DE3719869A1 - Einrichtung zur energieversorgung einer elektronischen signalverarbeitungsstufe - Google Patents

Description

Die Erfindung bezieht sich auf eine Einrichtung zur Energie­ versorgung einer elektronischen Signalverarbeitungsstufe gemäß dem Oberbegriff des Patentanspruches 1.

Viele aktive Sensoren, wie Abstandssensoren, Laser- und Radar­ geräte z.B. zur Überwachung von Räumen, arbeiten im Pulsbetrieb. Die Signalverarbeitung ist bei solchen Geräten in der Regel aufwendig und erfordert die ständige Bereitstellung von ent­ sprechender Energie. Außerdem müssen in vielen Fällen Bauele­ mente der elektronischen Signalverarbeitungsstufe gekühlt werden, was zusätzliche Energie erfordert. Aus diesen Gründen ist es oftmals nicht möglich, solche Geräte mit Batterien als Energieversorgung zu betreiben, da diese Batterien bereits nach kurzer Zeit verbraucht waren.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Einrichtung zur Energieversorgung von Signalverarbeitungsstufen anzugeben, mit der der Energieverbrauch wesentlich gesenkt werden kann.

Diese Aufgabe ist gemäß der Erfindung durch die im kennzeich­ nenden Teil des Patentanspruches 1 angegebenen Merkmale gelöst.

Die Erfindung geht von der Erkenntnis aus, daß in der Regel eine ständige Signalverarbeitung nicht notwendig ist, sondern daß zum Erhalt von ausreichenden Informationen eine getaktete Signalver­ arbeitung in der Regel ausreichend ist. Dies trifft insbesondere für pulsbetriebene aktive Sensoren zu, kann jedoch ohne weiteres auch auf passive Sensoren ausgeweitet werden, so z.B. für Bild­ aufnehmer im Infrarotbereich, die ladungsgekoppelte Speicher als Empfänger benutzen. Lediglich während der Einschaltperioden der Energieversorgung erfolgt dann eine Signalverarbeitung, während in den Zwischenzeiten die Signalverarbeitungsstufe nicht mit Energie versorgt wird. Hierdurch kann der Energieverbrauch wesentlich bis zu einem Faktor 1:100 herabgesenkt werden.

Die Taktung der Energieversorgung kann auf verschiedene Weise gesteuert werden:

Wenn eine bestimmte Informationsmenge für die Signalverarbeitung erforderlich ist, kann diese Steuerung durch einen externen Takt­ generator erfolgen, mit dem sichergestellt wird, daß die verar­ beiteten Signale eine zuverlässige Information liefern.

Bei einem aktiven Sensor, z.B. einem Abstandssensor in einem Kraftfahrzeug kann die Energieversorgung in Abhängigkeit der ausgesendeten Impulse des aktiven Sensors gesteuert werden. Hierbei ist es zweckmäßig, die Signalverarbeitung erst nach einer gewissen Zeit einzuschalten, mit der die Laufzeit der Impulse vom Sender bis zum Empfänger berücksichtigt wird. Eben­ so ist eine Steuerung der Taktung der Energieversorgung durch den Empfänger möglich. Der Empfänger braucht hierzu nicht ständig mit Energie versorgt zu werden; es ist nur nötig, daß der Empfänger das erste Signal empfängt und dadurch ausgelöst einen Steuerimpuls an die Einrichtung zur Energieversorgung abgibt, wonach die gesamte Signalverarbeitungsstufe an die Spannungsquelle gelegt wird. Im einfachsten Falle ist dieses bei einem batteriebetriebenen Sensor durch eine Batteriepufferung mittels eines Kondensators möglich.

Durch das intermittierende und jeweils nur kurze Einschalten der Signalverarbeitungsstufe ist in der Regel auch keine oder nur eine geringe Kühlung der Bauelemente der Signalverarbeitungs­ stufe notwendig. Damit sind bestimmte Signalverarbeitungen überhaupt erst möglich gemacht. Die thermische Eigenzeitkon­ stante der gesamten Signalverarbeitungsstufe kann daher klein sein, da während der kurzen Einschaltdauer keine merkliche Er­ wärmung durch elektrische Leistung erfolgt.

Die angegebene Einrichtung zur Energieversorgung einer Signal­ verarbeitungsstufe eignet sich besonders in Verbindung mit batteriebetriebenen Sensoren. Aufgrund der hohen Betriebsstrom­ reduktion bis zu einem Faktor von 100 und mehr können solche Geräte entsprechend länger eingesetzt werden.

Die Erfindung ist in zwei Ausführungsbeispielen anhand der Zeichnung näher erläutert. In dieser stellen dar:

Fig. 1 ein schematisches Blockschaltdiagramm eines pulsbe­ triebenen aktiven Sensors mit einer Einrichtung zur Energieversorgung gemäß der Erfindung;

Fig. 2 ein Blockschaltdiagramm eines Empfängers, der mit einer getakteten Einrichtung zur Energieversorgung gemäß der Erfindung ausgerüstet ist.

In Fig. 1 ist ein aktiver Sensor 1 z.B. zur Überwachung eines Raumes dargestellt. Der Sensor 1 weist einen Sender 2, z.B. eine Laserdiode auf, die über einen Taktgenerator 3 und eine Sende­ stufe 4 im Pulsbetrieb angesteuert wird und Lichtimpulse aus­ sendet. Die an Hindernissen reflektierten Lichtimpulse werden durch einen Empfänger 5 aufgenommen, in einem Vorverstärker 6 verstärkt und in einer Signalverarbeitungsstufe 7 hinsichtlich der gewünschten Informationen aufbereitet. Die Empfängerschal­ tung aus dem Vorverstärker 6 und der Signalverarbeitungsstufe 7 wird von einer Einrichtung 8 mit Energie versorgt, die eine Batterie 9, einen Schalter 10 sowie eine Steuerschaltung aufweist. Die Steuerschaltung 11 schließt den Schalter 10 nur dann, wenn tatsächlich eine Signalverarbeitung notwendig ist. Im geschlossenen Zustand des Schalters wird die Batterie 9 mit dem Vorverstärker 6 und der Signalverarbeitungsstufe 7 verbunden.

Die Steuerschaltung kann z.B., wie in Fig. 1 schematisch darge­ stellt, von dem Taktgenerator 3 angesteuert werden. Sobald der Taktgenerator einen Impuls abgibt, d.h. dann, wenn der Sender 2 sendet, wird der Schalter 10 geschlossen und erst wieder geöffnet, wenn die für die Signalverarbeitung des empfangenen Signals notwendige Zeit vorüber ist. Die Steuerschaltung 11 kann noch eine Verzögerungsstufe 12 enthalten, mit der es möglich ist, den Schalter 10 erst eine gewisse Zeitspanne nach Aussenden eines Impulses zu schließen.

In Fig. 2 ist eine Empfängerschaltung 21 mit einem Empfänger 5′, einem nachgeschalteten Vorverstärker 6′ und einer Signalver­ arbeitungsstufe 7′ dargestellt. Die Energieversorgung dieser Empfängerschaltung 21 erfolgt wiederum durch eine Einrichtung 8′ mit einer Batterie 9′, einem Schalter 10′ und einer Steuerschal­ tung 11′, wobei diese Steuerschaltung im einfachsten Falle als Taktgenerator ausgebildet ist, so daß bei Erscheinen eines Takts der Schalter 10′ geschlossen wird und dann die Batterie 9′ mit dem Vorverstärker 6′ und der Signalverarbeitungsstufe 7′ verbin­ det. Das Tastverhältnis des Taktgenerators 11′ ist so gewählt, daß aus den ankommenden Signalen eine ausreichende Information in der Signalverarbeitungsstufe 7′ ermittelt werden kann.

Anstatt den Schalter 10′ mit Hilfe des Taktgenerators 11′ zu steuern, ist es auch möglich, die Batterie 9′ über einen Konden­ sator 22 mit dem Vorverstärker 6′ zu verbinden. Der Kondensator ist so bemessen, daß bei Eintreffen eines Empfangssignales im Empfänger 5′ der Vorverstärker 6′ ein Steuersignal an den Schal­ ter 10′ abgeben kann. Die Verbindung hierzu ist in Fig. 2 ge­ strichelt gezeichnet. Durch dieses Steuersignal wird der Schal­ ter 10′ geschlossen und der Vorverstärker 6′ und die Signal­ verarbeitungsstufe 7′ mit Energie versorgt. Die Zeit, in der der Schalter 10′ geschlossen ist, kann entweder durch eine Ver­ zögerungsschaltung festgelegt sein oder kann direkt durch die Signalverarbeitungsstufe 7′ bestimmt werden. Nach dem Ende der Signalverarbeitung gibt dann die Signalverarbeitungsstufe 7′ an den Schalter 10′ ein zweites Steuersignal ab, wodurch der Schal­ ter wieder geöffnet wird. Die hierzu notwendige Verbindung ist in Fig. 2 gestrichelt dargestellt. Die gleiche Moglichkeit besteht selbstverständlich auch bei der Schaltung gemäß Fig. 1, wo ebenfalls diese Verbindung zwischen Signalverarbeitungsstufe 7 und Schalter 10 gestrichelt dargestellt ist.

Claims (4)

1. Einrichtung zur Energieversorgung einer elektronischen Signalverarbeitungsstufe, insbesondere in aktiven Sensoren, wie pulsbetriebenen Abstandssensoren oder dergleichen, dadurch gekennzeichnet, daß die Einrichtung (8) zur Energie­ versorgung gesteuert im wesentlichen nur bei Erwartung zu verarbeitender Signale eingeschaltet ist.

2. Einrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Einrichtung (8) zur Energieversorgung eine Versorgungs­ quelle (9), einen zwischen dieser und der Signalverarbei­ tungsstufe (7) liegenden Schalter (10) sowie eine Steuer­ schaltung (11) für den Schalter (10) aufweist.

3. Einrichtung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Steuerschaltung (11) den Schalter (10) getaktet für eine vorgegebene Zeit schließt.

4. Einrichtung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Steuerschaltung (11) eine Verzögerungsschaltung (12) zum verzögerten Schließen des Schalters (10) beinhaltet.