DE2914549A1

DE2914549A1 - Ultrasonic rangefinder for camera - sends double pulse and checks echo format giving protection against interference

Info

Publication number: DE2914549A1
Application number: DE19792914549
Authority: DE
Inventors: Eduard Wagensonner; Karl Dipl Ing Dr Wagner
Original assignee: Agfa Gevaert AG
Current assignee: Agfa Gevaert AG
Priority date: 1979-04-10
Filing date: 1979-04-10
Publication date: 1980-10-23

Abstract

A 0 to 10m ultrasonic rangefinder for a camera transmits a pair of 1mS pulses spaced by 1mS. A 2 bit counter triggers a flip-flop on the second pulse to start a range measurement waveform. The received echo pulses are counted in another 2 bit counter and the second resets the flip-flop to end the range waveform. The duration of the waveform s measured by a 3 bit counter counting clock pulses. The counter state is decoded to determine which 1m zone the range lies in. The rangefinder is protected against interference by an auxiliary circuit which opens a 3mS gate when the first echo pulse is received. If the second echo pulse occurs during the gate, the measurement has been completed and the transmitter is turned off. If no second pulse occurs during the gate, the transmission is repeated.

Description

Eodiereinrichtunz für einen UltraschallentiernunzsmesserEoding device for an ultrasonic animal measuring meter

Die Erfindung bezieht sich auf eine Kodiereinrichtung für einen Ultraschallentfernungsmesser, der einen Ultraschallimpulse liefernden Ultraschallsender und eine Auswertschaltung für die vom Objekt reflektierten, über einen elektroakustischen Wandler aufgenommenen Impulse aufweist, wobei die Sendephase nicht länger als die minimale Gesamtlaufzeit eines Impulses für den gewünschten Entfernungsbereich ist.The invention relates to a coding device for an ultrasonic range finder, the ultrasonic transmitter delivering an ultrasonic pulse and an evaluation circuit for those reflected from the object, recorded via an electroacoustic transducer Has pulses, the transmission phase not being longer than the minimum total transit time of a pulse for the desired distance range.

Die Verwendung von Untralschallsendern für eine Entfernunsmessung ist aus der DE-PS 1 915 215 bekannt, wobei in der bckannten Anordnung zur Vermeidung von Fchlmessungen zwei nebeneinanderliegende akustische Stralrichthörner verwendet werden, die einen Konus mit einem Scheitelwinkel von 200 aufweisen und damit die Ausstrahlung der Impulse und den Empfang der Reflektionen auf einen engen Bereich begrenzen, der jeweils durch eines der beiden Strahlrichthörner vorgegeben ist. Das reflektierte Ultraschallsignal wird dabei in einen Impuls umgewandelt, dessen Impulsdauer der Objektentfernung entspricht.The use of ultrasonic transmitters for a distance measurement is known from DE-PS 1 915 215, in which case in the known arrangement to avoid Two acoustic horns lying next to one another are used for measurements that have a cone with an apex angle of 200 and thus the Transmission of the impulses and reception of the reflections in a narrow area limit, which is predetermined by one of the two beam horns. That reflected ultrasonic signal is converted into a pulse, whose pulse duration corresponds to the distance to the object.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, einen Ultraschallentfernungsmesser derart auszubilden, daß er aufgrund der ausgesandten Impulsform eine einwandfreie Unterscheidung des Meßsignals von einem Störsignal ermöglicht.The invention is based on the object of an ultrasonic range finder to be trained in such a way that it is flawless due to the transmitted pulse shape Differentiation of the measurement signal from an interfering signal enables.

Diese Aufgabe wird mit einer Kodiereinrichtung für einen Ultraschallentfernungsmesser der eingangs beschriebenen Art erfindungsgemäß gelöst, durch einen Ultraschallsender, der während der Sendepause zumindest ein Impulspaar aussendet, wovon der erste Impuls des Impulspaares ein Tor für eine vorgegebene Torzeit öffnet, die mindestens gleich der Länge der beiden Impulse plus dem Intervall zwischen den beiden Impulsen ist, und durch eine Auswertschaltung, die durch weiteres Aussenden von Impulspaaren die Messung solange fortsetzt, bis während der Torzeit zumindest ein weiterer Impuls ankommt, worauf erst hiernach die Impulslaufzeit ermittelt wird.This task is accomplished with a coding device for an ultrasonic range finder of the type described at the beginning, solved according to the invention, by an ultrasonic transmitter, which sends out at least one pair of pulses during the transmission pause, of which the first pulse of the pair of pulses opens a gate for a specified gate time that is at least equal to is the length of the two pulses plus the interval between the two pulses, and by an evaluation circuit, which by further sending out pairs of pulses the Measurement continues until at least one further pulse during the gate time arrives, whereupon the pulse transit time is determined only afterwards.

In weiterer Ausgestaltung der erfindungsgemässen Kodiereinrichtung weist diese folgende Bauelemente auf: (a) einen Taktgenerator, der über eine Torschaltung einerseits einen Ultraschallsender aufsteuert und andererseits einen ersten 2-Bit-Zähler ansteuert, (b) einen zweiten 2-Bit-Zähler, dem die vom elektroakustischen Wandler aufgenommenen Impulse nach Gleichrichtung und Impulsformung durch den Impulsformer zugeführt werden, (c) ein erstes Flip-Flop, dessen Eingang vom ersten 2-Bit-Zähler über eine Kodierschaltung gesetzt und dessen R-Eingang nach dem zweiten Impuls am zweiten 2-Bit-Zähler über eine Kodierschaltung rückgesetzt wird und dessen Ausgangssignal (A) ein Maß für die gemessene Entfernung darstellt, (d) ein Mono-Flop (9), dem die vom elektroakustischen Wandler aufgenommenen Impulse nach Gleichrichtung durch die Gleichrichter und Impuls formung durch den Impulsformer zugeführt werden und das über eine Torschaltung mit einem dritten 2-Bit-Zähler verbunden ist, der sich über eine Kodierschaltung und eine ODER-Schaltung zurückstellt, wobei die ODER-Schaltung mit einer ihrer beiden Eingänge über eine Einrichtung zur Erzeugung eines Nadelimpulses mit dem Ausgang des Mono-Flops verbunden ist, und (e) ein zweites Flip-Flop, dem der Rückstellimpuls des dritten 2-Bit-Zählers an seinem Rücksetzeingang zugeführt wird, während sein Setzeingang mit dem Ein/Aus-Schalter des Ultraschallentfernungsmessers verbunden ist.In a further embodiment of the coding device according to the invention it has the following components: (a) a clock generator that has a gate circuit on the one hand controls an ultrasonic transmitter and on the other hand a first 2-bit counter controls, (b) a second 2-bit counter to which the from the electroacoustic transducer recorded pulses after rectification and pulse shaping by the pulse shaper are supplied, (c) a first flip-flop, the input of which is from the first 2-bit counter set via a coding circuit and its R input after the second pulse on second 2-bit counter via a Coding circuit is reset and whose output signal (A) represents a measure of the measured distance, (d) a mono-flop (9) to which the impulses picked up by the electroacoustic transducer after rectification by the rectifier and pulse shaping by the pulse shaper and connected to a third 2-bit counter via a gate circuit which resets itself via a coding circuit and an OR circuit, wherein the OR circuit with one of its two inputs via a device for generating of a needle pulse is connected to the output of the mono-flop, and (e) a second Flip-flop to which the reset pulse of the third 2-bit counter is at its reset input while its set input with the on / off switch of the ultrasonic rangefinder connected is.

Die Erfindung ist im folgenden anhand eines in den Zeichnungen dargestellten Ausführungsbeispiels näher erläutert. Es zeigen: Fig. 1 ein Diagramm zur Erläuterung des Arbeitsprinzips der erfindungsgemässen Kodiereinrichtung, und Fig. 2 ein Schaltbild der erfindungsgemässen Kodiereinrichtung.The invention is illustrated below with reference to one in the drawings Embodiment explained in more detail. 1 shows an explanatory diagram of the working principle of the coding device according to the invention, and FIG. 2 shows a circuit diagram the coding device according to the invention.

Bei der erfindungsgemässen Kodiereinrichtung wird zur Ausschaltung von reflektierten Störsignalen statt eines einzelnen Impulses mindestens ein Impulspaar ausgesandt, das aus den in Fig. 1 dargestellten Impulsen a und b gebildet wird.In the coding device according to the invention, it is switched off of reflected interference signals, at least one pair of pulses instead of a single pulse emitted, which is formed from the pulses a and b shown in FIG.

Wird eine Meßdistanz des Entfernungsmessers von 1 bis 10 m zugrundegelegt, so bedeutet dies eine Gesamtlaufzeit t = 2.s, v wobei s die Distanz 1 m bzw. 10 m darstellt und V die Schallgeschwindigkeit von 333 m/min bedeutet. Somit ergibt sich tmin = 323 = 6 x 10-3 s max = y3 = 60 x 1o s.If a measuring distance of the range finder of 1 to 10 m is taken as a basis, so this means a total running time t = 2.s, v where s is the distance Represents 1 m or 10 m and V means the speed of sound of 333 m / min. This results in tmin = 323 = 6 x 10-3 s max = y3 = 60 x 1o s.

Damit die Abstrahlphase nicht mit dem zurückkehrenden Impuls bei kürzester Entfernung zusammenfällt, darf die Sendephase nicht länger als 6 ms sein. Um ein Störsignal vom Schallecho unterscheiden zu können, werden mittels der beschriebenen Kodiereinrichtung gemäß einer bevorzugten Ausführungsform während einer Dauer von 3 ms zwei Impulse a, b von je 1 ms Dauer ausgesendet. Ein ankommender Schallimpuls öffnet dabei eine Torschaltung für eine bestimmte Torzeit T, die der Summe der beiden Impulse a + b einschließlich des dazwischenliegenden Intervalls c entspricht. Folgt während dieser Torzeit kein zweiter Impuls, so stellt die Auswertelektronik einen Meßfehler fest und wiederholt durch weiteres Aussenden eines Impulspaares die Messung solange, bis schließlich während der Torzeit T ein zweiter Impuls ankommt.So that the radiation phase does not start with the returning pulse at the shortest Distance coincides, the transmission phase must not be longer than 6 ms. To a To be able to distinguish interfering signal from the sound echo, are described by means of the Coding device according to a preferred embodiment for a period of 3 ms two impulses a, b of 1 ms duration each are sent out. An incoming sound pulse opens a gate circuit for a certain gate time T, which is the sum of the two Pulses a + b including the interval c between them. Follows no second pulse during this gate time, the evaluation electronics will set one Fixed measurement error and repeats the measurement by sending another pair of pulses until a second pulse finally arrives during gate time T.

Erst wenn diese Bedingung erfüllt ist, wird die gemessene Zeit angezeigt. Tritt ein Störimpuls auf, so würde er nur dann nicht ermittelt werden, wenn er in seiner Länge und Phase gerade mit einem äer Impulse a und b zusammenfallen sollte, wofür nur eine geringe Wahrscheinlichkeit besteht.The measured time is only displayed when this condition is met. If a glitch occurs, it would only not be detected if it was in its length and phase should coincide with an outer impulse a and b, of which there is only a small probability.

Um die vorausgehend erläuterte Betriebsweise des Ultraschallentfernungsmessers zu erzielen, sind folgende wesentliche Elemente vorgesehen: (a) ein Taktgenerator 20, der über eine Torschaltung 19 einerseits einen Ultraschallsender 21 aufsteuert und andererseits einen ersten 2-Bit-Zähler 13 ansteuert, (b) ein zweiter 2-Bit-Zähler 5, dem die vom elektroakustischen Wandler 1 aufgenommenen Impulse nach Gleichrichtung durch einen Gleichrichter 3 und Impulsformung durch einen Impulsformer 4 zugeführt werden, (c) ein erstes Flip-Flop 11, dessen Eingang vom ersten 2-Bit-Zähler über eine Kodierschaltung 14 gesetzt und dessen R-Eingang nach dem zweiten Impuls am zweiten 2-Bit-Zähler über eine Kodierschaltung 6 rückgesetzt wird und dessen Ausgangssignal A ein Maß für die gemessene Entfernung darstellt, (d) ein Mono-Flop 9, dem die vom elektroakustischen Wandler 1 aufgenommenen Impulse nach Gleichrichtung durch den Gleichrichter 3 und Impulsformung durch den Impulsformer 4 zugeführt werden und dessen Ausgang und Eingang über eine Torschaltung 10 mit einem dritten 2-Bit-Zähler 15 verbunden ist, der sich über eine Kodierschaltung 16 und eine ODER-Schaltung 17 rückstellt, wobei die ODER-Schaltung 17 mit einem seiner beiden Eingänge über eine Einrichtung 12 zur Erzeugung eines Nadelimpulses mit dem Ausgang des Mono-Flops verbunden ist, und (e) ein zweites Flip-Flop 18, dem der Rückstellimpuls des dritten 2-Bit-Zählers 15 an seinem Rücksetzeingang zugeführt wird, während sein Setzeingang mit dem Ein/Aus-Schalter 22 des Ultraschallentfernungsmessers verbunden ist.About the previously explained mode of operation of the ultrasonic rangefinder To achieve this, the following essential elements are provided: (a) A clock generator 20, which on the one hand controls an ultrasonic transmitter 21 via a gate circuit 19 and on the other hand controls a first 2-bit counter 13, (b) a second 2-bit counter 5, to which the pulses picked up by the electroacoustic transducer 1 after rectification through a Rectifier 3 and pulse shaping by a pulse shaper 4 are supplied, (c) a first flip-flop 11, the input of which is from the first 2-bit counter set via a coding circuit 14 and its R input after the second pulse is reset at the second 2-bit counter via a coding circuit 6 and its Output signal A represents a measure of the measured distance, (d) a mono-flop 9, to which the pulses picked up by the electroacoustic transducer 1 after rectification by the rectifier 3 and pulse shaping by the pulse shaper 4 and its output and input via a gate circuit 10 with a third 2-bit counter 15 is connected, which is via a coding circuit 16 and an OR circuit 17 resets, the OR circuit 17 having one of its two inputs over a device 12 for generating a needle pulse with the output of the mono-flop is connected, and (e) a second flip-flop 18, to which the reset pulse of the third 2-bit counter 15 is fed to its reset input, while its set input is connected to the on / off switch 22 of the ultrasonic range finder.

Der Takgenerator 20 erzeugt periodisch einen Burst. Wird der Ein/Aus-Schalter 22 des Ultraschallentfernungsmessers geschlossen, so kippt das Flip-Flop 18, womit an der Torschaltung 19 die Taktimpulse durchgelassen werden, die einerseits den Ultraschallsender aufsteuern und andererseits den 2-Bit-Zähler 13 ansteuern. Erreicht letzterer nach dem zweiten Impuls die Stellung O bzw. L, so schaltet die Kodierschaltung 14 auf L.The clock generator 20 generates a burst periodically. Will be the on / off switch 22 of the ultrasonic rangefinder is closed, the flip-flop 18 tilts, with which at the gate circuit 19, the clock pulses are allowed to pass, the one hand the Activate the ultrasonic transmitter and on the other hand activate the 2-bit counter 13. Achieved If the latter is set to O or L after the second pulse, the coding circuit switches 14 to L.

Über die Klemme R wird dann der 2-Bit-Zähler 13 zurückgesetzt.The 2-bit counter 13 is then reset via terminal R.

und es.entsteht ein Nadelimpuls, der das Flip-Flop 11 setzt, dessen Q-Ausgang auf L springt.and there is a needle pulse that sets the flip-flop 11, its Q output jumps to L.

Nach einer bestimmten Laufzeit wird das vom Ultraschallsender 21 ausgestrahlten Doppelimpubecho vom elektroakustischen Wandler 1 empfangen, durch einen Verstärker 2 verstärkt, durch den Gleichrichter 3 gleichgerichtet und gesiebt. Die Siebzeitkonstante ist so bemessen, daß im Vergleich zum Impuls a bzw. b wesentlich kürzere Störimpulse nicht durchgelassen werden. Die gleichgerichteten Impulse werden durch den Impulsformer 4 geformt und dem 2-Bit-Zähler 5 zugeführt, der wiederum nach dem zweiten Impuls über die Torschaltung 6 einen Nadelimpuis erzeugt. Dieser setzt das Flip-Flop 11 zurück. Somit ist die Länge des am Ausgang Q des Flip-Flops 11 erhaltenen Impulses a ein Maß für die gemessene Entfernung.After a certain running time, the one emitted by the ultrasonic transmitter 21 is emitted Double impulse echo received from the electroacoustic transducer 1 by an amplifier 2 amplified, rectified by the rectifier 3 and filtered. The sieving time constant is dimensioned so that compared to pulse a or b, interference pulses are significantly shorter not be let through. The rectified pulses are generated by the pulse shaper 4 and fed to the 2-bit counter 5, which in turn after the second pulse A needle pulse is generated via the gate circuit 6. This sets the flip-flop 11 return. Thus, the length of the pulse received at the output Q of the flip-flop 11 is a is a measure of the measured distance.

Der vom Impulsformer 4 abgegebene Doppelimpuls setzt außerdem das Mono-Flop 9, dessen Ausgang für die vorgegebene Torzeit T auf L springt. Dadurch kann ein zweiter folgender Impuls ebenso eine dem Flip-Flop 9 nachgeschaltete Torschaltung 10 passieren. Der mit dem Ausgang dieser Torschaltung 10 verbundene 2-Bit-Zähler 15 stellt sich über eine ihm nachgeschaltete Kodierschaltung 16- und eine mit ihm verbundene ODER-Torschaltung 17 zurück. Der Rückstellimpuls setzt gleichzeitig das Flip-Flop 18 zurück. Damit ist die Messung beendet.The double pulse emitted by the pulse shaper 4 also sets that Mono-flop 9, the output of which jumps to L for the specified gate time T. Through this a second subsequent pulse can also be a gate circuit connected downstream of the flip-flop 9 10 happen. The 2-bit counter connected to the output of this gate circuit 10 15 arises from a coding circuit 16 connected downstream from it and one with it connected OR gate 17 back. The reset pulse sets that at the same time Flip-flop 18 back. This ends the measurement.

Kommt nun aus der Impulsformerstufe 4 nur ein einzelner Impuls, so kippt wie erwähnt das Mono-Flop 9. Der 2-Bit-Zähler 15 zählt diesen Impuls. Folgt während der Torzeit des Mono-Flops kein zweiter Impuls, so erzeugt die zwischen-der Torschaltung 10 und der ODER-Schaltung 17 liegende Einrichtung 12 einen Nadelimpuls, der über die ODER-Schaltung 17 den 2-Bit-Zähler 15 wieder rücksetzt. Dies bedeutet eine Fehlmessung, wobei das Flip-Flop 18 nicht zurückgesetzt werden kann, so daß ein neuer Burst ausgesandt wird. Dieser Vorgang wiederholt sich solange, bis die Anordnung eine einwandfreie Messung, d.h. zwei Impulse, feststellt.If only a single pulse comes from the pulse shaper stage 4, so As mentioned, the mono-flop 9 flips over. The 2-bit counter 15 counts this pulse. Follows during the goal time of the mono-flop no second impulse is generated, so the between-the Gate circuit 10 and the OR circuit 17 lying device 12 a needle pulse, which resets the 2-bit counter 15 via the OR circuit 17. this means an incorrect measurement, whereby the flip-flop 18 cannot be reset, so that a new burst is sent. This process is repeated until the Arrangement determines a perfect measurement, i.e. two pulses.

Im rechten Teil der Fig. 2 ist die Auswertschaltung dargestellt, wobei die Zeitdauer des Impulses a über einen Zähler 23 ermittelt werden kann. Wählt man die Taktfrequenz derart, daß während der maximal zu messenden Entfernung von beispielsweise 9 m sieben Impulse erzeugt werden, so läßt sich das Zählerergebnis gemäß dem dargestellten Ausführungsbeispiel in neun Zonen einteilen. Ein dem 3-Bit-Zähler 23 nachgeschalteter Dekodierer 24 zeigt die ént-sprechende Zone an einem seiner Ausgänge 1 bis 9 an. Diese Ausgänge können beispielsweise entsprechend gewünschter Tiefenschärfenbereiche zu größeren Zonen zusammengeschaltet werden.In the right part of Fig. 2, the evaluation circuit is shown, wherein the duration of the pulse a can be determined via a counter 23. One chooses the clock frequency such that during the maximum distance to be measured of, for example 9 m seven pulses are generated, the counter result can be according to the shown Divide the embodiment into nine zones. A downstream of the 3-bit counter 23 Decoder 24 displays the ént-speaking zone at one of its outputs 1 to 9. These outputs can, for example, correspond to the desired depth of field areas can be interconnected to form larger zones.

Die Zuordnung des Zählerstandszu bestimmten Entfernungszonen ist nachfolgend angegeben: Zone Zonen zähler 0-1 m 000 1-2 m L O 0 2-3 m O L O 3-4 m L L O 4-5 m O O L 5-6 m L O L 7-8 m O L L Gemäß Fig. 2 besehen die Torschaltungen 10 und 19 aus UND-Schaltungen und die Kodierschaltungen 6, 14 und 16 bestehen aus UND-Schaltungen mit an einem Eingang vorgeschalteter Diode mit negiertem Diodenausgang. Die Einrichtung 12 schließlich wird durch eine UND-Schaltung mit negiertem Ausgang gebildet, an deren einem Eingang zwei in Reihe liegende Dioden mit jeweils negiertem Diodenausgang liegen. Als elektroakustischer Wandler 1 ist ein Mikrophon geeignet.The assignment of the meter reading to certain distance zones is as follows specified: Zone Zone counter 0-1 m 000 1-2 m L O 0 2-3 m O L O 3-4 m L L O 4-5 m O O L 5-6 m L O L 7-8 m O L L According to FIG. 2, the gate circuits 10 and 19 are seen of AND circuits and the coding circuits 6, 14 and 16 consist of AND circuits with an upstream diode with a negated diode output. The establishment Finally, 12 is formed by an AND circuit with a negated output one input of which has two diodes in series, each with a negated diode output lie. A microphone is suitable as the electroacoustic transducer 1.

Claims

Claims 1. Coding device for an ultrasonic cutting knife, the ultrasonic transmitter delivering an ultrasonic pulse and an evaluation circuit for those reflected from the object recorded via an electroacoustic transducer Has pulses, the transmission phase not being longer than the minimum total transit time of a pulse for the desired reception area is characterized by a Ultrasonic transmitter (21), which during the transmission phase at least one pulse pair (a, b) sends out, of which the first pulse of the pulse pair is a goal for a given one Gate time (g) opens, which is at least equal to the length of the two impulses plus the Interval (c) between the two pulses, and by an evaluation circuit, which continues the measurement by sending further pairs of pulses until at least one further impulse arrives during the gate time, and only afterwards the pulse latency (A) is determined.

2. Coding device according to claim 1, characterized by a) a Clock generator (20), on the one hand an ultrasonic transmitter via a gate circuit (19) (21) controls and on the other hand controls a first 2-bit counter (13), b) one second 2-bit counter (5) to which the recorded by the electroacoustic transducer (1) Impulses after Rectification by the rectifier (3) and pulse shaping fed by the pulse shaper (4), c) a first flip-flop (11), whose Input from the first 2-bit counter (13) is set via a coding circuit (14) and its R input after the second pulse on the second 2-bit counter (5) via a coding circuit (6) is reset and its output signal (A) is a measure of the measured distance represents, d) a mono-flop (9) to which the recorded by the electroacoustic transducer Pulses after rectification by the rectifier (3) and pulse shaping by the pulse shaper (4) are fed via a gate circuit (10) with a third 2-bit counter (15) is connected, which is via a coding circuit (16) and an OR switch (17) back, wherein the OR circuit (17) with a its two inputs via a device (12) for generating a needle pulse is connected to the output of the mono-flop (9), and e) a second flip-flop (18), that of the reset pulse of the third 2-bit counter (15) at its reset input is supplied while its set input with the on / off switch (22) of the ultrasonic range finder connected is.

3. Coding device according to claim 1 or 2, characterized in that that the output terminal (Q) of the first Blip-Blops (11) with a 3-bit counter (23) is connected, to which zone pulses are also supplied and via a decoder (24) provides the determined distance.

4. Coding device according to claim 2, characterized in that an AND circuit (10) between the mono-flop (9) and the third 2-bit counter is arranged, on whose two inputs the input and output of the mono-flop (9) is switched.