DE3587800T2 - Anordnung zur Fahrzeuggeschwindigkeitsmessung über Grund mit Signalausfallkompensation. - Google Patents

Anordnung zur Fahrzeuggeschwindigkeitsmessung über Grund mit Signalausfallkompensation.

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DE3587800T2
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    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
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    • G01S15/00—Systems using the reflection or reradiation of acoustic waves, e.g. sonar systems
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    • G01S15/50—Systems of measurement, based on relative movement of the target
    • G01S15/58—Velocity or trajectory determination systems; Sense-of-movement determination systems
    • G01S15/60—Velocity or trajectory determination systems; Sense-of-movement determination systems wherein the transmitter and receiver are mounted on the moving object, e.g. for determining ground speed, drift angle, ground track

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Description

  • Diese Erfindung bezieht sich auf einen Sensor zum Erfassen der Relativgeschwindigkeit zwischen einem Objekt, das sich relativ zu einem anderen bewegt, wie die Geschwindigkeit über dem Boden eines Fahrzeuges, zum Beispiel eines landwirtschaftlichen Fahrzeuges.
  • An den meisten landwirtschaftlichen und Gelände-Maschinen, die heutzutage in Verwendung sind, wird die Drehzahl oder Fahrzeuggeschwindigkeit über einen magnetischen Aufnehmer gemessen, der die Raddrehzahl erfaßt. Es gibt allerdings Probleme mit dieser Meßtechnik.
  • Um diese Probleme zu lösen, wurden Doppler-Bodengeschwindigkeits-Erfassungssysteme vorgeschlagen. Die Geschwindigkeit vg kann aus der Frequenzverschiebung Δf zwischen dem empfangenen und dem gesendeten Signal über eine modifizierte Dopplergleichung bestimmt werden:
  • (1) vg = (c · Δf)/(ft · 2 · cos α),
  • wobei α der Winkel der Signal-Sendeachse gegenüber der Horizontalen, c die Schallgeschwindigkeit und ft die Sendesignalfrequenz ist.
  • Es ist bekannt, Doppler-Signale durch verschiedene Impulszählvorrichtungen zu bearbeiten, siehe zum Beispiel die US-A 3,893,076 und die GB-A 2 101 831.
  • In solchen Systemen kann die Größe des empfangenen Signals entsprechend den Änderungen des Reflexionsvermögens des Untergrunds sowie der zeitweise sich auslöschenden Interferenzen zwischen den Wellenfronten verschiedener Reflexionsbereiche des Untergrundes erheblich in seiner Amplitude schwanken. Große Schwankungen der Größe des empfangenen Signals können Ausfallperioden verursachen, in denen die empfangene Frequenz nicht nachweisbar ist, da die Größe des empfangenen Signals zu klein ist. Diese Perioden eines Signalausfalls können dazu führen, daß das System ein fehlerhaftes oder ein mit einem systematischen Fehler behaftetes Geschwindigkeitsausgangssignal erzeugt.
  • Die US-A 3,893,076 offenbart ein digitales Geschwindigkeitserfassungssystem, in dem Zähler Zahlenwerte enthalten, welche Zeitintervalle repräsentieren, die sukzessiven Gruppen von 5 Zyklen einer gemischten Dopplerfrequenz entsprechen. Diese Zahlenwerte zeigen die erfaßte Geschwindigkeit an. Signalausfallkompensation wird durch einen Subtrahierer, Komparator und Logikkreis, die zwischen den Zähler und dem Systemausgang eingefügt sind, bereitgestellt. Wenn die Differenz zwischen den Zahlenwerten in den zwei Zählern groß genug ist, was bei einem Signalausfall auftritt, dann arbeiten der Subtrahierer und der Komparator mit Hilfe von Logiggattern, um eine Aktualisierung des Registers zu verhindern, in das andernfalls einer der Zahlenwerte eingegeben wird. Solch einem System wohnt eine Beeinträchtigung inne, denn da der Ausfallerkennungskreis dem Zähler nachgeordnet ist, ist es möglich, daß zwei aufeinanderfolgende Intervalle selbst dann gleich sein können, wenn beide Intervalle Signalausfälle enthalten. Wenn dies auftritt, wird das Register mit einem irreführenden Zahlenwert aktualisiert, welcher die tatsächliche Geschwindigkeit nicht richtig wiedergibt. Ferner ist ein derartiges System kompliziert und teuer in der Herstellung.
  • Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, ein Geschwindigkeitserfassungssystem mit einer einfachen und zuverlässigen Einrichtung zur Kompensation von Amplitudenschwankungen des reflektierten oder empfangenen Signals bereitzustellen.
  • Das erfindungsgemäße System ist durch Patentanspruch 1 bestimmt.
  • Die bevorzugte Ausgestaltung der vorliegenden Erfindung enthält einen Taktgeber, von dem alle Zeiten abgeleitet werden, einen Sendeverstärker und -wandler, einen Empfangsverstärker und -wandler, einen digitalen Frequenzdetektor und einen Signalausfall- und -haltekreis.
  • Das Taktgebersignal wird auf die Übertragungsfrequenz (40 kHz sind bevorzugt) heruntergeteilt, um den Sendeverstärker und -wandler anzusteuern. Das empfangene Echo wird verstärkt, in Rechteckform gebracht und an den Frequenzdetektor gesendet, wo die Differenz zwischen seiner Periode und der des gesendeten Signals gemessen wird. Diese Differenz ist proportional zur Geschwindigkeit.
  • Der Frequenzdetektor enthält zwei Rückwärtszähler. Einer wird durch das empfangene Signal angesteuert, der andere wird durch ein Referenzsignal angesteuert, dessen Frequenz von dem Taktgeber abgeleitet wird. Der Empfangszähler inizialisiert den zweiten Zähler und schaltet diesen ein und aus.
  • Während jeden Meßintervalls zählt der zweite Zähler die Anzahl von Referenztaktzyklen, die während einer bestimmten Anzahl (1280) von empfangenen Zyklen auftreten. Da die gesendete Frequenz ebenfalls von dem Taktgeber abgeleitet ist, entspricht jede Zahl des Taktzählers einem festen Anteil des Sendezyklusses. Daher repräsentiert der Endzahlenwert die Differenz zwischen der Sende- und Empfangsperiode in Einheiten der Sendesignalperioden, und nicht in Einheiten einer unabhängigen Referenz. Dies macht den Detektorausgang gegenüber Verschiebungen der Taktgeberfrequenz oder anderer Änderungen in der Charakteristik der Schaltungskomponenten unempfindlich.
  • Am Ende jedes Meßintervalls wird der letzte Zahlenwert für die Ausgabe festgehalten, und der Zählvorgang beginnt wieder.
  • Der Ausfallsdetektor überwacht die Amplitude des empfangenen Signals. Ein Ausfall wird angenommen, wenn diese Amplitude unter ein minimales Niveau fällt, für welches sich die wirkliche Dopplerverschiebung zuverlässig erfassen läßt. Wenn eine Ausfallbedingung auftritt, werden die beiden Zähler gehemmt, und der Frequenzdetektor wartet, bis die Ausfallbedingung endet. Zu dieser Zeit wird die Zählung wieder aufgenommen.
  • Die Erfindung wird im einzelnen anhand von Beispielen mit Bezugnahme auf die beigefügte Zeichnung des Geschwindigkeitserfassungssystems beschrieben, in der:
  • Fig. 1 eine vereinfachte schematische Zeichnung eines Geschwindigkeitserfassungssystems ist,
  • Fig. 2 ein schematisches Blockdiagramm einer bevorzugten Ausführung der erfindungsgemäßen Signalbearbeitungseinheit ist und
  • Fig. 3 bis 9 detailliertere Schaltdiagramme verschiedener Bereiche der Fig. 2 sind.
  • Das Bodengeschwindigkeitserfassungssystem 10 enthält eine stetig arbeitende Ultraschallsende- und -empfangseinheit 12, die an einem unteren Rahmenteil 14 des Fahrzeugs befestigbar ist. Die Einheit 12 hat Sende- und Empfangsschalltrichter 16 und 18, die vorzugsweise in eine Vorwärtsrichtung unter einem Winkel α von ungefähr 37 Grad zur Horizontalen ausgerichtet sind. Eine Signalverarbeitungseinheit 220 liefert ein Ultraschallsendesignal T an die Einheit 12. Die Schalltrichter können konventionelle Ultraschallschalltrichter sein. Die Schalltrichter 16 und 18 sind mit dem entsprechenden konventionellen Ultraschallsender 28 und -empfänger 30 verbunden (Fig. 2). Der Sender 28 sendet vorzugsweise ununterbrochen bei einer Sendefrequenz ft von 40 kHz.
  • Das Ausgangssignal des Empfängers 30 ist ein reflektiertes Signal R mit einer Frequenz fr. Übersprechen zwischen dem Sender und Empfänger wird vorzugsweise eliminiert durch die Verwendung von Kork zur akustischen Isolierung der Schalltrichter 16 und 18 voneinander, oder durch die Aufhängung der Schalltrichter über bekannte Gummi-"Stoßdämpfer", durch Anordnung eines schalldämpfenden Stoffes oder einer Trennwand zwischen den Schalltrichtern und durch Verwendung von Kork, um Bereiche der Schalltrichter, von denen akustische Energie aufandere Weise entweichen kann, akustisch einzuschließen.
  • Wenn die Schalltrichter 16 und 18 in Richtung des Bodens in Vorwärtsrichtung bezüglich der Fahrzeugbewegung ausgerichtet sind, so weist das reflektierte Signal R eine Reflexionsfrequenz fr auf, die höher ist als ft, sofern das Fahrzeug und System 10 sich vorwärts bewegen. Umgekehrt ist fr kleiner als ft, sofern das Fahrzeug und System sich rückwärts bewegen.
  • Wie am besten aus Fig. 2 ersichtlich, enthält die Signalverarbeitungseinheit 220 einen Oszillator 222 mit einer 4 MHz Taktgeberfrequenz, welche an eine Frequenzteilereinheit 224 angelegt wird. Die Einheit 224 liefert ein 40 kHz Sendefrequenzsignal, ein 500 kHz Taktsignal fc und eine Kalibrierfrequenz fcal von 40816 Hz. Das 40 kHz Signal wird über den Leistungsverstärker 226 an den Sender 28 und den Schalltrichter 16 übertragen, welcher ein 40 kHz Ultraschallsendesignal erzeugt.
  • Das reflektierte Ultraschallsignal wird von dem Schalltrichter 18 und dem Empfangsumsetzer 30, welcher das reflektierte Signal R mit der Frequenz fr erzeugt, empfangen. Das Signal R wird durch einen Vorverstärker 232 und durch einen Empfangsverstärker 234 verstärkt und dann an die Eingänge des Quadrierkreises 236 und den Ausfallerfassungskreis 238 angelegt. Der Ausgang des Ausfallerfassungskreises 238 liegt gewöhnlich tief, wechselt aber nach hoch, wenn die Spitzenamplitude des Ausgangssignals des Verstärkers 238 unter einem Schwellwert von beispielsweise 2,0 Volt bleibt.
  • Ein Schalter 240 empfängt die Sendefrequenz ft und die kalibrierte Frequenz fcal von 224 und empfängt die reflektierte Frequenz fr von 236. Der Schalter 240 verbindet eine ausgewählte dieser Frequenzen mit dem C-Eingang eines Synchronisier-Flip-Flops 242 und über einen Einmikrosekundenverzögerer 248 mit dem C-Eingang des Empfangsrückwärtszählers 244. Ein Hemmausgang (D/O DISABLE) des Schalters 240, der ein Ausfallsausgangssignal unwirksam macht, ist an den Ausfalldetektor 238 angeschlossen.
  • Der D- oder Dateneingang des Verzögerungs-Flip-Flop 242 steht mit dem Ausgang des Ausfallerkennungskreises 238 in Verbindung, sein Setzeingang S ist mit dem "0" -Ausgang des Empfangsrückwärtszählers 244 verbunden, und sein Q-Ausgang ist mit den Hemmeingängen Inh des Empfangsrückwärtszählers 244 und des Taktgeberrückwärtszählers 246 verbunden.
  • Ferner ist der Taktgebereingang des Empfangsrückwärtszählers 244 über den Einmikrosekundenverzögerer 248 mit dem Ausgang des Schalters 240 verbunden. Ein 12-bit-Binärwort (das beispielsweise der Dezimalzahl 1280 entspricht) ist an den Vorgabedatenanschluß des Rückwärtszählers 244 angelegt. Der "0"- Ausgang des Rückwärtszählers 244 ist ferner über den Einmikrosekundenverzögerer 250 an den +T-Eingang des monostabilen Multivibrators oder Univibrators 252 angeschlossen. Der invertierte Q-Ausgang des Latch-Univibrators 252 ist an den invertierten Leseeingang READ des Halteschalters (Latch) 254 und mit dem +T-Eingang des monostabilen Multivibrators oder Univibrators 256 angeschlossen. Der Q-Ausgang des Vorgabe- Univibrators 256 ist über das ODER-Gatter 257 an die Vorgabesteuereingänge des Taktgeber- und Empfangsabwärtszählers 246 und 244 angeschlossen. Das ODER-Gatter 257 ist ferner an einen Widerstands- und Kondensatorkreis 259 angeschlossen. Der Kreis 259 und das ODER-Gatter 257 wirken zusammen, um die Zähler 244 und 246 zurückzusetzen, wenn die Stromversorgung (aus der +15 Volt abgezweigt werden) eingeschaltet wird.
  • Der Taktgebereingang C des Rückwärtszählers 246 empfängt die 500 kHz-Frequenz fc von der Frequenzteilereinheit 224. Die 12 niedrigstwertigen Bits eines binären Worts (entsprechend 16000 +512 oder binär 100 0000 1000 0000) sind an den Vorgabedatenpins des Taktgeberrückwärtszählers 246 angelegt. Die Zahl 16000 ist gleich der Anzahl der Zyklen der Taktfrequenz fc, welche in der Zeit für 1280 Zyklen der Sendefrequenz ft auftritt [(500.000 ./. 40.000) · 1280]. Der Inhalt des Rückwärtszählers 246 wird über einen 10-Bit-Datenbus an das Latch 254 gemeldet.
  • Das Latch 254 steht über den 10-Bit-Datenbus mit einem Digital/Analog-Konverter 258 und einem Ausgangsverstärker 260 in Verbindung. Ein Verschiebepegel (Offset) kann über einen Summierer 262 angelegt werden, und der Skalierverstärker 264 liefert das Ausgangssignal Vo.
  • Die Vorgabeverschiebung des Taktgeberrückwärtszählers in Höhe von 512 ist ausgewählt, um den vollen Bereich der Vorwärts- und Rückwärtsgeschwindigkeit des Fahrzeugs durch positive Taktgeberrückwärtszählwerte darstellen zu können. Dies ist erforderlich, wenn der D/A-Konverter 258 alle digitalen Zahlenwerte des Latch 254 als positiv behandelt. Wenn jedoch der D/A-Konverter die Möglichkeit negativer Zahlenwerte zuläßt, dann ist keine Verschiebung erforderlich. In letzterem Fall ist die sich ergebende endgültige Taktgeberrückwärtszählerzahl positiv für Vorwärtsgeschwindigkeiten, Null für Nullgeschwindigkeiten und negativ für Negativgeschwindigkeiten.
    • Betriebsweise der bevorzugten Ausführungsart
  • Während des normalen Betriebs wählt der Schalter 240 die fr- Frequenz von dem Quadrierverstärker 236 aus. Die Rückwärtszähler 244 und 246 werden aufgrund der Erzeugung von Vorgabeimpulsen durch den Vorgabe-Univibrator 256 simultan auf vorbestimmbare Zahlenwerte eingestellt. Der Empfangsrückwärtszähler 244 wird auf 1280 (binär 101 0000 0000) voreingestellt. Der Taktgeberrückwärtszähler 256 wird auf die 12 niedrigwertigsten Bits von 16512, was binär 000 1000 0000 ist, eingestellt.
  • Sofern keine Signalausfallbedingung durch den Ausfalldetektor 238 festgestellt wurde, zählt der Empfangsrückwärtszähler 244 mit einer Geschwindigkeit runter, die gleich der Frequenz fr des reflektierten Signals ist und an den Taktgebereingang C des Empfangsrückwärtszählers anliegt.
  • Durch Umschreiben der Doppler-Gleichung (1) folgt, daß die Frequenzverschiebung F = fr - ft ungefähr 82,87 Hz pro Meile und Stunde der Bodengeschwindigkeit Vg ist:
  • (2) Δf = (Vg · ft · 2 cos α) / c
  • Hieraus folgt, daß der Empfangsrückwärtszähler 244 generell von 1280 auf 0 in ungefähr 30,727 Millisekunden bei einer Vorwärtsbodengeschwindigkeit von 20 mph (32 km/h), in 32 Millisekunden bei einer Bodengeschwindigkeit von 0,0 mph und in ungefähr 32,335 Millisekunden bei einer Rückwärtsbodengeschwindigkeit von 5 mph (8 km/h) herunterzählt. Damit setzt der Empfangsrückwärtszähler 244 ein variables Zeitintervall fest, welches gleich der Zeit ist, die durch eine vorherbestimmte Anzahl von Zyklen der reflektierten Frequenz fr vorgegeben ist. Zur gleichen Zeit wird die 500 kHz-Rechtecktaktgeberfrequenz fc des Frequenzteilers 224 an den Taktgebereingang C des Taktgeberrückwärtszählers 246 angelegt, so daß dieser von seinem voreingestellten Wert mit einer 500 kHz-Geschwindigkeit runter zählt. Die Zähler 244 und 246 zählen kontinuierlich mit den ihnen zugeordneten Geschwindigkeiten runter, bis der Empfangsrückwärtszähler 244 die Null erreicht, bei der sein "0" -Ausgang einen von tief auf hoch wechselnden Übergang (0-1) erzeugt. Dieser 0-1-Übergang wird an den Setzeingang S des Flip-Flop 242 angelegt, so daß der normalerweise tiefliegende Q-Ausgang des Flip-Flop 242 und die INH-Eingänge beider Rückwärtszähler 244 und 246 nach hoch wechseln und damit ein weiteres Herunterzählen beider Rückwärtszähler 244 und 246 hemmen.
  • Nach einer Zeitverzögerung von einer Millisekunde, entsprechend der Verzögerung von 250, veranlaßt der 0-1-Übergang des "0" -Ausgangs von 244 auch den Latch-Univibrator 252 dazu, einen negativen Impuls von einer Millisekunde zu erzeugen. Die ansteigende (oder hintere) Flanke dieses Impulses veranlaßt das Latch 254, den Inhalt des Taktgeberrückwärtszählers 246 zu lesen. Mit sehr großer Näherung wird die Endzahl N im Taktgeberrückwärtszähler 246 durch folgende Gleichung festgelegt:
  • (3) N = ((Δf · Nc · Nd) / (ft · Nt)) + 512,
  • wobei Δf gleich fr - ft ist, Nc die Anzahl der Empfangszyklen, währendderer die Empfangsperiode gemessen wird (1280), Nd das Verhältnis der Taktgeberfrequenz (4 MHz) zu der Übertragungsfrequenz ft (40KHz) ist und Nt das Verhältnis der Taktgeberfrequenz zu der Taktzählereingangsfrequenz (500 kHz) ist. Beispielsweise enthält das Latch 254 für Bodengeschwindigkeiten nach vorn von 20 mph, 0 mph und nach rückwärts von 5 mph Werte von ungefähr 1173, 512 bzw. 345. Damit ist der Inhalt des Latch 254 bezüglich der Bodengeschwindigkeit linear. Dies kann auch durch Einsetzen der Größe Δf aus der Gleichung (2) in die Gleichung (3) gezeigt werden, bei der die folgende Gleichung gewonnen wird:
  • (4) N = ((Vg · 2 cos α · Nc · Nd) / (Nt · c)) + 512
  • Damit ist es ersichtlich, daß die Endzählzahl N nur von den physischen Größen Vg und α sowie den digitalen Größen Nc, Nd und Nt abhängt. Sie ist unsensitiv gegenüber Verschiebungen der 4 MHz Taktgeberfrequenz, da diese Frequenz bei der Ableitung der Gleichung (4) herausfällt.
  • Nun veranlaßt der negative Impuls des Latch-Univibrators 252 auch den Vorgabe-Univibrator 256, einen positiven 1-Millisekunden-Impuls zu erzeugen, welcher beide Zähler 244 und 246 voreinstellt und den "0"-Ausgang des Rückwärtszählers 244 zurück auf seinen ursprünglichen tiefen Zustand bringt. Dann stellt die nächste ansteigende Flanke der Impuls folge des Schalters 240 das Q des Flip-Flop 242 und den Inh Impuls der Zähler 244 und 246 zurück auf ihre anfänglichen tiefen Zustände, so daß die Zähler 244 und 246 wieder mit dem Rückwärtszählen beginnen können.
  • Der D/A-Konverter 258 konvertiert den Inhalt des Latch 254 in eine Analogspannung, so daß beispielsweise eine Zähländerung um 1 des Latchinhalts einer Spannungsänderung von 9,77 Millivolt am Ausgang des D/A-Konverters entspricht. Das Ausgangssignal des D/A-Konverters 256 wird durch den Verstärker 260 verstärkt. Dann können ein Verschiebepegel und ein Verstärkungsfaktor über den Summierer 262 und den variablen Verstärker 264 angelegt werden, um eine Ausgangsspannung Vo zu erhalten, die proportional zum Latchinhalt N und damit zur Bodengeschwindigkeit Vg ist.
  • Befindet sich die Amplitude des reflektierten Signals R auf normalem Niveau, so ist das Ausgangssignal des Ausfalldetektors 238 tief, und das System arbeitet so, wie gerade beschrieben wurde. Jedoch kann die reflektierte Signalamplitude aufgrund von Veränderungen der Bodenreflexionen oder aufgrund von sich auslöschenden Interferenzen zwischen Wellenfronten verschiedener Reflexionsbereiche des Terrains ausfallen. Diese Signalausfallbedingung kann ein Geschwindigkeitserfassungssystem veranlassen, fehlerhafte Bodengeschwindigkeitswerte zu erzeugen. In der bevorzugten Ausgestaltung der vorliegenden Erfindung gehen der Ausfallerfassungskreis 238 und der D-Eingang des Flip-Flop 242 hoch, sofern diese Ausfallbedingung auftritt. Dann geht bei der nächsten ansteigenden Flanke der Impuls folge des Schalters 240 der Q-Ausgang des Flip-Flop 242 hoch, wodurch beide Rückwärtszähler 244 und 246 so lange gehemmt werden, wie die Ausfallbedingung vorliegt.
  • Wenn die Ausfallbedingung beendet ist, gehen das Ausgangssignal des Ausfallerfassungskreises 238 und der D-Eingang des Flip-Flop 242 zurück nach tief. Dann geht beim nächsten Tief- Hoch-Übergang der Impuls folge des 240 der Q-Ausgang des Flip- Flop 242 zurück nach tief, und die Rückwärtszähler 244 und 246 nehmen das Zählen wieder auf. Auf diese Weise beeinträchtigt die Ausfallbedingung nicht die Geschwindigkeitsinformation.
  • Durch das Hinzufügen des Schalters 240 ist für dieses System eine Testmöglichkeit vorgesehen. Bei normaler Betriebsposition (gezeigt) verbindet der Schalter 240 den Ausgang des Quadrierkreises 236 mit dem Empfangsrückwärtszähler 244, so daß das System so wie bereits beschrieben arbeitet. Befindet sich der Schalter 240 in der "Null"-Position, dann wird die 40 kHz Sendefrequenz an den Empfangsrückwärtszähler 244 angelegt, so daß, wenn das System einwandfrei arbeitet, der Inhalt des Latch 254 eine Bodengeschwindigkeit von Null anzeigt. Ist der Schalter 240 in seiner "CAL"-Position (Kalibrierung), dann wird an den Empfangsrückwärtszähler 244 eine Kalibrierfrequenz fcal von 40,816 kHz angelegt, so daß der Inhalt des Latch 254 eine vorbestimmte Vorwärtsgeschwindigkeit anzeigen sollte. Befindet sich der Schalter 240 in der "Null"- oder "Kalibrier"-Position, so veranlaßt er den Ausfalldetektor 238, in seinem unteren Ausgangszustand zu bleiben, so daß eine Ausfallbedingung nicht in die Testfunktion eingreift.
  • Es versteht sich, daß diese Erfindung auch zur Erfassung anderer Geschwindigkeiten als die Fahrzeugbodengeschwindigkeit verwendet werden kann. Sind beispielsweise die Schalltrichter 16 und 18 auf einen rotierenden Reifen gerichtet, so läßt sich eine Messung der Reifendrehgeschwindigkeit durchführen. Sind die Schalltrichter auf irgend ein Objekt ausgerichtet, das sich relativ zu ihnen bewegt, beispielsweise auf eine Strohmatte, die sich durch einen Mähdrescher bewegt, so kann auf ähnliche Weise die Geschwindigkeit dieses sich bewegenden Objekts erfaßt werden.
  • Es folgen Tabellen mit empfohlenen Werten für die Komponenten, die in der bevorzugten Ausgestaltung gemäß den Fig. 3 - 9 gezeigt sind. Tabelle A ist den Fig. 3, 4 und 6 - 8 zugeordnet. Tabelle B ist der Fig. 9 und den Elementen 234 und 236 der Fig. 5 zugeordnet. Tabelle C ist den Elementen 230 und 232 der Fig. 5 zugeordnet.
    • TABELLE A Widerstände (Ohm)
  • R1 - 100 Ω, ¼ W
  • 2 - 4,7M, ¼ W
  • 3 - 4,7k, ¼ W
  • 4 - 4,7k, ¼ W
  • 5 - 1k
  • 6 - 1k
  • 7 - 10k, ¼ W
  • 8 - 10k, ¼ W
  • 10 - 10k, ¼ W
  • 11 - 10k, 1%
  • 12 - 40,2k, 1%
  • 17 - 10k, 1%
  • 18 - 10k, 1%
  • 19 - 4,7k, ¼ W
  • 21 - 10 Ω, ½ W
  • 22 - 10 Ω, ½ W
  • 23 - 10 Ω, ½ W
  • 24 - 10k, ¼ W
  • 25 - 10k, ¼ W
  • 26 - 10k, ¼ W
  • 27 - 30k, ¼ W
  • 28 - 447k, ¼ W
  • 29 - 100k, ¼ W
  • 30 - 2M, ¼ W
  • 31 - 150k, ¼ W
  • R17-6 - 1k, ¼ W
  • 18-6 - 30k, ¼ W
  • 19-6 - 1M, ¼ W
  • 21-6 - 10k, ¼ W
  • 22-6 - 10k, ¼ W
  • R38-6 - 10k, ¼ W
  • R55-6, R56-6 - 100 Ω, ¼ W
    • Integriegte Schaltungen
  • IC1 - 4011
  • 2 - MC14526
  • 3 - MC14526
  • 4 - MC14526
  • 5 - MC14526
  • 6 - 4093
  • 7 - CD4098
  • 8 - CD4098
  • 9 - CD4098
  • 10 - 4071
  • 11 - 4011
  • 12 - 4013
  • 13 - 4013
  • 14 - 4011
  • IC15 - MC14526
  • 16 - MC14526
  • 17 - MC14526
  • 18 - MC14526
  • 19 - MC14526
  • 20 - MC14526
  • 21 - 4042
  • 22 - 4042
  • 23 - 4042
  • 24 - LF356
  • 25 - LF356
  • 26 - MC1438R
  • 27 - MC1438R
  • 2-6 - 339
    • Potentiometer
  • R101 - 25k, 20T - Type 89X
  • 102 - 10k, 20T - Type 89X
  • R101-6 - 2k, 20T - Helipot-Type 66W
    • Dioden
  • D1 - IN914
    • Schwingquarz
  • Xt1 - 4,0 MHz
    • Wandler Sockel
  • X-2 Massa TR89 Typ 40 14 pin DIP
    • Drosselwiderstand
  • L1 - 2,88 mH Cambion 558-106-31
    • Kondensatoren (mf = Mikrofarad)
  • Alle Kondensatoren sind aus Keramik oder Festköper
  • C1 - 1 Mf
  • 2 - 33 pf
  • 4 - 0,1 Mf
  • 5 - 0,1 Mf
  • 6 - 0,1 Mf
  • 7 - 0,1 Mf
  • 8 - 0,1 Mf
  • 9 - 47 Mf
  • 11 - 47 Mf
  • 12 - 1 Mf
  • 13 - 0,1 Mf
  • 14 - 0,1 Mf
  • 15 - 100 pf
  • 16 - 100 pf
  • 17 - 0,1 Mf
  • 18 - 0,1 Mf
  • 19 - 0,1 Mf
  • 20 - 0,1 Mf
  • 21 - 1 Mf
  • 22 - 47 Mf
  • 23 - Decoupling
  • VC24 - 100 pf
  • 25 - 330 pf
  • 26 - 0,002 Mf
  • 27 - 0,01 Mf
  • 28 - 100 pf
  • 29 - 100 pf
  • 30 - 1 Mf
  • 31 - 1 Mf
  • 32 - 1 Mf
  • 33 - 1 Mf
  • 34 - 1 Mf
  • 35 - 1 Mf
  • 36 - 1 Mf
  • 37 - 1 Mf
  • 38 - 1 Mf
  • 39 - 1 Mf
  • C17-6 - 1 Mf monolitisch
  • C27-6 - wahlweise
  • C28-6 - wahlweise
  • C20-4 - 0,003 Mf
  • Bemerkung: a) C1, C4, CS, C13 - C19 sollten so nahe wie möglich bei den ihnen zugeordneten integrierten Schaltkreisen angeordnet werden.
  • b) L1, R20-4, R103-4, C20-4 werden im Falle des Schalltrichters 16 verwendet.
    • TABELLE B Widerstände (Ohit)
  • R1 - 220 Ω, ¼ W
  • 2 - 10k, ¼ W
  • 3 - 100 Ω, ¼ W
  • 4 - 10k, ¼ W
  • 5 - 220 Ω, ¼ W
  • 6 - 10k, ¼ W
  • 7 - 10k, ¼ W
  • 9 - 10k, ¼ W
  • 10 - 10k, ¼ W
  • 11 - 20k, 1% wahlweise
  • 12 - 20k, 1% wahlweise
  • 13 - 20k, 1% wahlweise
  • 14 - 10k, 1% wahlweise
  • 15 - 200k, ¼ W wahlweise
  • 16 - 4,7k, ¼ W wahlweise
  • 23 - 100 Ω, ¼ W
  • 24 - 200 Ω, 1%
  • 25 - 200 Ω, 1%
  • 26 - 27,4k
  • 27 - 100 Ω, ¼ W
  • 28 - 27,4k
  • 29 - 100 Ω, ¼
  • 30 - 3,3k, ¼ W
  • 31 - 20k
  • 32 - 220 Ω, ¼ W
  • 33 - 100 Ω, ¼ W
  • 34 - 100 Ω, ¼ W
  • R35 - 10 Ω, ¼ W
  • 36 - 10 Ω, ¼ W
  • 37 - 100 Ω, ¼ W
  • 39 - 20 Ω, 1%
  • 40 - 10k, 1%
  • 41 - 4,7k, ¼ W
  • 42 - 20k, 1%
  • 43 - 20k, 1%
  • 44 - 20k, 1%
  • 45 - 10k, 1%
  • 46 - 40,2k, 1%
  • 47 - 20k, 1%
  • 48 - 4,7k, ¼ W
  • 49 - 15k, 1%
  • 50 - 4,7k, ¼ W
  • 51 - 270 Ω, 2W
  • 52 - 100 Ω, ¼ W
  • 53 - 100 Ω, ¼ W
  • 54 - 100 Ω, ¼ W
  • 57 - 100 Ω, ¼ W
  • 58 - 100 Ω, ¼ W
  • W59 - 100 Ω, ¼ W
  • 60 - 100 Ω, ¼ W
  • 61 - 100 Ω, ¼ W
  • 62 - 100 Ω, ¼ W
  • 63 - 10k, ¼ W
  • 64 - 1k (wahlweise)
    • Kondensatoren
  • C1 - 47 Mf
  • 2 - 1 Mf
  • 3 - 0,001 Mf
  • 4 - 1 Mf
  • 6 - 1 Mf
  • 7 - 1 Mf
  • 8 - 0,002 Mf
  • 9 - 1 Mf
  • 10 - 1 Mf
  • 11 - 1 Mf
  • 12 - 1 Mf
  • 13 - 100 pf
  • 14 - SAC (1 bis 10 Mf)
  • 15 - 1 Mf
  • 16 - 0,1 Mf
  • 17 - 1 Mf monolitisch
  • 18 - 0,015 Mf Polystyrol
  • 19 - 0,05 Mf Polystyrol
  • 20 - 0,1 Mf
  • C17 - 1 Mf monolitisch
  • 18 - 0,015 Mf Polystyrol
  • 19 - 0,05 Mf Polystyrol
  • 20 - 0,1 Mf
  • 21 - 1 Mf
  • 23 - 1 Mf
  • 24 - 1 Mf
  • 24 - 1 Mf
  • 25 - 1 Mf
  • 26 - 1 Mf
  • 27 - 1 Mf
  • 28 - 1 Mf
  • 29 - 1 Mf
  • 30 - 1 Mf
  • 31 - 1 Mf
  • 32 - 1 Mf
  • 33 - 1 Mf
  • 34 - 1 Mf
  • (R64, C21 - C26 und C29 - C34 sind wahlweise), (C1 - C13 können scheibenförmig oder monolitisch sein)
    • Potentiometer
  • 102 - 2k, 20T Helipot Type 66W
  • 103 - 100k, 20T Helipot Type 66W
  • 104 - 25k, 20T Helipot Type 66W
  • 105 - 10k, 20T Helipot Type 66W
    • Transistoren
  • Q1 - 2N2914
  • 2 - 2N3904
  • 3 - 2N3906
    • Schalter
  • Sw1 - Schiebeschalter, PC Mount
    • Dioden
  • D1 - IN914
  • 2 - IN914
  • 3 - IN914 wahlweise
  • 4 - IN914 wahlweise
  • 5 - IN914
  • 6 - IN914
    • Intearierte Schaltkreise
  • IC1 - LF 357
  • 3 - IJF 357 wahlweise
  • 4 - LF 359 wahlweise
  • 5 - 78L05
  • 6 - AD584
  • 7 - 4013
  • 8 - VFC32KP, Burr Brown
  • 9 - 4558
  • 10 - AD754lk, Anlalog Devices
  • 11 - 3527AM, Burr Brown
  • 12 - LF355
    • TABELLE C Widerstände
  • 2 - 10k, ¼ W
  • 3 - 100k, ¼ W
  • 4 - 220 Ω, ¼ W
  • 5 - 100 Ω, ¼ W
  • 6 - 100 Ω, ¼ W
    • Kondensatoren
  • C1 - 1 Mf
  • 2 - 1 Mf
    • Intearierter Schaltkreis
  • IC - LF 356
    • Drosselwiderstand
  • L1 - 6,3 mH Cambian 558-3387-30 (5,4 - 8,2 mn)
    • Wandler
  • X-1 Massa TR89, Type 40

Claims (2)

1. Doppler-Geschwindigkeitssensor, bei dem Impulse mit einer Empfangsfrequenz (fr) von einem Empfänger (30) aus einem Signal abgeleitet werden, welches von einem sich relativ bewegenden Ziel, auf das ein Signal mit einer festen Sendefrequenz (ft) gerichtet wird, reflektiert wird, mit einem Zähler (244) zum Zählen der Empfangsimpulse, dadurch gekennzeichnet, daß
(a) der Zähler (244) eine feste Anzahl der empfangenen Impulse (fr) zählt,
(b) ein zweiter Zähler (246) simultan Impulse einer Referenzfrequenz (fc) zählt und einen Wert aufweist, der der Relativgeschwindigkeit entspricht, sobald der erste Zähler (244) die feste Anzahl der empfangenen Impulse gezählt hat,
(c) ein Ausfalldetektor (238) wahrnimmt, wenn das Niveau des Signals, das durch den Empfänger (30) empfangen wird, unter einen vorbestimmbaren Wert fällt und infolgedessen ein Ausfallsignal (D/O) liefert,
(d) eine Steuereinrichtung (242) das Zählen beider Zähler während des Vorliegens eines Ausfallsignals (D/O) unterbricht,
- wobei die Steuereinrichtung einen Flip-Flop (242) enthält mit einem Takteingang, der die Empfangsimpulse (fr) empfängt, einem Dateneingang (D), der die Ausfallsignale (D/O) empfängt, und einem Ausgang (Q), der mit den Hemmeingängen (Inh) beider Zähler (244, 246) verbunden ist und den Flip-Flop in einen Zustand umschaltet, in dem bei Vorliegen des Ausfallsignals (D/O) am Dateneingang (D) die Zähler gehemmt werden,
- wobei der Flip-Flop (242) einen Setzeingang (S) aufweist, der mit einem Nullausgang (0) des ersten Zählers verbunden ist, so daß er auf besagten Zustand gesetzt wird, wenn der erste Zähler (244) bis Null runtergezählt hat,
- wobei der Sensor ferner einen ersten monostabilen Multivibrator (252), der einen Eingang hat, der mit dem Nullausgangsanschluß (0) des ersten Zählers (244) verbunden ist, und einen Ausgang aufweist, der mit dem Eingang eines zweiten monostabilen Multivibrators (256) verbunden ist, welcher seinerseits einen Ausgang hat, der mit Rücksetzanschlüssen (PE) des ersten und zweiten Zählers (244, 246) verbunden ist, so daß diese auf erste bzw. zweite Anfangswerte zurückgesetzt werden können,
- der Sensor enthält ferner ein ODER-Gatter (257) mit einem ersten Eingang, der mit dem Ausgang des zweiten monostabilen Multivibrators (256) verbunden ist, einen Ausgang, der mit den Rücksetzanschlüssen (PE) des ersten und zweiten Zählers (244, 246) verbunden ist, und einen zweiten Eingang, der über einen Widerstand (R24) mit Erde und mit einem Schalteranschluß verbunden ist, der erregt wird, wenn die Leistungsversorgung über einen Kondensator (C21) eingeschaltet ist, so daß dann, wenn der Schalteranschluß stromführend ist, ein vorübergehendes Signal durch den Kondensator (C21) und das ODER-Gatter (257) an den Rücksetzanschluß (PE) übertragen wird, wodurch der erste und zweite Zähler (244, 246) auf ihre Anfangswerte zurückgesetzt werden.
2. Doppler-Geschwindigkeitssensor nach Anspruch 1, gekennzeichnet durch ein Latch (254) mit Dateneingängen, die angeschlossen sind, um den Inhalt des zweiten Zählers (246) zu empfangen, und mit einem Leseeingang, der an einen Ausgang des ersten monostabilen Multivibrators (252) derart angeschlossen ist, daß ein Aktivieren des ersten monostabilen Multivibrators das Latch (254) veranlaßt, den Inhalt des zweiten Zählers (246) in sich einzulesen und zu speichern.
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