DE2939139C2 - - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft eine elektronische Schaltung zur Verarbeitung und quantitativen Auswertung photoelektrischer Signalimpulse zwecks Bestimmung der Lage eines den gepulsten Lichtstrahl reflektierenden Objektes relativ zum Ort der Lichtquelle, wobei die Signalimpulse durch Beleuchtung von zwei nebeneinander angeordneten Photodetektoren mit einem periodisch gepulsten Lichtstrahl erzeugt werden, und jedem Photodetektor ein Signalverarbeitungskanal zugeordnet ist.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, die Meßempfind­ lichkeit der vorausgesetzten Schaltung zu erhöhen, um dadurch eine größere Reichweite bei physiologisch unbedenklichen Strahlungsleistungen zu erreichen, die Meßsicherheit der beanspruchten Schaltung durch Ausblendung von Störsignalen (grobe Störsignale) zu erhöhen und weiterhin die Meßge­ schwindigkeit durch eine variable, von der Remission ab­ hängige Meßzeit zu erhöhen.

Diese Aufgabe wird erfindungs­ gemäß dadurch gelöst,
daß die Photodetektoren wäh­ rend eines vorgegebenen Meßzyklus die Signalimpulse als Wechselspannungs­ signale gemeinsam mit der durch die Schaltungselemente bedingten Rausch­ wechselspannung an zwei Integrations­ schaltungen liefern,
daß die Integrationsschaltungen zu­ mindest innerhalb der Impulsdauer der Auswerteimpulse mit den Photodetek­ toren signalmäßig verbunden sind,
daß durch die Integrationsschaltungen mindestens eine von mehreren Schwell­ wertschaltstufen nach einer von der Amplitude und der Impulsdau­ er der Signalimpulse abhängigen Anzahl von Signalimpulsen durchsteuerbar ist,
daß Mittel vorgesehen sind, durch welche die Integrations­ schaltungen spätestens nach Beendi­ gung des Meßzyklus gelöscht und er­ neut bereitgeschaltet sind,
und daß den Schwellwertschaltstufen eine Logikstufe nachgeschaltet ist, welche bei Durchschaltung von mindestens einer Schwellwertschaltstufe oder nach Ablauf des Meßzyklus eine Anzeige­ und/oder Schaltvorrichtung erst nach Durchschalten der Schwellwertschalt­ stufe in einem der beiden Auswerte­ kanäle vorbereitend aktiviert.

Da die Integration der hochfrequenten Rauschwechselsignale über eine Zeit erfolgt, die größer oder gleich den Wellenlängen der Rauschsignale ist, heben sich die Wechselanteile der Rauschspannung weitestge­ hend auf, so daß nur ein geringer Rausch-Gleichanteil übrig bleibt. Bezüglich der Auswertesignale erfolgt die Intergra­ tion zumindest innerhalb der Impulsphase jedes Auswerteim­ pulses. In der Regel wird die Intergration gleich der Im­ pulsphase jedes Auswerteimpulses sein. Hierdurch ergibt sich der Vorteil, daß keine Auslöschung der Wechselspannungsan­ teile der Auswerteimpulse erfolgt. Ein Signal wird erst dann an die Auswerte- bzw. Anzeige- bzw. Schaltvorrichtung wei­ tergeleitet, wenn der Schwellwert einer Schwellwertstufe überschritten wird. Bei schwachen Auswerteimpulsen ist eine größere Anzahl derselben notwendig, um den Schwellwert zu überschreiten. Bei starken Auswertesignalen wird hingegen eine entsprechend geringere Anzahl von Auswerteimpulsen be­ nötigt. Durch diese einfache Maßnahme wird eine Einbuße an Empfindlichkeit der Empfangsschaltung vermieden und der Vor­ teil eines höheren Auflösungsvermögens erzielt. Es sind kei­ ne besonderen Gestaltungsmaßnahmen hinsichtlich der Ausbil­ dung der Sende- und Empfangselemente notwendig. Das inter­ grierte Nutzsignal wird gewissermaßen aus dem Rauschsignal herausgelöst. Durch die Wahl der Ansprechempfindlichkeit der Entfernungsmeßvorrichtung ist außerdem der Vorteil gegeben, daß beim Ansprechen einer der beiden Auswertekanäle ein Kon­ trollsignal abgegeben wird. Diese obere Grenzentfernung kann frei wählbar sein und im Bereich des Bezugsentfernungswer­ tes liegen. Hierdurch ergibt sich der Vorteil, daß die mit der Auswerteschaltung verbundenen Anzeige- und Signal- bzw. Schaltmittel erst dann aktiviert bzw. vorbereitend einge­ schaltet werden, wenn der voreinstellbare Grenzentfernungs­ wert unterschritten wird. Hierdurch ist die Störanfälligkeit bzw. die Gefahr von Fehlsignalen weitestgehend vermieden. Dadurch, daß die Auswertesignale innerhalb der Impulspause jedes Auswerteimpulses eine Integration in der Intergra­ tionsschaltung verhindern, ergibt sich der weitere Vorteil, daß die Integration von Störsignalen stark verringert ist. Für beide Auswertekanäle ist je eine Integrationsstufe vorgesehen, wobei jede der beiden Integrationsstufen zwischen Beginn und Ende der Impulsphase jedes Auswerteimpulses eingeschaltet ist und wobei die Schaltsignale von der Sendeimpuls-Generatorschaltung abge­ leitet werden.

Gemäß weiterer Ausgestaltung besteht die Integrationsschal­ tung aus zwei den beiden Empfängerpaarhälften zugeordneten gleichartigen Integrationsstufen, vorzugsweise Operations­ verstärkern, die je einen Integrationskondensator aufweisen und wobei den Integrationsstufen die als Spannungskomparato­ ren ausgebildete Schwellwert-Schaltstufen nachgeschaltet sind.

Gemäß weiterer Ausbildung ist ein Zyklus-Impulsgenerator vorgesehen, der eine mit einer vorgegebenen Frequenz der Sendesignalseite getaktete Torstufe sowie einen Digitalzäh­ ler mit wählbarem Zählinhalt aufweist, dessen Ausgang mit für jeden Auswertekanal vorgesehenen Schaltmitteln zur Been­ digung der Integration verbunden ist.

In vorteilhaftet Weise ist eine erste Schwellwert-Schaltstu­ fenanordnung des ersten und zweiten Auswertekanals jeweils mit dem Steuereingang einer getakteten Speicherstufe verbun­ den, wobei eine zweite Schwellwert-Schaltstufenanordnung des ersten und zweiten Auswertekanals mit einer gegenüber der ersten Schwellwert-Schaltstufenanordnung vorgegebenen Schwellwert-Abweichung über eine ODER-Verknüpfung mit den Takteingängen jeder Speicherstufe verbunden ist, wobei die Schwellwert-Abweichungsrichtung derart ist, daß die betref­ fende zweite Schwellwert-Schaltstufenanordnung, bezogen auf die erste Schwellwert-Schaltstufenanordnung, später geschal­ tet wird und wobei die ODER-Verknüpfung über eine weitere Steuerverbindung durch den Zyklus-Impulsgenerator ansteuer­ bar ist. Hieraus ergibt sich der Vorteil, daß nach einer genügenden Anzahl von Integrationsschritten entweder die Schwellwert-Schaltstufenanordnung des ersten oder zweiten Auswertekanals durchgesteuert wird. Das Durchsteuerungssig­ nal liegt dann am entsprechenden Eingang der zugeordneten Speicherstufe an. Die Integration wird in diesem Stadium noch nicht beendet, sondern erfolgt noch so lange, bis der Schwellwert der zweiten Schwellwert-Schaltstufenanordnung des bereits durchgesteuerten Auswertekanals über- oder un­ terschritten wird. Das Unterschreiten bzw. Überschreiten des Schwellwertes der zweiten Schwellwert-Schaltstufenanordnung veranlaßt eine Durchsteuerung der ODER-Verknüpfung. Nach dem Zurücksetzen des Zyklus-Impulsgenerators am Ende jeder Im­ pulsperiodendauer erfolgt die Löschung und erneute Bereit­ schaltung der Integrationsschaltung. Die Rücksetzzeit des Zyklus-Impulsgenerators ist abhängig von der Intensität der Auswerteimpulse und damit von der Anzahl der zur Integration beitragenden Auswerteimpulse. Damit nun bei schwachen Signa­ len die Integrationsdauer nicht beliebig erhöht wird, weist der Zyklus-Impulsgenerator einen Zähler mit vorgegebenem Zählinhalt auf, welcher nach Erreichen seines Zählinhaltes die Integrationsschaltung löscht und erneut bereitschaltet. Wird keiner der beiden Auswertekanäle nach Ablauf der Aus­ werteimpulse durchgesteuert, so wird auch von diesem kein Rücksetzimpuls dem Zyklus-Impulsgenerator zugeführt. Der Zyklus-Impulsgenerator kann seine vorgegebene Anzahl von Auswerteimpulsen zur Erzeugung des Steuerimpulses ausschöp­ fen.

Gemäß weiterer Ausbildung ist vom Ausgang der ODER-Verknüp­ fung eine Steuerverbindung zu einem Frequenzteil des Zyklus-Impulsgenerators vorgesehen. Der Frequenzteil weist Mittel auf, die beim Auftreten eines ODER-Signales an seinem Steuereingang die Impulsphase bzw. Impulsperiode des Zyklus-Impulsgenerators entsprechend verkürzen. Durch den am Ende der Impulsphase bzw. Impulsperiode erzeugten Steuerim­ puls erfolgt die Löschung und erneute Bereitschaltung der Integrationsschaltung vor Ablauf der jeweiligen Grundimpuls­ periode.

In vorteilhafter Weise ist der Rücksetzeingang des Digital­ zählers des Zyklus-Impulsgenerators direkt oder über Zwi­ schenglieder mit dem ODER-Gatter verbunden. Zweckmäßigerwei­ se ist für jeden Auswertekanal ein Speicher-Flip-Flop, vor­ zugsweise ein D-Flip-Flop, vorgesehen. Zur Löschung der In­ tegrationsstufen am Ende des Meß- und Regelzyklus ist je ein steuerbarer Halbleiterschalter vorgesehen, der entweder di­ rekt parallel zum Integrationskondensator geschaltet ist oder zwischen Eingang bzw. Ausgang des betreffenden Opera­ stärkers und seinem Bezugspotential angeordnet ist.

In vorteilhafter Weise führt vom ODER-Gatter eine Verbindung zum Steuereingang eines weiteren ODER-Gatters, dessen wei­ terer Eingang mit dem Ausgang des Binärzählers des Zyklus-Impulsgenerators verbunden ist, wobei vom Ausgang des weiteren ODER-Gatters eine Verbindung über eine Verzöge­ rungskette zum Rücksetzeingang des Zyklus-Impulsgenerators führt, wobei von einem Zwischenabgriff in der Verzögerungs­ kette eine Steuerleitung zu den steuerbaren Halbleitern der Integrationsschaltung vorgesehen ist.

In vorteilhafter Weise ist eine erste und zweite, jeweils steuerbare Schaltstufen aufweisende Multiplex-Stufe vorgese­ hen, deren Schaltstufen im Takt der Frequenz der Sendeim­ puls-Generatorschaltung zumindest während der Dauer der je­ weiligen Impulsabgabephase wechselweise und nacheinander durchgesteuert und gesperrt werden, wobei zwischen den bei­ den Multiplex-Stufen für die beiden Auswertekanäle gemeinsa­ me Schaltungsstufen vorgesehen sind und wobei die Sendeim­ puls-Generatorschaltung über eine Frequenzhalbierungsstufe und vorzugsweise über das mit den Ausgängen der beiden er­ sten Speicher-Flip-Flops verbundene Gatter mit dem Taktein­ gang des Abgleichzählers verbunden ist. In den jeweiligen Sperrphasen erfolgt keine Signalübertragung. Hierdurch ist die Gefahr der Auswertung bzw. Übertragung von Störsignalen stark verringert.

Des weiteren ergibt der Vorteil, daß eine Integration nur während dieser Impulsabgabephase erfolgt und somit in jedem Falle eine optimale Signalintegration gegeben ist und eine Auslöschung der einzelnen Signalfrequenzanteile verhindert wird. Durch das Vorsehen der Frequenzhalbierungsstufe ist der Vorteil gegeben, daß bei Gleichheit der Auswerteimpulse beider Auswertekanäle beide Kanäle gleichrangig und gleich oft bewertet werden. Es wird somit verhindert, daß der Ab­ gleichzähler nach Abgabe seines Ausgangsimpulses (nach n-Impulsen) beide Steuerkanäle bereits schon unterbricht, wenn nach dem n-Impuls der zuvor noch nicht durchgesteuerte Spannungskomparator noch geschaltet wird. Es wird also der Abgleichzähler nicht nach Abgabe eines Sendeimpulses, son­ dern nach der Abgabe von jeweils zwei Sendeimpulsen weiter­ geschaltet.

In vorteilhafter Weise weist die Logikstufe ein UND-Gatter und ein ODER-Gatter auf, dessen beide Eingänge jeweils mit den Ausgängen der beiden D-Flip-Flops verbunden sind, wobei der Ausgang des UND-Gatters und der Ausgang des ODER-Gatters mit einem weiteren UND-Gatter verbunden sind, und wobei dem ODER-Gatter über eine Gleichrichterstufe ein RC-Glied nachgeschaltet ist.

Gemäß einer anderen Ausführungsvariante ist das ODER-Gatter als NOR-Gatter ausgebildet.

In vorteilhafter Weise enthält die dem ODER-Gatter nachgeschaltete Gleichrichterstufe eine Diode über die über das RC-Glied mit einen Widerstand ein Kondensator aufladbar ist, der bei fehlendem Potential an der Diode über einen Widerstand entladbar ist. Befindet sich ein Ob­ jekt außerhalb des Grenzentfernungsbereiches, so liegt am Eingang der Diode das Potential "0" an. Dies bedeutet, daß der Ladekondensator nicht aufgeladen werden kann und daß somit keine Störsignale am Ausgang des weiteren UND-Gatters auftreten können. Unterschreitet nun das das Strahlenbündel reflektierende Objekt den Grenzentfernungswert, so tritt am Ausgang des ODER-Gatters das Potential "1" auf. Dies hat zur Folge, daß mit dem Erreichen des Grenzentfernungswertes der Ladekondensator über die Diode aufgeladen wird und daß das weitere UND-Gatter bzw. weitere Auswertestufen vorbereitend eingeschaltet werden. Auch ist es denkbar, daß diese Poten­ tialänderung am Ausgang des ODER-Gatters durch eine Anzeige­ vorrichtung sichtbar oder durch eine Steuerschaltung zur vorbereitenden Einschaltung eines Schaltmittel ausgenützt wird. Beim Erreichen des Bezugsentfernungswertes erfolgt dann die Einschaltung einer Abgleichsanzeigeschaltung oder aber die endgültige Einschaltung der Schaltmittel. Die Schaltmittel können nun so ausgebildet sein, daß auch beim Unterschreiten des Bezugsentfernungswertes Schaltmaßnahmen ausgelöst werden. Diese Vorrichtung ist z. B. als Positions­ schalter, als Einbruchsalarmanlage, als Unfallschutzvorrich­ tung, als Abstandswarnvorrichtung im Verkehr, als Füll­ standsmeßgerät in Behältern, als Rauch-Detektorgerät sowie als Antriebsschaltvorrichtung bei Fahrzeugen verwendbar, wenn der Bezugsentfernungswert erreicht bzw. unterschritten wird.

Zweckmäßigerweise ist der Wert des Ladewiderstandes min­ destens um den Faktor 10 kleiner, als der Wert des Entlade­ widerstandes. Gemäß einer weiteren Ausführungsform kann zwi­ schen dem ersten UND-Gatter und dem zweiten UND-Gatter eine Verzögerungsstufe vorgesehen sein. In vorteilhafter Weise ist dem zweiten UND-Gatter eine Speicherverhalten aufweisen­ de Kippstufe, vorzugsweise eine getaktete Kippstufe, nachge­ schaltet.

Im folgenden wird die Erfindung anhand eines in den Fig. 1 bis 3 dargestellten Ausführungsbeispieles beschrieben. Es zeigt

Fig. 1 in schematischer Darstellung eine Entfernungs­ meßvorrichtung, die mit der erfindungsgemäßen elektronischen Schaltung ausgerüstet sein kann, und

Fig. 2 und 3 die erfindungsgemäße elektronische Schaltung.

Gemäß Fig. 1 ist mit 110 das Gehäuse einer Entfernungsmeß­ vorrichtung bezeichnet, in der eine Infrarot-Sendediode 57, ein Infrarot-Empfängerpaar 9, 10, eine Auswerteschaltung 111 mit Batterie 1, eine vor der Sendediode 57 befindliche Optik 112 angeordnet ist. Des weiteren befindet sich innerhalb des Gehäuses 110 eine Optik 113 sowie eine in Pfeilrichtung A oder B bewegliche weitere Optik 114. Die Optik 114 ist über eine mechanische Verbindung 115 mit einem Stellring 116 ver­ bunden, durch den der Bezugsentfernungswert der Entfernungs­ meßvorrichtung voreinstellbar ist.

Gemäß Fig. 2 ist mit 1 eine Batterie bezeichnet, die über einen Schalter 2 mit der Auswerteschaltung verbindbar ist. Die Versorgungsspannung stabilisierende Kondensatoren sind mit 3 und 4, eine ebenfalls zur Stabilisierung dienende Dio­ de mit 5 und ein Reihenwiderstand mit 6 bezeichnet. Zwei gleich große Widerstände 7 und 8 dienen zur symmetrischen Festlegung eines Nullpunktes für einen Teil der Schaltungs­ anordnung. Eine Infrarot-Empfangsanordnung besteht aus zwei Infrarot-Empfangsdioden 9 und 10. Die Infrarot-Diode 9 ist mit dem invertierenden Eingang eines Operationsverstärkers 11 verbunden, dessen nichtinvertierender Eingang mit dem Massepotential verbunden ist. Die Infrarot-Empfangsdiode 10 ist mit dem invertierenden Eingang eines Operationsverstär­ kers 12 verbunden, dessen nicht invertierender Eingang an das Massepotential angeschlossen ist.

Im Rückkopplungszweig des Operationsverstärkers 11 bzw. 12 befinden sich zwei Widerstände 13, 14 bzw. 15, 16. Durch die Widerstände 13 und 14 bzw. 15 und 16 ist die Verstärkung der Signal-Gleichanteile festgelegt. Der Abgriff zwischen den Widerständen 13 und 14 bzw. 15 und 16 ist über je einen Kon­ densator 17 bzw. 18 mit dem Massepotential verbunden. Hier­ durch wird erreicht, daß für den Wechselsignalanteil der empfangenen Signale eine in Abhändigkeit von der Frequenz mehr oder weniger hohe bzw. niedrige Widerstandsstrecke ge­ schaffen wird. Mit steigender Frequenz nimmt der Wechsel­ stromwiderstand der beiden Kondensatoren 17 und 18 ab. Mit steigender Frequenz erfolgt demnach eine Vergrößerung der Verstärkung der Wechselsignale. Zweckmäßigerweise sind die Widerstände 13 und 14 gleich den Widerständen 15 und 16. Das Gleiche gilt für die beiden Kondensatoren 17 und 18.

Im ersten Empfangskanal befindet sich ein dem Operationsver­ stärker 11 nachgeschalteter Koppelkondensator 19, welcher außerdem mit dem invertierenden Eingang eines Operationsver­ stärkers 20 verbunden ist, in dessen Rückkopplungszweig ein Widerstand 21 vorgesehen ist, der mit einem weiteren Wider­ stand 22 die Verstärkung des Operationsverstärkers 20 fest­ legt. Bei diesem Operationsverstärker 20 handelt es sich um einen Wechselspannungsverstärker.

Gleiches gilt für einen im zweiten Kanal befindlichen Opera­ tionsverstärker 23, dessen invertierender Eingang über einen Koppelkondensator 24 mit dem Ausgang des Operationsverstär­ kers 12 verbunden ist. Im Rückkopplungszweig des Operations­ verstärkers 23 befindet sich ein Widerstand 25, der zusammen mit einem weiteren Widerstand 26 die Verstärkung des Opera­ tionsverstärkers 23 festlegt.

Beide Steuerkanäle münden in einen Multiplexer 27, der zwei Schaltstufen 28 und 29 aufweist. Die Multiplex-Stufe 27 weist zwei Ausgänge auf, die gemeinsam mit einem als Hochpaß wirkenden Filter verbunden sind, welches aus einem Opera­ tionsverstärker 30, aus Widerständen 31 und 32 und aus Kon­ densatoren 33 und 34 besteht. Das Hochpaßfilter ist so aus­ gelegt, daß Störspannungen im Frequenzbereich der Netzwech­ selspannung und Störspannungen von Glühlampen und Leucht­ stoffröhren mit der doppelten Netzfrequenz nicht durchgelas­ sen werden.

Das Hochpaßfilter 30 bis 34 ist über einen Koppelkondensator 35 mit einem Wechselspannungsverstärker verbunden, der aus einem Operationsverstärker 36 und aus Rückkopplungswider­ ständen 37 und 38 besteht.

Ein zweiter Multiplexer 39 weist zwei Schaltstufen 40 und 41 auf. Die Schaltstufe 40 ist mit einer Anschlußstelle B und die Schaltstufe 41 mit einer Anschlußstelle C verbunden.

Ein Impulsgenerator 42 ist mit dem Takteingang eines Zählers 43 verbunden. Vom Impulsgenerator 42 und vom Ausgang Q 4 des Zählers 43 führt je eine Verbindung zu einem UND-Gatter 44, dessen Ausgang mit dem Rücksetzeingang R des Zählers 43 ver­ bunden ist. Vom dritten Ausgang Q 3 des Zählers 43 führt eine Verbindung zum Takteingang eines D-Flip-Flops 45. Der Aus­ gang dieses Flip-Flops 45 ist mit dem Ausgang verbunden.

Vom Ausgang Q des D-Flip-Flops 45 führt eine Steuerleitung zur Schaltstufe 28 des Multiplexers 27 sowie zu einem Eingang eines UND-Gatters 46.

Vom Ausgang des D-Flip-Flops führt eine Steuerleitung zur Schaltstufe 29 des Multiplexers 27 sowie zum einen Eingang eines UND-Gatters 47.

Die freien Eingänge der UND-Gatter 46 und 47 sind gemeinsam mit dem Ausgang einer Verzögerungsstufe 48 verbunden, deren Zeitglied mit 49 und 50 bezeichnet ist. Der Eingang dieser Verzögerungsstufe 48 bis 50 ist an den Ausgang eines UND-Gatters 51 angeschlossen, dessen einer Eingang mit dem Ausgang Q 4 des Zählers 43 und dessen anderer Eingang mit einem Zeitglied verbunden ist, welches aus einem Ladekonden­ sator 52 und einem Widerstand 53 besteht.

Der Ausgang des UND-Gatters 51 ist außerdem über einen Wi­ derstand 54 mit der Basis eines Steuertransistors 55 verbun­ den, dessen Emitter an die Basis eines Folgetransistors 56 angeschlossen ist, in dessen Kollektorstromkreis eine Infrarot-Sendediode 57 vorgesehen ist. Ein Emitterwiderstand ist mit 58 bezeichnet. Der Ausgang des UND-Gatters 47 ist mit der Schaltstufe 41 und der Ausgang des UND-Gatters 46 mit der Schaltstufe 40 des Multiplexers 39 verbunden.

Zur Regelung der Sendeleistung ist der Ausgang des Hochfre­ quenzverstärkers 36 bis 38 über einen Koppelkondensator 59 mit einem Spannungsteiler, bestehende aus zwei Widerständen 60 und 60′, und einem Gleichrichter 61 verbunden, dem ein Speicherkondensator 62 und ein Ableitwiderstand 63 nachge­ schaltet sind. Von der Diode 61 führt eine Verbindung zur Basis eines Transistors 64, dessen Emitter mit der Basis eines Folgetransistors 65 verbunden ist.

Die Schaltstufe 40 des Multiplexer 39 ist über die Anschluß­ stelle B mit einer ersten Integrationsstufe verbunden, die aus einem Operationsverstärker 66, aus einem im Rückkopp­ lungszweig befindlichen Integrationskondensator 67 und aus einem Widerstand 68 besteht. Der Ausgang der Integrations­ stufe 66 bis 68 des ersten Kanals ist an zwei Spannungskom­ paratoren angeschlossen, die aus je einem Operationsverstär­ ker 69 bzw. 73 und aus einem Spannungsteiler 70, 71, 72 be­ stehen, dessen Abgriff F mit dem nicht invertierenden Ein­ gang des Operationsverstärkers 69 verbunden ist. Der inver­ tierende Eingang des Operationsverstärkers 66 der Integra­ tionsstufe ist mit Hilfe der Kollektor-Emitterstrecke eines Transistors 73′ mit Massepotential verbindbar. Der Ausgang des Operationsverstärkers 69 weist eine Steuerverbindung zum D-Eingang eines D-Flip-Flops 84 auf.

Eine Verzögerungskette besteht aus Gattern 76 und 77, aus Widerständen 78 und 79 und aus Kondensatoren 80 und 81.

Die Basis des Transistors 73′ ist über einen Widerstand 82 mit einer Anschlußstelle der Verzögerungskette 74 bis 81 verbunden. Der Eingang der Verzögerungskette 76 bis 78 ist über ein ODER-Gatter 85 an den Ausgang Qm eines Zyklus-Zäh­ lers 83 angeschlossen, dessen Reset-Eingang R mit dem Aus­ gang der Verzögerungskette verbunden ist. Der Takteingang des Zyklus-Zählers 83 ist über die Anschlußstelle E an den Ausgang der Verzögerungsstufe 48 bis 50 angeschlossen.

Zum weiteren Eingang des mit dem Zyklus-Zähler 83 verbunde­ nen ODER-Gatters 85 führt eine Steuerverbindung zum Ausgang eines weiteren ODER-Gatters 96, der außerdem mit dem Takt­ eingang des D-Flip-Flops verbunden ist. Ein erster Steuer­ eingang des ODER-Gatters 96 ist mit dem Ausgang des Opera­ tionsverstärkers 73 und ein zweiter Eingang des ODER-Gatters 96 mit dem Ausgang des ODER-Gatters 85 verbunden.

Die Schaltstufe 41 des Multiplexer 39 des zweiten Kanals ist über die Anschlußstelle C mit einer zweiten Integrationsstu­ fe verbunden, die aus einem Operationsverstärker 86, einem Integrationskondensator 87 und einem Integrationswiderstand 88 besteht. Der Widerstand 88 ist mit dem invertierenden Eingang des Operationsverstärkers 86 verbunden, während der nicht invertierende Eingang desselben über die Anschlußstel­ le D an das Massepotential angeschlossen ist. Die Kondensa­ toren 67 und 87 und die Widerstände 68 und 88 sowie die Ope­ rationsverstärker 66 und 86 sind zweckmäßigerweise gleich groß ausgebildet. Vom Ausgang des Operationsverstärker 86 führt eine Verbindung zu zwei Spannungskomparatoren, die aus je einem Operationsverstärker 74 bzw. 75 und aus dem Span­ nungsteiler 70, 71, 72 besteht.

Der nicht invertierende Eingang des Operationsverstärkers 74 ist mit der Anschlußstelle F des Spannungsteilers 70, 71, 72 verbunden. Der Spannungskomparator 74 weist demnach den gleichen Schwellwert auf, wie der Spannungskomparator 69. Die Steuerleitung zwischen dem Operationsverstärker 86, der zweiten Integrationsstufe und dem Operationsverstärker 74 des zweiten Spannungskomparators ist über die Kollektor-Emi­ tter-Strecke eines Transistors 93 mit dem Massepotential verbindbar, wobei dessen Kollektor an den invertierenden Eingang des Operationsverstärkers 86 angeschlossen ist. Die Basis des Transistors 93 ist über einen Widerstand 94 mit der Verzögerungskette 76 bis 81 verbunden.

Vom Ausgang des Operationsverstärkers 74 führt eine Verbin­ dung zum D-Eingang eines D-Flip-Flops 97, dessen Takteingang ebenfalls an den Ausgang des ODER-Gatters 96 angeschlossen ist.

Der zweite Operationsverstärker 73 des ersten Auswertekanals und der zweite Operationsverstärker 75 des zweiten Auswerte­ kanals sind mit ihren nicht invertierenden Eingängen mit einem Schaltungspunkt H des Spannungsteilers 70 bis 72 ver­ bunden. Der Ausgang des Operationsverstärkers 75 des zweiten Kanals ist an den dritten Eingang des ODER-Gatters 96 ange­ schlossen.

Während der Integration der Auswertesignale nimmt die jewei­ lige Ausgangsspannung des Operationsverstärkers 66 des er­ sten Kanals bzw. des Operationsverstärkers 86 des zweiten Kanals stetig bzw. kontinuierlich ab. Die Schwellwerte der Operationsverstärker 69 und 74 des ersten und zweiten Aus­ wertekanals sind durch die Anschlußstelle F festgelegt. Wäh­ rend der Integration der Auswerteimpulse wird entweder der Schwellwert des Operationsverstärkers 69 oder des Opera­ tionsverstärkers 74 zuerst unterschritten. Bei Abgleich wer­ den die Schwellwerte der beiden Operationsverstärker 69 und 74 in etwa gleichzeitig unterschritten.

Die Schwellwerte der beiden Operationsverstärker 73 und 75 sind niedriger als die Schwellwerte der erstgenannten Opera­ tionsverstärker 69 und 74. Demzufolge werden die Schwellwer­ te dieser beiden Operationsverstärker 73 und 75 später un­ terschritten. Die Schwellwertunterschiede sind so gewählt, daß eine noch zulässige Abgleichtoleranzbreite gewährleistet ist. Gelangen nämlich im ersten Auswertekanal Integrations­ signale an den invertierenden Eingang des Operationsverstär­ kers 69, so wird dieser nach einer vorgegebenen Anzahl von Auswerteimpulsen durchgesteuert. Das Durchsteuerungssignal liegt am D-Eingang des D-Flip-Flops 84 an. Nach einer wei­ teren vorgegebenen Anzahl von Auswerteimpulsen wird der Schwellwert des Operationsverstärkers 73 unterschritten, mit der Folgewirkung, daß das ODER-Gatter 96 ausgangsseitig einen Steuerimpuls abgibt. Dieser Steuerimpuls des ODER-Gat­ ters 96 wird zum Takteingang des D-Flip-Flops 84 weiterge­ leitet. Dies hat zur Folge, daß am Q-Ausgang des D-Flip-Flops 84 das Potential des D-Einganges auftritt.

Entsprechendes gilt, wenn genügend Auswerteimpulse im zwei­ ten Auswertekanal auftreten. In diesem Falle wird dann das Potential des D-Einganges des D-Flip-Flops 97 am Q-Ausgang auftreten.

Tritt innerhalb der Zeitspanne zwischen dem Durchsteuern des ersten Operationsverstärkers 69 des ersten Kanales und der Durchsteuerung des zweiten Operationsverstärkers 73 des er­ sten Kanales eine genügend große Anzahl von Auswertesignalen im zweiten Kanal auf, so daß der erste Operationsverstärker 74 des zweiten Kanales innerhalb dieser Zeitspanne durchge­ steuert wird, so liegt vor dem Eintreffen des Taktimpulses an den beiden D-Eingängen der beiden D-Flip-Flops 84 und 97 Abgleichpotential an. Das Steuersignal am Ausgang des ODER-Gatters 96 wird außerdem dem zweiten ODER-Gatter 85 zugeführt, welches über die Verzögerungskette 76 bis 81 dem Rücksetzeingang R des Digital-Zählers 83 zugeführt wird, wodurch dieser Zähler dann zurückgesetzt wird.

Gelangen nun nicht genügend Auswertesignale zum ersten bzw. zweiten Auswertekanal, so wird der Zählinhalt des Digital-Zählers 83 voll ausgeschöpft und mit dem Auftreten des Schlußsteuersignales am Ausgang Qm das ODER-Gatter 84 durchgesteuert und über die Verzögerungskette 76 bis 81 der Digital-Zähler 83 zurückgesetzt. Des weiteren wird über die entsprechende Steuerverbindung das zuvor gesperrte ODER-Gat­ ter 96 durchgesteuert und ein entsprechender Taktimpuls zum jeweiligen Takteingang des D-Flip-Flops 84 bzw. 97 weiterge­ leitet. Da beim Nichtauftreten einer genügend großen Anzahl von Auswerteimpulsen im ersten und zweiten Auswertekanal die Operationsverstärker 69 und 74 innerhalb der Zählzeit des Digital-Zählers 83 nicht durchgesteuert sind, liegt mit dem Eintreffen des Taktimpulses an den beiden Takteingängen der vorgenannten D-Flip-Flops 84 und 97 an dem jeweiligen D-Ein­ gang Nullpotential an.

Gleichzeitig mit dem Zurückschalten bzw. Zurücksetzen des Digitalzählers 83 wird außerdem die Integrationsschaltung gelöscht und wieder bereitgeschaltet.

Der Ausgang Q des D-Flip-Flops 84 ist mit dem ersten Eingang eines UND-Gatters 100 verbunden, dessen zweiter Eingang mit dem Q-Ausgang des D-Flip-Flops 97 verbunden ist. Beide Q-Ausgänge der D-Flip-Flops 84 und 97 sind außerdem mit einem ODER-Gatter 101 verbunden.

Ein ausgangsseitiges weiteres UND-Gatter ist mit 103 be­ zeichnet. Sein Ausgang führt zu einer Anschlußstelle K, wel­ che in nicht dargestellter Weise mit einer Schaltanordnung verbunden ist. Dieser Schaltanordnung kann z. B. ein Spei­ cherverhalten aufweisendes getaktetes D-Flip-Flop zugehören. Eine solche Schaltvorrichtung kann z. B. eine Zündvorrich­ tung für ein Blitzgerät, eine Signalisierungsvorrichtung, eine elektronische Schaltvorrichtung oder einen Magnetschal­ ter aufweisen.

Das ODER-Gatter 101 ist mit einer Diode 102 verbunden, der ein Widerstand 106 nachgeschaltet ist. Über den Widerstand 106 ist ein Ladekondensator 105 aufladbar. Der Kondensator 105 ist über den Ladewiderstand 106 über einen Entladewider­ stand 104 entladbar. Der Ausgang des ODER-Gatters 101 ist außerdem mit einer Anschlußstelle L verbunden, der eine Sig­ nal- oder Schaltvorrichtung nachgeschaltet sein kann. Vom Ausgang des UND-Gatters 100 führt eine Verbindung zu einer Anschlußstelle M, die ebenfalls mit einer Anzeige oder Schaltvorrichtung verbunden sein kann. Des weiteren ist der Ausgang des UND-Gatters 100 über eine Schaltvorrichtung 107 mit einer Verzögerungskette 108 verbunden, deren Ausgang mit dem Eingang des UND-Gatters 103 verbunden ist.

Bewegt sich im Strahlengang des Meßstrahlenbündels der Sen­ dediode 57 ein Objekt auf das Entfernungsmeßgerät 110 zu, so ist dann, wenn am Ende der Integrationsphase der Schwellwert der Schwellwertstufen 69 bis 75 nicht erreicht wird, am je­ weiligen Ausgang Q des D-Flip-Flops 84 bzw. 97 das Potential "0". Dies bedeutet, daß die den Verknüpfungsgliedern 100, 101 und 103 nachgeschalteten Schaltmittel nicht aktiviert sind. Erreicht und unterschreitet nun das Objekt die Grenz­ entfernung, von der ab im einen oder anderen Kanal am Ende der jeweiligen Integrationsphase der Schwellwert der ent­ sprechenden Schwellwert-Schaltstufen überschritten wird, so tritt am Ausgang des ODER-Gatters 101 das Potential "1" auf. Hierdurch wird die Aufladung des Speicherkondensators 105 ermöglicht und über die Anschlußstelle L ein Vorbereitungs­ signal "1" an die nachgeschaltete Schalt- oder Anzeigevor­ richtung abgegeben. Auch ist es denkbar, daß durch dieses Signal die nachgeordnete Schaltvorrichtung vorbereitend ak­ tiviert bzw. eingeschaltet wird.

Erreicht nun das Objekt die voreingestellte Bezugsentfer­ nung, so tritt an den beiden Q-Ausgängen der D-Flip-Flops 84 und 97 das Potential "1" auf, wodurch mit oder ohne Verzöge­ rung das UND-Gatter 103 durchgesteuert wird. Demzufolge tritt am Anschlußpunkt K das Potential "1" auf, welches die nicht dargestellte Anzeigevorrichtung oder Schaltvorrichtung einschaltet bzw. durchsteuert.

Anstelle des ODER-Gatters 101 kann auch ein NOR-Gatter ver­ wendet werden, was zur Folge hat, daß bei außerhalb der Grenzentfernung befindlichen Objekten der Ladekondensator 105 aufgeladen wird, und während einer vorgegebenen Zeitdau­ er aufgeladen bleibt, während beim Erreichen oder Unter­ schreiten der Grenzentfernung bzw. der Bezugsentfernung eine Aufladung des Kondensators 105 nicht möglich ist. Dies hat zur Folge, daß der Ladekondensator 105 nur während einer vorgegebenen Zeitspanne aufgeladen ist und demzufolge inner­ halb dieser Zeitspanne das Abgleichsignal am weiteren Ein­ gang des UND-Gatters 103 auftreten muß. Das NOR-Gatter wirkt in Verbindung mit den nachgeschalteten RC-Gliedern sowie mit dem UND-Gatter 103 wie eine Torstufe.

Claims (16)

1. Elektronische Schaltung zur Verarbei­ tung und quantitativen Auswertung pho­ toelektrischer Signalimpulse zwecks Bestimmung der Lage eines den gepul­ sten Lichtstrahl reflektierenden Ob­ jektes relativ zum Ort der Lichtquel­ le, wobei die Signalimpulse durch Be­ leuchtung von zwei nebeneinander an­ geordneten Photodetektoren mit einem periodisch gepulsten Lichtstrahl er­ zeugt werden, und jedem Photodetektor ein Signalverarbeitungskanal zugeord­ net ist, dadurch gekennzeichnet,
daß die Photodetektoren (9, 10) wäh­ rend eines vorgegebenen Meßzyklus die Signalimpulse als Wechselspannungs­ signale gemeinsam mit der durch die Schaltungselemente bedingten Rausch­ wechselspannung an zwei Integrations­ schaltungen (66 bis 68 und 86 bis 88) liefern,
daß die Integrationsschaltungen zu­ mindest innerhalb der Impulsdauer der Auswerteimpulse mit den Photodetek­ toren (9, 10) signalmäßig verbunden sind,
daß durch die Integrationsschaltungen mindestens eine von mehreren Schwell­ wertschaltstufen (69, 73, 74, 75) nach einer von der Amplitude und der Impulsdau­ er der Signalimpulse abhängigen Anzahl von Signalimpulsen durchsteuerbar ist,
daß Mittel (83, 73′, 93) vorgesehen sind, durch welche die Integrations­ schaltungen spätestens nach Beendi­ gung des Meßzyklus gelöscht und er­ neut bereitgeschaltet sind, und
daß den Schwellwertschaltstufen (69 bis 75) eine Logikstufe (96 bis 108) nachgeschaltet ist, welche bei Durchschaltung von mindestens einer Schwellwertschaltstufe oder nach Ablauf des Meßzyklus eine Anzeige­ und/oder Schaltvorrichtung erst nach Durchschalten der Schwellwertschalt­ stufe in einem der beiden Auswerte­ kanäle vorbereitend aktiviert.

2. Elektronische Schaltung nach Anspruch 1, da­ durch gekennzeichnet, daß die Integretionsschaltung aus zwei den beiden Empfängerpaarhälften zugeordneten gleichartigen Integrationsstufen, vorzugsweise Opera­ tionsverstärkern, besteht, die je einen Integra­ tor (67 bzw. 87) aufweisen, und daß den lntegra­ tionsstufen als Spannungskomparatoren ausgebildete Schwellwert-Schaltstufen (69 bis 75) nachgeschaltet sind.

3. Elektronische Schaltung nach Anspruch 2, dadurch ge­ kennzeichnet, daß ein Zyklus-Impulsgenerator vorgesehen ist, der eine mit einer vorgegebenen Frequenz (42) der Sendesignalseite getaktete Torstufe (43 bis 45) sowie einen Digitalzähler (83) mit wählbarem Zählinhalt auf­ weist, dessen Ausgang mit für jeden Auswertekanal vorge­ sehenen Schaltmitteln zur Beendigung der Integration verbunden ist.

4. Elektronische Schaltung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß eine eine erste Schwellwertschaltstufenanordnung (69, 74) des ersten und zweiten Auswertekanals jeweils mit dem Steuerein­ gang (D) einer getakteten Speicherstufe (84 bzw. 97) verbunden ist, daß eine zweite Schwellwertschaltstufen­ anordnung (73, 75) des ersten und zweiten Auswerteka­ nals mit einer gegenüber der ersten Schwellwertschalt­ stufenanordnung vorgegebenen Schwellwertabweichung über eine ODER-Verknüpfung (96) mit den Takteingängen jeder Speicherstufe (84 bzw. 97) verbunden ist, wobei die Schwellwertabweichungsrichtung derart ist, daß die be­ treffende zweite Schwellwertschaltstufenanordnung (73 bzw. 75), bezogen auf die erste Schwellwertschaltstufen­ anordnung (69 bzw 74) später geschaltet wird und wobei die ODER-Verknüpfung (96) über eine weitere Steuerver­ bindung durch den Zyklus-Impulsgenerator ansteuerbar ist.

5. Elektronische Schaltung nach Anspruch 4, dadurch ge­ kennzeichnet, daß vom Ausgang der ODER-Verknüpfung (96) eine Steuerverbindung zu einem Frequenzteil (83) des Zyklusimpulsgenerators vorgesehen ist, daß der Frequenz­ teil (83) Mittel aufweist, die beim Auftreten eines ODER-Signals an seinem Steuereingang die Impulsphase bzw. Impulsperiode des Zyklus-Impulsgenerators entspre­ chend verkürzen und daß durch den am Ende der Impulspha­ se bzw. Impulsperiode erzeugte Steuerimpuls die Löschung und erneute Bereitschaltung der Integrationsschaltung vor Ablauf der jeweiligen Grundimpulsperiode erfolgt.

6. Elektronische Schaltung nach einem der Ansprüche 3 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß der Rücksetzeingang des Digitalzählers (83) des Zyklus-Impulsgenerators direkt oder über Zwischenglieder mit dem ODER-Gatter (96) ver­ bunden ist.

7. Elektronische Schaltung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß für jeden Auswer­ tekanal ein Speicher-Flip-Flop, vorzugsweise ein D-Flip-Flop (84 bzw 97), vorgesehen ist.

8. Elektronische Schaltung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß zur Löschung der Integrationsstufen am Ende des Meß- und Regelzyklus je ein steuerbarer Halbleiterschalter (73′bzw 93) vorgese­ hen ist, der entweder direkt parallel zum Integrations­ kondensator geschaltet ist oder zwischen Eingang bzw. Ausgang des betreffenden Operationsverstärkers und sei­ nem Bezugspotential angeordnet ist.

9. Elektronische Schaltung nach einem der vorhergehenden Ansprüche 4 bis 8, dadurch gekennzeichnet, daß vom ODER-Gatter (96) eine Verbindung zum Steuereingang eines weiteren ODER-Gatters (85) führt, dessen weiterer Eingang mit dem Ausgang des Binärzählers (83) des Zyklus-Impulsgenera­ tors verbunden ist, daß vom Ausgang des weiteren ODER-Gatters (85) eine Verbindung über eine Verzöge­ rungskette (76 bis 81) zum Rücksetzeingang des Zyklus-Impulsgenerators (83) führt, und daß von einem Zwischenabgriff in der Verzögerungskette eine Steuerlei­ tung zu den steuerbaren Halbleitern (73′ 93) der Inte­ grationsschaltung vorgesehen ist.

10. Elektronische Schaltung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß eine erste und zweite, jeweils steuerbare Schaltstufen aufweisende Multiplex-Stufe (27 und 39) vorgesehen ist, deren Schaltstufen (28, 29 und 40, 41) im Takt der Frequenz der Sende-Impulsgeneratorschaltung (42 bis 45) zumindest während der Dauer der jeweiligen Impulsabgabephase wech­ selweise und nacheinander durchgesteuert und gesperrt werden wobei zwischen den beiden Multiplex-Stufen (27, 39) für die beiden Auswertekanäle gemeinsame Schaltungs­ stufen (30 bis 38) vorgesehen sind, daß die Sende-Im­ pulsgeneratorschaltungen (42 bis 45) eine Frequenzhal­ bierungsstufe (45) aufweist und daß die Sendeimpulsgene­ ratorschaltung mit dem Takteingang des Zählers (83) des Zyklus-Impulsgenerators verbunden ist.

11. Elektronische Schaltung nach einem der vorhergehenden Ansprüche 7 bis 10, dadurch gekennzeichnet, daß die Logikstufe ein UND-Gatter (100) und ein ODER-Gatter (101) aufweist, dessen beide Eingänge jeweils mit den Ausgängen der bei­ den D-Flip-Flops (84, 97) verbunden sind, daß der Aus­ gang des UND-Gatters (100) und der Ausgang des ODER- Gatters (101) mit einem weiteren UND-Gatter (103) verbunden sind und daß dem ODER-Gatter (101) über eine Gleichrichterstufe (102) ein RC-Glied (104 bis 106) nachgeschaltet ist.

12. Elektronische Schaltung nach Anspruch 11, dadurch ge­ kennzeichnet, daß das ODER-Gatter (101) als NOR-Gatter ausge­ bildet ist.

13. Elektronische Schaltung nach Anspruch 11 oder 12, da­ durch gekennzeichnet, daß die dem ODER-Gatter (101) nachgeschaltete Gleichrichterstufe (102) eine Diode enthält, über die über das RC-Glied mit einem Wi­ derstand (106) ein Kondensator (105) aufladbar ist, der bei fehlendem Potential an der Diode (102) über einen Widerstand (104) entladbar ist.

14. Elektronische Schaltung nach Anspruch 13, dadurch ge­ kennzeichnet, daß der Wert des Ladewiderstandes (106) mindestens um den Faktor 10 kleiner ist als der Wert des Entladewiderstandes (104).

15. Elektronische Schaltung nach einem der Ansprüche 11 bis 14, dadurch gekennzeichnet, daß zwischen dem ersten UND-Gatter (100) und dem zweiten UND-Gatter (103) eine Verzögerungs­ stufe (108) vorgesehen ist.

16. Elektronische Schaltung nach einem der Ansprüche 11 bis 15, dadurch gekennzeichnet, daß dem zweiten UND-Gatter (103) ein Speicherverhalten aufweisende Kippstufe, vorzugsweise eine getaktete Kippstufe, nachgeschaltet ist.