DE2755556B2 - Vorrichtung zur berührungslosen Abstandmessung - Google Patents
Vorrichtung zur berührungslosen AbstandmessungInfo
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Description
Die Erfindung betrifft eine Vorrjhtung zur beruh- js
rungslosen Abstandmessung im Abstandbereich einige Zentimeter bis zu einigen 10 Metern, mit Gehäuse im
Taschenformat, das einen im Ultraschallbereich arbeitenden Kurzzeit-Impulssender und einen zugeordneten
Empfänger sowie eine mit dem Sender und Empfänger zusammenwirkende Laufzeitmeßeinrichtung enthält,
die gesteuert vom Empfänger abschaltbar ist und der ein mehrstelliges digitales Anzeigefeld am Gehäuse zugeordnet
ist, wobei der Empfänger einen das Abschalten der Laufzeitmeßeinrichtung steuernden Empfangsverstärker
aufweist
Eine derartige Vorrichtung ist aus der DE-OS 25 15 087 bekannt Dieses Meßgerät, das im Ultraschallbereich
arbeitet weist ein vergleichsweise ausgedehntes Schallfeld auf, weil der in dem Taschengerät untergebrachte
Schallsender im Vergleich zur Wellenlänge des Schallfeldes kleine Abmessungen hat Daher können
Störechos von seitlich nahe an der Meßstrecke liegenden Gegenständen den Empfänger zum Ansprechen
bringen und Fehlmessungen verursachen.
Aufgabe der Erfindung ist die Ausschaltung von Störechos, die von Objekten ausgehen, die sich
zwischen dem Schallsender und dem eigentlichen Meßobjekt befinden oder die seitlich von der Hauptachse
des Sendestrahls liegen.
Diese Aufgabe wird nach der Erfindung dadurch gelöst, daß ein Zeitglied dem Empfangsverstärker
zugeordnet ist, durch dessen Steuerung die Ansprechempfindlichkeit zeitverzögert gegenüber dem Aussenden
des Sendeimpulses auf den Betriebswert ansteigt.
Durch die zeitverzögerte Einschaltung der Ansprechempfindlichkeit erreicht man, daß die vor dem
Reflexionsimpuls des Meßobjektes eintreffenden Störjmpnlse nicht zur Auslösung der Lwfzeitmeßejnrich·
tung fßhren können. Infolgedessen treten auch keine
Fehlmessungen auf,
Pa, nur solche Störecbos, die frther als das Nfeßecho
eintreffen, zum vorzeitigen Abschalten der Laufzeitmeßeinrichtung führen können, kann durch entsprechende
Bemessung des Zeitverzuges dafür gesorgt
werden, daß solche Störechos nicht zum Abschalten der Laufzeitmeßeinrichtung fuhren. Gleichzeitig wrd dadurch
vermieden, daß selbst bei einem verhältnismäßig starken Sendeimpuls dieser unmittelbar vom Sender auf
einen im engen Abstand seitlich daneben angeordneten Empfänger überspringt und so die Laufzeitmeßeinrichtung
praktisch mit dem Aussenden des Meßimpuls
wieder abschaltet
In einer Ausgestaltung dieses Merkmals ist der Empfängerverstärker derart ausgelegt oder gesteuert,
daß die Ansprechempfindlichkeit des Empfängers nach dem Einschalten des Verstärkers während einer
bestimmten Zeitspanne bis zu dem Betriebswert hin ansteigt, wobei die Laufzeitmeßvorrichtung über den
Verstärker nur nach Überschreiten einer bestimmten Größe des Verstärkerausgangssignals abschaltbar ist
Da dieses Verstärkerausgangssignal abhängig von der Stärke des am Empfänger ankommenden Echos und
von dem Verstärkungsgrad des Verstärkers ist kann man durch entsprechende Wahl der Zeitspanne, die
nach dem Einschalten des Verstärkers bis zum Erreichen des maximalen Verstärkungsgrades verstreicht,
erreichen, daß ein aus kurzen Entfernungen reflektiertes und damit verhältnismäßig starkes Echo zu
einem Zeitpunkt beim Empfänger ankommt in welchem dieser noch nicht seine volle Ansprechempfindlichkeit
erreicht hat Andererseits trifft ein aus größeren Entfernungen reflektiertes und damit schwaches Echo
aufgrund der größeren Laufzeit auf einen empfindlicher gemachten Empfänger auf, so daß die Werte des
Ausgangssignals des Verstärkers für kleinere und größere Meßstrecken weitgehend aneinander angeglichen
werden können. Andererseits hutvn Störechos, da
sie von einer Seitenabstrahlung des vom Sender ausgesendeten Impulses herrühren, beim Ankommen
am Empfänger eine geringere Schallstärke als ein Echo aus einer Schallabstrahlung im Bereich der Achse des
sich ausbreitenden Schallfeldes, so daß durch entsprechende Wahl des Anstiegs der Ansprechempfindlichkeit
und der Größe der Schwelle, welche das Verstärkerausgangssignal zum Abschalten der Laufzeitmeßeinrichtung
durchläßt daffir gesorgt werden kann, daß die Schallstärke des Störechos nicht ausreicht ein für das
Abschalten der Laufzeitmeßeinrichtung ausreichendes Verstärkerausgangssignal zu erzeugen.
Zusätzlich oder alternativ zu dem allmählichen, vorzugsweise linearen Anstieg der Ansprechempfind'
lichkeit des Empfängers kann in weiterer Ausgestaltung der Erfindung der Verstärker abhängig von der
Steuerung des Zeitgliedes verzögert einschaltbar sein. Hierdurch insbesondere wird eine direkte Koppelung
des Empfängers mit dem Sender vermieden, so daß keine Fehlmessungen dadurch entstehen können.
Hierbei kann in der bevorzugten Lösung das Zeitglied mittels eines Meßbereichsschalters von einer geringen
Einschaltverzögerung im Nahmeßbereich auf eine größere Einschaltverzögerung im Fernmeßbereich
umschaltbar sein. Wenn man beispielsweise eine Einschaltverzögerung im Nahmeßbereich von etwa
3 Millisekunden nach dem Sendebeginn vorsieht, entspricht dies einem Ausbreitungsweg von etwa 1 m, so
daß Meßentfernungen größer eis 0,5 m gemessen
werden können. Die Einschaltverzögerung Wr ^m
Fernmeßbereicb kann hierbei beispielsweise etwa 12 Millisekunden betragen, was einer Meßentfernung
von etwa 2 m entspricht. Dadurch sind Störechos, welche aus emem kürzeren Abstand am Empfinger
eintreffen, Wr die Beeinflussung des Meßergebnisses wirkungslos gemacht. Außerdem ist durch die Verwendung der Einschaltverzögerung des Verstärkers eine
Messung auch beispielsweise durch einen Maschendrahtzaun oder dergl. hindurch möglich.
Für die Einschaltverzögerung des Verstärkers kann man solche Zeitglieder verwenden, welche fest auf einen
bestimmten Zeitverzug ausgelegt sind. Eine andere und hier bevorzugte Möglichkeit besteht jedoch darin, die
Größe des Zeitverzuges in Abhängigkeit davon zu steuern, daß die Sendeleistung des Senders nach dem
Aussenden,des Schallimpulses bis auf einen bestimmten
Wert abgeklungen ist Wenn dieser Abklingwert hinreichend klein ist, um ein direktes Koppeln des
Empfängers mit dem Sender zuverlässig auszuschließen, können dadurch hervorgerufene Fehlmessungen auch
bei von Messung zu Messung schwankender Niaximalleistung des Senders zuverlässig ausgeschaltet werden.
Die Erfindung wird nachstehend anhand von Ausführungsformen erläutert, welche aus der Zeichnung
ersichtlich sind. In der Zeichnung zeigt
F i g. 1 eine Draufsicht auf ein erfindungsgemäßes Abstands-Meßgerät mit einbezogenem elektronischem
Taschenrechner,
Fig.2 einen Schnitt gemäß der Linie U-II in Fig. 1
und
Fig.3 einen Schaltplan für den Sender- und
Empfängerteil des Meßgeräts aus F i g. 1.
Bei dem aus F i g. 1 ersichtlichen Gerät sind in einem «
gemeinsamen Gehäuse 1 im Westentaschenformat ein mit Ultraschall arbeitendes Abstands-Meßgerät mit
einem mehrstelligen digitalen Anzeigefeld 2 und ein elektronischer Taschenrechner mit einem gesonderten
digitalen Anzeigefeld 3 als Baueinheit untergebracht Auf der Breitseite des Gehäuses 1 sind ein Ein-Aus-Schalter
5 des Rechtiers und unterhalb des Tastenfeldes 4 ein Meßschalter 6 für das Meßgerät untergebracht
An der vorderen Stirnseite des Gehäuses 1 sitzt links
ein Ultraschall-Sender 7 und rechts ein daran angepaß- « ter Schallempfänger 8. Durch Betätigen des Meßschalters
6 wird durch den Sender 7 ein Ultraschallimpuls ausgesendet, an einem Meßobjekt reflektiert und am
Empfänger 8 empfangen. Die in dem Gehäuse untergebrachte Laufzeitmeßeinrichtung mißt die Laufzeit
des Meßsignals bis zum Empfangen am Empfänger 8 und bringt auf dem Anzeigefeld 2 einen Zahlenwert
zur Anzeige, welcher dem halben Laufweg des Meßsignals vom Sender 7 bis zum Meßobjekt und
zurück zum Empfänger 8 entspricht Dieses Meßergebnis ist auf eine gehäusefeste Bezugslinie bezogen,
welche bei dem Meßgerät nach Fig. 1 in der dem Sender und Empfänger abgewendeten Stirnfläche des
Gehäuses 1 liegt, welche als Anlagefläche 3 gestaltet ist, mit welcher das Gerät für die Messung des Abstandes m>
zwischen zwei Meßobjekten gegen das eine Meßobjekt, beispielsweise eine Wand, gehalten wird.
Der Rechner und das Meßgerät arbeiten mit einer gemeinsamen, in dem Gehäuse 1 untergebrachten
Batterie 10, welche schematisch in F i g. 3 eingetragen ist. Außerdem sind aus Fig.3 die elektronischen
Sender- und Empfänger-Schaltungen ersichtlich, FQr die
einzelnen elektronischen Elemente in den hier gezeigten Schaltungen sind die dafür üblichen Symbole
verwendet, so daß auf ihre Erläuterung hier im einzelnen verzichtet werden kann.
Von der Batterie 10 geht ein Zweig Äzum Rechenteil,
während ein anderer Leitungszweig über den Meßschalter
6 läuft und hinter diesem sich seinerseits auf zwei Anschlüsse unterschiedlicher Ausgangsspannung a und
b verzweigt
Zur Senderschaltung 11 gehört eine Startverzögerungsschaltung 12 und eine Einschaltsteuerung 13. Die
Startverzögerungsschaltung 12 hat den Zweck, für einen definierten Anfang des Senderimpulses und damit einen
definierten Startimpuls für die Laufzeitmeßeinrichtung zu sorgen, welcher am Ausgang A der Startverzögerungsschaltung
12 erscheint Diese Schaltung ist hier so ausgelegt, daß über das Zeitglied <
14 nach etwa 0,3 Sekunden die Triggerschwelle erreicht wird und am
Ausgang des Verstärkers 15 die Nenn-Spannung auftritt, welche einerseits zur Empfängerschaltung 17,
andererseits zur Einschaiisteuerung 13 fcs Senders 7
geht Gleichzeitig erscheint auch am Ausgang A des Gliedes 16 der Nennpegel zum Starten der Laufzeitmeßeinrichtung.
Der Schallsender 7 wird vom Sender-Generator 19 betrieben, welcher jedoch vom Transistor 20 der
Einschaltsteuerung 13 am Arbeiten gehindert wird, solange der Transistor 20 voll geöffnet ist Nach dem
Erscheinen des Signals am Ausgang des Verstärkers 15 wird über entsprechende Trigger der Einschaltsteuerung
53 ein 0,2 ms dauerndes Signal an den Transistor 20 angelegt, durch welches dieser voll gesperrt wird, so daß
der Sender-Generator 19 ein 0,2 ms dauerndes Impulsbündel der Frequenz f=40 kHz erzeugt Dieses
Impulsbündel wird im Transistor 21 verstärkt und über einen Transformator zur Sendekapsel 7 gegeben,
weiche mit einem Widerstand 22 bedämpft ist, damit Nachschwingungen des Senders 7 verkürzt wsrder. Die
Frequenz des Sender-Generators 19 ist über den Trimmwiderstand 23 einstellbar.
Daz, am Ausgang des Verstärkers 15 der Startverzögerungsschaltung
12 erscheinende Signal wird außerdem an eine der Empfängerschaltung 17 vorgeschaltete
Verzögerungsschaltung 18 gegeben, durch welche das Ansprechen der Empfängerschaltung solange verzögert
wird, wie der Sender 7 arbeitet Hierzu gelangt der Eingangsimpuls der Verzögerungsschaltung 18 über den
Widerstand 24 zum Kondensator 25, der nun aufgeladen wird. Nach dem Ablaufen der Ladezeit, weiche durch
Zuschalten des Kondensators 27 mittels des Meßbereichschalters 28 vergrößert werden kann, erscheint
am Ausgang des Triggers 26 eine Spannung, durch welche der Kondensator des nachgeschalteten Zeitgliedes
29 aufgeladen wird, so daß am Ausgang des Zeitgliedes 29 die Spannung etwa linear mit der Zeit
ansteigt Entsprechend diesem Spannungsanstieg steigt die Verstärkung des dem Empfänger 8 nachgeschalteten
Transistors 30 an.
Der Verstärker Jl des Empfängers 8 hat als Eingangsstufe einen rauscharmen FET-Transistor 32,
weicher optimal angepaßt ist Die weitere Verstärkung erfolgt über zwei Silizium-Transistoren 33 und 30.
Anschließend erfolgt eine Demodulation und Gleichspannungsverstärkung.
Der Ausgang β der Empfängerschaltung 17 geht zur Laufzeiimeßrichtung.
Claims (3)
- Patentansprüche;J, Vorrichtung zur berührungslosen Abstandme«- 5wng im Abstandbereich, einige Zentimeter bis zu einigen to Metern, mit Gehäuse in? Taschenformat, das einen im Ultraschallbereich arbeitenden Kurzzeit-Impulssender und einen zugeordneten Empfänger sowie eine mit dem Sender und Empfänger zusammenwirkende Laufzeitmeßeinrichtung enthält, die gesteuert vom Empfänger abschaltbar ist und der ein mehrstelliges digitales Anzeigefeld am Gehäuse zugeordnet ist, wobei der Empfänger einen das Abschalten der Laufzeitmeßeinrichtung steuernden Empfangsverstärker aufweist, dadurch gekennzeichnet, daß ein Zeitglied (24,25,26,29) dam Empfangsverstärker (17) zugeordnet ist, durch dessen Steuerung die Ansprechempfindlichkeit zeitverzögert gegenüber dem Aussenden des Sendeimpulses auf den Betriebswert ansteigt
- 2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dfej} das Zeitglied (24, 25, 26, 27) mittels eines Meßbereichschalters (28) von einer geringen Einschaltverzögerung im Nahmeßbereich auf eine größere Einschaltverzögerung im Fernmeßbereich umschaltbar ist 2s
- 3. Vorrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß das Zeitglk'd auf das Abklingen der Sendeleistung des Senders auf einen bestimmten Bruchteil seiner Maximalleistung nach Einschalten des Verstärkers anspricht
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
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DE19772755556 DE2755556C3 (de) | 1977-12-13 | 1977-12-13 | Vorrichtung zur berührungslosen Abstandmessung |
Applications Claiming Priority (1)
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DE19772755556 DE2755556C3 (de) | 1977-12-13 | 1977-12-13 | Vorrichtung zur berührungslosen Abstandmessung |
Publications (3)
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DE2755556A1 DE2755556A1 (de) | 1979-06-21 |
DE2755556B2 true DE2755556B2 (de) | 1981-02-19 |
DE2755556C3 DE2755556C3 (de) | 1981-11-19 |
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ID=6026034
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
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DE19772755556 Expired DE2755556C3 (de) | 1977-12-13 | 1977-12-13 | Vorrichtung zur berührungslosen Abstandmessung |
Country Status (1)
Country | Link |
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DE (1) | DE2755556C3 (de) |
Cited By (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
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DE3405915A1 (de) * | 1984-02-18 | 1985-08-22 | Bayerische Motoren Werke AG, 8000 München | Schaltanordnung fuer einen ultraschall-entfernungsmesser |
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Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
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DE2515087C3 (de) * | 1975-04-07 | 1979-10-18 | Karl-Heinz Keuth Gmbh, 5414 Vallendar | Vorrichtung zur berührungslosen Bestimmung kurzer Abstände im Meßberich eines Maßbandes |
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1977
- 1977-12-13 DE DE19772755556 patent/DE2755556C3/de not_active Expired
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DE3405915A1 (de) * | 1984-02-18 | 1985-08-22 | Bayerische Motoren Werke AG, 8000 München | Schaltanordnung fuer einen ultraschall-entfernungsmesser |
Also Published As
Publication number | Publication date |
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DE2755556C3 (de) | 1981-11-19 |
DE2755556A1 (de) | 1979-06-21 |
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