DE2945115C2

DE2945115C2 - Microwave motion detectors

Info

Publication number: DE2945115C2
Application number: DE19792945115
Authority: DE
Inventors: Des Erfinders Auf Nennung Verzicht
Original assignee: Getronik Elektronische Geraete 3002 Wedemark De GmbH
Current assignee: Getronik Elektronische Geraete 3002 Wedemark De GmbH
Priority date: 1979-11-08
Filing date: 1979-11-08
Publication date: 1983-12-01
Also published as: DE2945115A1; FR2469718A1; BE886078A; NL8005885A

Description

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Die Erfindung betrifft einen Mikrowellen-Bewegungsmelder gemäß Oberbegriff des Anspruchs 1.The invention relates to a microwave motion detector according to the preamble of claim 1.

Einen solchen Bewegungsmelder zeigt die DD-PS 190 bei einer automatischen Steuerung für Fahrzeuge zum Verhindern von Zusammenstößen zwischen Fahrzeug und einem Hindernis. Ein Diskriminator wird durch ein Gatter geöffnet, wenn die Ausgangssignale beider Kanäle um +90° außer Phase sind, d. h. wenn die Doppler-Signale einer Abstandsverringerung entsprechen. Der Diskriminator wird durch das Gatter gesperrt wenn die Ausgangssignale beider Kanäle um —90° außer Phase sind, d h. wenn die Doppler-Signale einer Abstandsvergrößerung entsprechen. Das eine Abstandsverringerung anzeigende Gleichstromsignal eines dem Diskriminator nachgeschalteten Detektors wird einem Gatter und einer Summierschaltung zugeführt, die vom Gatter nur dann aktiviert wird, wenn am Ausgang des Detektors ein Gleichstromsignal vorhanden ist. Der Summierschaltung wird ferner ein der Geschwindigkeit der Abstandsverringerung oder der Abständsvergrößerung proportionales Signal zugeführt Die Geschwindigkeit wird aus der Amplitude der Doppler-Frequenzsignale bestimmt. Das Ausgangssignal der Summierschaltung ist somit eine Funktion der Geschwindigkeit der Abstandsverringerung, des Abstandes und der Momentangeschwindigkeit Bei diesem bekannten Bewegungsmelder werden somit Abstandsvergrößerungen zum Hindernis anzeigende Signale nicht ausgewertet. Es werden lediglich solche Signale zur Steuerung ausgenutzt, die einen bestimmten »Abstand« und das »Annähern« anzeigen. Die Verwendung solcher Signale beispielsweise zum öffnen und Schließen von Türen ist nicht zufriedenstellend, weil geeignete Schwellwerte, insbesondere für den Schließvorgang festgelegt werden müssen, die stets einen gewissen Sicherheitszuschlag erfordern. Hierdurch entsteht eine nachteilige Trägheit der Steuerung, was beispielsweise bei der erwähnten Anwendung zur Betätigung von Türanlagen den Nachteil hat, daß größere Türöffnungszeiten entstehen.The DD-PS 190 shows such a motion detector with an automatic control for vehicles to prevent collisions between the vehicle and an obstacle. Becomes a discriminator opened by a gate when the output signals of both channels are + 90 ° out of phase, i.e. H. if the Doppler signals correspond to a reduction in distance. The discriminator is blocked by the gate when the outputs of both channels are -90 ° out of phase, i.e. when the Doppler signals are a Correspond to the increase in distance. The direct current signal of a decrease in distance the detector downstream of the discriminator is fed to a gate and a summing circuit, which is only activated by the gate when a direct current signal is present at the output of the detector is. The summing circuit also becomes one of the rate of reduction in distance or the Distance enlargement proportional signal supplied. The speed is derived from the amplitude of the Doppler frequency signals determined. The output of the summing circuit is thus a function of the Speed of clearance reduction, clearance and instantaneous speed at this one Known motion detectors are thus increasing the distance to the obstacle indicating signals not evaluated. Only those signals are used for the control, which a certain Show »Distance« and the »Approach«. The use of such signals, for example, to open and Closing doors is unsatisfactory because there are suitable threshold values, especially for the closing process must be specified, which always require a certain safety margin. Through this creates a disadvantageous inertia of the control, which is for example in the mentioned application for Operation of door systems has the disadvantage that longer door opening times arise.

In der Veröffentlichung »Mikrowellen im Dienst der Sicherheit« in der Zeitschrift »nachrichten elektronik« (1978), S. 303-306, wird der Einsatz von nach dem Doppler-Prinzip mit Mikrowellen arbeitender Geräte zur dreidimensionalen Überwachung sowohl von Innenräumen als auch von Freigelände nach grundsätzlichen Gesichtspunkten beschrieben. Es wird auch die Möglichkeit einer Verwendung als Steueranlagen z. B. für Türsteueranlagen erwähnt. Es finden sich in dieser Veröffentlichung aber keine genaueren, nachvollziehbaren Beschreibungen der Geräte oder Anlagen.In the publication "Microwaves in the service of security" in the magazine "nachrichten elektronik" (1978), pp. 303-306, the use of devices working with microwaves according to the Doppler principle for three-dimensional monitoring of both indoor and outdoor areas according to basic principles Described points of view. There is also the possibility of using it as control systems e.g. B. mentioned for door control systems. In this publication, however, there are no more precise, comprehensible ones Descriptions of the devices or systems.

Die Aufgabe der vorliegenden Erfindung besteht darin, einen Mikrowellen-Bewegungsmelder gemäß Oberbegriff des Anspruchs 1 so auszubilden, daß eine schnellere Steuerung von in Abhängigkeit von Objektbewegungen und Objektabstand betätigbaren Anlagen erzielbar ist.The object of the present invention is to provide a microwave motion detector according to Form the preamble of claim 1 so that a faster control of depending on object movements and object distance operable systems can be achieved.

Diese Aufgabe wird durch die im Kennzeichen des Anspruchs 1 angegebene Ausbildung gelöst.This object is achieved by the design specified in the characterizing part of claim 1.

Durch die erfindungsgemäße Ausbildung wird auch ein eine Abstandsvergrößerung zum Objekt anzeigendes Signal ausgewertet und ein entsprechendes Steuersignal durch logische Verknüpfung gewonnen. Dieses eine Abstandsvergrößerung anzeigende Steuersignal kann unmittelbar zur Steuerung ausgenutzt werden. Das Festlegen von Abstandsschwellwerten und das »Abwarten« einer Schwellwertüberschreitung ist nicht mehr notwendig. Dies ist besonders vorteilhaft beim Einsatz als Türsteueranlage, weil die Türöffnungszeigen wesentlich verkürzt werden können. Im Gegensatz zu der bekannten Steuerung nach der DD-PS 78 190 braucht durch die erfindungsgemäße Ausbildung nicht mehr das Signal »Abstand« ausgewertet zu werden. Sobald das Signal »Abstandsvergrößerung« erkannt wird, kann nach einem vorhergegangenen öffnen der Tür sofort wieder geschlossen werden.The design according to the invention also provides an enlargement of the distance to the object Signal evaluated and a corresponding control signal obtained through a logical combination. This control signal, which indicates an increase in distance, can be used directly for control purposes will. The definition of distance thresholds and the "waiting" for a threshold value to be exceeded is not necessary anymore. This is particularly advantageous when used as a door control system, because the door opens can be shortened significantly. In contrast to the known control according to the DD-PS 78 190 needs due to the inventive training no longer the signal "distance" to be evaluated. As soon as the signal »increase the distance« is detected, the door can be closed again immediately after it has been opened.

Vorteilhafte und zweckmäßige Weiterbildungen der erfindungsgemäßen Aufgabenlösung sind in den Unteransprüchen gekennzeichnet.Advantageous and expedient developments of the object solution according to the invention are set out in the subclaims marked.

Die Erfindung soll nun anhand eines in dt r Zeichnung dargestellten Ausführungsbeispieles näher erläutert werden.The invention will now be explained in more detail with reference to an embodiment shown in the drawing will.

Die Zeichnung zeigt ein Blockschaltbild, wobei lediglich der Teil des Mikrowellen- Bewegimgsmelders genauer dargestellt ist der den Empfängern nacngeschaltet ist. Der genaue Aufbau des Sende- und Empfangsgerätes, das vorzugsweise als Radargerät ausgebildet ist, sowie der Verlauf der ausgestrahlten und am Ziel bzw. an einer Person reflektierten Strahlen sind im Stand der Technik wohlbekannt und werden daher als bekannt vorausgesetzt.The drawing shows a block diagram, with only the part of the microwave motion detector is shown in more detail that is connected to the receivers. The exact structure of the transmission and Receiving device, which is preferably designed as a radar device, as well as the course of the transmitted and Rays reflected from the target or a person are well known in the art and are therefore used assumed to be known.

Das Empfangsgerät weist vorliegend zwei Empfänger 2 und 4 auf, die zusammen mit dem Sendegerät (nicht dai gestellt) und der in bekannter Weise als Sende- und Empfangsantenne ausgebildeten einzige.i Antenne (nicht dargestellt) zu einem einzigen kompakten Gerät zusammengefaßt sind (nicht dargestellt). Die Empfänger 2 und 4 weisen in an sich bekannter Weise als wesentliche Bauteile Dioden auf, in denen ein Bezugssignal mit der Sendefrequenz und das am Ziel oder der Person reflektierte Signal gemischt werden.In the present case, the receiving device has two receivers 2 and 4, which together with the transmitting device (not dai) and the only one, which is designed in a known manner as a transmitting and receiving antenna (not shown) are combined into a single compact device (not shown). The recipients 2 and 4 have diodes as essential components in a manner known per se, in which a Reference signal with the transmission frequency and the signal reflected on the target or the person are mixed.

Die Empfänger 2 und 4 sind mit unterschiedlichen Abständen zum Sendegerät angeordnet (nicht dargestellt), so daß sowohl die Bezugssignale als auch die reflektierten Signale an den Empfängern mit unterschiedlicher Phasenlage eintreffen. Die Ausgangssignale der Empfänger sind in der Frequenz und Amplitude gleich. Die Empfänger 2 und 4 sind nun beispielsweise so angeordnet, daß das Signal des Empfängers 4 dem Signal des Empfängers 2 um die Phase Θ (beispielsweise 70°) voreilt, wenn sich eine Person dem Gerät nähert. Entfernt sich eine Person von dem Gerät, so eilt das Signal des Empfängers 2 dem des Empfängers 4 um die Phase© vor.The receivers 2 and 4 are arranged at different distances from the transmitter (not shown), so that both the reference signals and the reflected signals at the receivers with different Phasing arrive. The output signals of the receivers are in frequency and amplitude same. The receivers 2 and 4 are now arranged, for example, so that the signal from the receiver 4 is the The signal from the receiver 2 is advanced by phase Θ (for example 70 °) when a person approaches the device. If a person moves away from the device, the signal from receiver 2 rushes to that of receiver 4 Phase © before.

Die Ausgangssignale der Empfänger 2 und 4 werden zunächst in Vorverstärkern 6 und 8 verstärkt (beispielsweise um 4OdB) und werden danach in Verstärkern 8 und 10 weiter verstärkt (beispielsweise um 7OdB). Den Verstärkern 10 und 12 sind Impulsformer 14 und 16 nachgeschaltet, an deren Ausgängen Rechteckspannungen konstanter Amplitude anstehen. Diese Rechtecksignale werden in einem Phasenvergleich^ 18 verarbeitet, der zwei Ausgänge 20 und 22 aufweist. Am Ausgang 20 steht ein Rechiecksignal an, wenn sich das Ziel bzw. eine Person dem Gerät nähen. Am Ausgang 22 steht ein Rechtecksignal an, wenn sich das Ziel bzw. die Person vom Gerät entfernt. Bewegt sich das Ziel bzw. die Person quer zum Gerät, stehen an den Ausgängen 20 und 22 abwechselnd in kurzer Reihenfolge R^chtecksignale an.The output signals of receivers 2 and 4 are first amplified in preamplifiers 6 and 8 (for example around 4OdB) and are then used in amplifiers 8 and 10 further reinforced (for example by 7OdB). The Amplifiers 10 and 12 are followed by pulse shapers 14 and 16, at their outputs square-wave voltages constant amplitude. These square-wave signals are processed in a phase comparison ^ 18, which has two outputs 20 and 22. A square signal is available at output 20 when the target or sew a person to the device. At the output 22 there is a square wave signal when the target or the person is away from the device. If the target or the person moves across the device, there are 20 at the exits and 22 alternating in a short sequence of square wave signals at.

Die Ausgangssignale des Phasenvergleichers 18 werden Gleichrichtern 24 und 26 zugeführt, an die sich /?C-Glieder 28 und 30 (Tiefpässe) und Schmitt-Trigger 32 und 34 anschließen.The output signals of the phase comparator 18 are fed to rectifiers 24 and 26 to which / Connect C-elements 28 and 30 (low-pass filters) and Schmitt triggers 32 and 34.

Das vorverstärkte Ausgangssignal des Empfängers 4 wird über eine Leitung 36 ferner auf einen einstellbaren Verstärker 38 (Verstärkung z. B. 0—35 dB) gegeben. Auf den einstellbaren Verstärker folgen ein Gleichrichter 40 und ein RC-C\\ed 42 (Tiefpaß). An diesem PunktThe pre-amplified output signal of the receiver 4 is also sent via a line 36 to an adjustable amplifier 38 (gain, for example 0-35 dB). The adjustable amplifier is followed by a rectifier 40 and an RC-C \\ ed 42 (low-pass). At this point

steht eine der Eingangsspannung proportionale Gleichspannung (nicht dargestellt) an. An das ÄC-Glied ist ein Schmitt-Trigger 44 angeschlossen, der als Schwellwertschalter ausgebildet ist Übersteigt die Gleichspannung einen bestimmten Wert (Schwellwert), schaltet der Schmitt-Trigger 44 durch. Dies ist der Fall, wenn sich das Ziel bzw. die Person dem Gerät auf eine bestimmte Entfernung genähert hata DC voltage (not shown) proportional to the input voltage is present. There is a Schmitt trigger 44 connected, which is designed as a threshold switch If the DC voltage exceeds a certain value (threshold value), the Schmitt trigger 44 switches through. This is the case when the target or the person has approached the device at a certain distance

Auch die Schmitt-Trigger 32 und 34 sind vorzugsweise als Schwellwertschalter ausgebildet.The Schmitt triggers 32 and 34 are also preferably designed as threshold switches.

An den Ausgängen 46 und 50 der Schmitt-Trigger 32 und 44 stehen Signale an, wenn sich das Ziel bzw. die Person dem Gerät nähert. An den Ausgängen 48 und 50 der Schmitt-Trigger 34 und 44 stehen Signale an, wenn sich das Ziel bzw. die Person vom Gerät entfernt. Bewegt sich das Ziel bzw. die Person quer zum Bewegungsmeldegerät, so stehen an sämtlichen Ausgängen derSchmitt-Trigger^,34 und44Signale an.At the outputs 46 and 50 of the Schmitt trigger 32 and 44 there are signals when the target or the Person approaches the device. Signals are present at the outputs 48 and 50 of the Schmitt triggers 34 and 44, if the target or person moves away from the device. Does the target or person move across the Motion detection device, the Schmitt trigger ^, 34 and 44 signals are present at all outputs.

Die Ausgangssignalöä^er^hmitt-Trigger 32, 34 und 44 sind in einer logischen Schaltung 52 miteinander verknüpft.The output signal triggers 32, 34 and 44 are linked to one another in a logic circuit 52.

Die Ausgänge 46 und 48 sind an ein Exclusiv-ODER-Gatter 54 gelegt Die Ausgänge 46 und 50 sind an ein UND-Gatter 56 und die Ausgänge 48 und 50 an ein UND-Gatter 58 gelegt. Außerdem sind die Ausgänge des Exclusiv-ODER-Gatters 54 und des UND-Gatters 56 in einem UND-Gatter 60 verknüpft.The outputs 46 and 48 are connected to an exclusive-OR gate 54 put The outputs 46 and 50 are to an AND gate 56 and the outputs 48 and 50 to a AND gate 58 placed. Also are the outputs of the exclusive OR gate 54 and the AND gate 56 linked in an AND gate 60.

Durch diese Verknüpfung der Ausgangssignale der Schmitt-Trigger 32,34 und 44 stehen an den Ausgängen 62, 64 und 66 der UND-Gatter 56, 58 und 60 unter folgenden Voraussetzungen Ausgangssignale an:As a result of this combination of the output signals, the Schmitt triggers 32, 34 and 44 are available at the outputs 62, 64 and 66 of AND gates 56, 58 and 60 under the following conditions output signals to:

— Am Ausgang 62, wenn an den Ausgängen 46 und 50 Signale mit Hochpegel anstehen,- At output 62, if there are high level signals at outputs 46 and 50,

— am Ausgang 64, wenn an den Ausgängen 48 und 50 Signale mit Hochpegel anstehen, und- at output 64, if signals with high level are present at outputs 48 and 50, and

— am Ausgang 66, wenn an den Ausgängen des Exclusiv-ODER-Gatters 54 und des UND-Gatters 56 Signale mit Hochpegel anstehen.- at the output 66, if at the outputs of the exclusive OR gate 54 and the AND gate 56 signals with high level are present.

Am Ausgang des Exclusiv-ODER-Gatters 54 ist nur dann ein Signal mit Hochpegel vorhanden, wenn entweder am Ausgang 46 oder am Ausgang 48 Signale mit Hochpegel anstehen. Wenn beide Ausgänge 46 und 48 Signale mit Hochpegel sind, was z. B. bei einer Querbewegung der Fall sein kann, steht am Ausgang des Exclusiv-ODER-Gatters 54 ein Signal mit Niedrigpegel an.A high level signal is only present at the output of the exclusive OR gate 54 if either at output 46 or at output 48 signals with high level are present. If both outputs 46 and 48 signals with high level are what z. B. may be the case with a transverse movement, is at the output of the Exclusive-OR gate 54 asserts a low level signal.

Durch die logische Schaltung 52 wird somit nicht nur die Bewegung des Zieles bzw. der Person, sondern auch die Bewegungsrichtung eindeutig erkannt, wenn sich das Ziel bzw. die Person auf das G erät zubewegt.The logic circuit 52 thus not only determines the movement of the target or the person, but also the direction of movement is clearly recognized when the target or person is moving towards the device.

Soll zusätzlich auch noch eindeutig Bewegung und Richtung erkannt werden, wenn sich das Ziel bzw. die Person vom Gerät wegbewegt, so sind der Ausgang des Exclusiv-ODER-Gatters 54 und der Ausgang 64 des UND-Gatters 58 zusätzlich in einem UND-Gatter zu verknüpfen, wie dies in der Zeichnung gestrichelt eingezeichnet ist (LJND-Gatter 63).Should also be clearly recognized movement and direction when the target or the Person moved away from the device, the output of the exclusive-OR gate 54 and the output 64 of the AND gate 58 to be linked additionally in an AND gate, as shown in dashed lines in the drawing is shown (LJND gate 63).

Das oben beschriebene Bewegungsmeldegerät kann vorzüglich zum selbsttätigen öffnen und Schließen von Türen und auch als Warngerät eingesetzt werden.The motion detection device described above is ideal for automatic opening and closing of Doors and can also be used as a warning device.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen1 sheet of drawings

Claims

Patent claims:

I. Microwave motion detector with a transmitting device and a receiving device that has two receivers arranged at different distances from the transmitter were reflected by a target Receives signals and derives Doppler frequency signals in two separate channels A phase comparator is used to derive amplification and signal shaping, which determines the phase position of the output signals compares both channels and emits a first signal when the target approaches the motion detector, and emits a second signal when the target moves away from the motion detector, and with a logic circuit that is one of one The signal derived from the channels and proportional to the distance to the target, as well as the first output signal of the phase comparator, and which emits an output signal when these two Signals are supplied simultaneously, characterized in that the one predetermined Distance to the target corresponding output signal of one channel (4, 8) with the first, one Distance reduction to the target indicating output signal of the phase comparator (18) in one first AND gate (56) and additionally with the second, an increase in the distance to the target indicating output signal of the phase comparator (18) in a second AND gate (58) is linked, and that the two output signals of the phase comparator (18) to the inputs of one Exclusive-OR gate (54) are placed, one of which is a transverse movement of the target to the motion detector indicating output signal with the output signal of the first AND gate (56) in a third AND gate (60) is linked.

2. Microwave motion detector according to claim 1, characterized in that the output signal of the one channel (4, 8) before the link to a series connection of a - »o adjustable preamplifier (38), a rectifier (40), an ÄC element (low-pass) (42) and an as Schmitt trigger (44) configured as a threshold value switch is given.

3. Microwave motion detector according to claim 1, characterized in that the first output signal of the phase comparator (18) before being linked to a series circuit of a rectifier (24), an RC-G \\ ed (low pass) (28) and a Schmitt trigger (32) designed as a threshold switch and the second output signal of the phase comparator (18) before being linked to a series circuit of a rectifier (26), a WC element (low-pass filter) (30) and a Schmitt trigger designed as a threshold switch (34) is given.