen, Fehlalarme bereits bei Luftzugbewegungen zwischen dem zu überwachenden Objekt und dem Wandler auftreten. Außerdem ist die Objektsicherung bei nur einem Wandler durch einen verhältnismäßig nicht sehr günstigen Reflex-ionsverlauf nicht in jedem Fall befriedigend. Außerdem wurden elektrische Störeinflüsse von außen auf den Wandler bzw. die elektronischen Teile des Adapters beobachtet, die ebenfalls zu Fehlalarmen führten.

Um diese Nachteile zu beseitigen,werden zwei parallel geschaltete Wandler 2 innerhalb eines metallisch abschirmenden Gehäuses, insbesondere in einem rechten Winkelc*,zueinander angeordnet. Das trapezförmig ausgebildete Gehäuse 8 weist dann zwei Abschrägungen 9 auf, in deren Flächen die Abstrahlmembrane der Wandler liegen.

Ein abgestrahlter Strahl 10 der Strahlungskeule trifft bei horizon-

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taler Anordnung des Gehäuses 8 auf einer Unterlage 11 nicht senk recht auf die Seitenwände 12 und eine gegebenenfalls horizontal verlaufende Fläche 13 auf. Selbstverständlich kann das Gehäuse 8 auch lotrecht angeordnet werden, wobei sich die gleichen Verhältnisse dann um 90 verdreht ergeben. Durch die besondere Anordnung der Wandler wird eine günstige Reflex-ionsstrahlung auf dieselben erzielt, wobei jedoch eine direkte, d.h. unmittelbare, Reflex-ion einer parallel zur Wandleroberfläche verlaufenden Fläche ausgeschaltet wird. Damit werden

Fehlalarme durch Luftzugbewegungen weitgehend ausgeschaltet.

Durch das abschirmende Gehäuse 8 werden auch elektrische Einflüsse weitgehend verhindert, jedoch ist es zur Verbesserung des Adapters gegen elektrische Störungen von außen vorteilhaft, in dem Gehäuse eine metallische Trennwand 14 zur Bildung einer Kammer 15 vorzusehen, in welcher mehrere Durchführungskondensatoren 16 für die Stromzuführung und den Ausgang für die Auswertung des Signals angeordnet sind. Ferner sind in der Kammer 15 Drosselspulen 17 angeordnet, die zur weiteren Eliminierung der genannten Störungen dienen. Der Adapter kann über ein oder mehrere elektrisch abgeschirmte Kabel mit der eigentlichen Auswerfvorrichtung verbunden werden.

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Selbstverständlich ist das dargestellte metallisch abschirmende Gehäuse nicht auf die gezeigte Ausführungsfortn begrenzt. Vielmehr kann auch eine andere Form gewählt werden, wobei bei gleicher Anordnung der Wandler 2 Abrundungen vorgesehen sein können bzw. das Gehäuse beispielsweise kreisrund ausgebildet wird.

Die erfindungsgemäße Wandleranordnung weist noch den besonderen Vorteil auf, daß im Gegensatz zu anderen Ultraschall-ZweiwGndlersystemen, die auch im "scharf-geschalteten Zustand problemlos abgedeckt werden können, ohne daß dabei oder dadurch Alarm ausgelöst wird, bei der Anordnung gemäß der Erfindung ein "Zudecken" des Ultraschallsenders und -empfängers ohne eine Alarmauslösung nicht möglich ist.

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Leerseite

Claims

GELHARD, Egon

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Patent an s prü ehe

Wandleranordnung für einen Adapter für einen Ultraschall-Bewegungsdetektor nach dem Dopplerprinzip, bei welchem der Wandler sowohl Ultraschallsender als auch -empfänger ist, der mittels eines Oszillators erregt wird und das durch das bewegte Objekt reflektierte, in der Frequenz verschobene Signal aufnimmt, welches über eine Verstärkeranordnung mit Amplitudenregelung der Auswertung zugeführt w-ird, dadurch gekennzeichnet, daß zwei parallele Wandler derart in einem, insbesondere rechten Winkel zueinander in einem mit entsprechenden Abschrägungen oder Rundungen versehenen metallisch abschirmenden Gehäuse angeordnet sind,, daß bei horizontaler oder lotrechter Anordnung des Gehäuses die Strahlungskeulen der Ultraschallwandler nicht senkrecht auf lotrechte und/oder horizontale Flächen bzw. Wände fallen.
2. Wandleranordnung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das metallische Gehäuse trapezförmig ausgebildet ist, wobei die beiden Seitenflächen des Trapezes im rechten Winkel zueinander angeordnet sind und in den Seitenflächen die beiden Wandler befestigt sind und im Gehäuse durch eine metallische Trennwand eine

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ORIGINAL INSPECTED

Kammer gebildet wird, welche die Durchführungskondensatoren für die Zuleitungen zum Adapter und Drosselspulen aufweist.
3. Wandleranordnung nach Anspruch λ, dadurch gekennzeichnet, daß das metallische Gehäuse rund ausgebildet ist bzw. Abrundungen aufweist.

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