DE4035215C2 - Ultraschallsensor zur Hinderniserfassung - Google Patents
Ultraschallsensor zur HinderniserfassungInfo
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Description
Die Erfindung betrifft einen Ultraschallsensor zur
Hinderniserfassung nach dem Oberbegriff des
Patentanspruches 1.
Die JP-Patentveröffentlichung (Kokoku) Nr. 1-30 436 zeigt
ein Beispiel eines solchen konventionellen Ultraschallsen
sors, der Unregelmäßigkeiten bzw. Behinderungen um ein
Fahrzeug herum unter Anwendung von Ultraschallwellen
erfaßt.
Die JP-OS (Kokai) Nr. 62-1 31 813 zeigt ein weiteres Beispiel
eines Sensors, der den Zustand der Fahrbahn vor einem Fahr
zeug aufnimmt, um auf die Karosserie infolge von Fahrbahn
unregelmäßigkeiten bzw. -schäden einwirkende Stöße zu ver
mindern.
Zur Erfassung eines Objekts wie etwa eines Hindernisses
bzw. einer Unregelmäßigkeit um ein fahrendes Fahrzeug herum
unter Anwendung von Ultraschallwellen ist es bisher üblich,
die Entfernung zwischen dem Fahrzeug und dem Objekt unter
Nutzung von Ultraschallwellen zu berechnen, und zu diesem
Zweck wurden verschiedene Vorschläge zum genauen Messen der
Entfernung zwischen einem Fahrzeug und einem Objekt, das
sich innerhalb einiger Zentimeter oder einiger Meter vom
Fahrzeug befindet, gemacht. Bei diesem Verfahren nimmt
jedoch ein Ultraschallsensor zusätzlich zu vom Objekt re
flektierten Wellen solche von einer vorbestimmten, vor dem
Sensor befindlichen Fahrbahn auf, und um dies zu vermeiden,
ist es allgemein üblich, einem Schalltrichter eine geeig
nete Orientierung zu geben, so daß keine von der Fahrbahn
reflektierten unerwünschten Wellen aufgenommen werden. In
diesem Fall wurde also allgemein noch kein praktikabler
Versuch mit Signalverarbeitung durchgeführt, um in positi
ver Weise nur die von der Fahrbahn reflektierten Ultra
schallwellen aufzunehmen und somit auf der Fahrbahn vor
handene Hindernisse in wirksamer Weise zu erfassen.
Andererseits wurde bereits ein Vorschlag gemacht, bei dem
kontinuierliche Ultraschallwellen in Richtung der vor einem
Fahrzeug befindlichen Fahrbahn projiziert und davon reflek
tierte Wellen kontinuierlich überwacht werden, um Hinder
nisse auf der Fahrbahn zu erfassen. In diesem Fall gibt es
jedoch eine Reihe von Nachteilen, die nachstehend aufge
führt sind.
- 1) Die Überhitzung eines Ultraschallwellensenders schließt aus, daß die Energie der ausgesandten Ultraschallwellen auf einen für die Praxis geeigneten Pegel angehoben werden kann.
- 2) Eine Überlagerung zwischen den projizierten und den reflektierten Wellen findet statt, und nachteilige Auswir kungen ergeben sich durch die Ausbildung von stehenden Wellen.
- 3) Es ist nicht möglich, zwischen von der Fahrbahn reflek tierten Wellen und von anderen Orten oder Objekten reflek tierten Wellen zu unterscheiden.
- 4) Es gibt keine wirksame Maßnahme zur Beseitigung der Ein flüsse von Faktoren, die nichts mit Fahrbahnunregelmäßig keiten zu tun haben, z. B. der Einflüsse von Wind, Tempe raturänderungen usw., die die Intensität reflektierter Wellen ändern können.
Die vorgenannten konventionellen Ultraschallsensoren sind
also mit einer Reihe von Problemen behaftet und für den
praktischen Einsatz weder befriedigend noch brauchbar.
Aus der GB 21 40 918 ist ein Abstandsdetektor auf Ultraschallbasis
bekannt, mit Hilfe dessen der Abstand zweier Gegenstände
oder Körper festgestellt werden kann, die sich mit
geringer Relativgeschwindigkeit zueinander bewegen. Eine derartige
Abstandsbestimmung ist zeitunkritisch. Demnach kann
die dort gezeigte Lösung für die Erfassung von Hindernissen
auf der Fahrbahn in Echtzeitbetrieb nicht herangezogen werden.
Der in der DE 31 49 256 A1 beschriebene Ultraschallentfernungsmesser
erfordert die Bereitstellung von zwei Spitzenwertdetektoren
zur Ableitung bzw. Überlagerung von Schwellwertsignalen.
Dort wird zwar ein annähernd dynamisches
Schwellwertsignal durch die Spitzenwertdetektoren bereitgestellt,
so daß eine entsprechende Amplitudenanpassung erreicht
wird, d. h. die Schwelle ist auf die jeweilige Empfangsamplitude
anpaßbar. Durch die vorhandenen Zeitkonstanten
der Spitzenwertdetektoren ergibt sich jedoch das Problem, daß
eine Trägheit des gesamten Ultraschallentfernungsmessers entsteht,
wodurch dessen Anwendung oder Übertragung auf den
Kraftfahrzeugsektor ausgeschlossen ist.
Die GB 11 55 321 zeigt eine elektronische Regelung der Empfindlichkeit
eines Empfängers für eine Ultraschall-Echoeinrichtung.
Die elektronische Empfindlichkeitsregelung bzw. die
Veränderung des Verstärkungsgrades des Empfängers erfolgt
dadurch, daß ein Gleichspannungskontrollsignal bereitgestellt
wird, dessen Pegel von der Amplitude des jeweils empfangenden
Echos abhängt. Dieser Pegel wird mit einem Sägezahnimpuls
verglichen, wobei im Ergebnis dessen ein Signal zur vorerwähnten
Verstärkungsregelung abgeleitet wird. Die Möglichkeit
des Ausschaltens von Störungen, d. h. von Echosignalen, welche
nicht auf zu erfassende Hindernisse zurückzuführen sind, ist
mit der Lehre nach der GB 11 55 321 nicht möglich.
Die Distanzmeßvorrichtung auf Ultraschallbasis gemäß US-PS
42 25 950 dient der Erhöhung der Meßgenauigkeit bezüglich der
Lage des Kraftfahrzeugs zur Straßenoberfläche, um Nick- und
Wankbewegungen bzw. einen plötzlichen Luftdruckverlust der
Reifen eines Kraftfahrzeugs erkennen zu können. Mit Hilfe
vorgegebener Schwellwerte werden nur die Echosignale einer
weiteren Auswertung unterzogen, die einen bestimmten Signalpegel
überschreiten. Dabei wird vorausgesetzt, daß unerwünschte
Reflexionen oder Störungen einen bestimmten Mindestpegel
nicht überschreiten und daher leicht eliminiert
werden können. Eine derartige Lösung ist zwar zur Lagebestimmung
des Kraftfahrzeugs in diskreten Zeitabschnitten gegenüber
der Fahrbahn ausreichend, kann jedoch im Falle der Notwendigkeit
der Echtzeiterkennung eines Hindernisses auf der
Fahrbahn in Fahrtrichtung voraus nicht mit Erfolg angewendet
werden. Dies deshalb, weil einerseits durch die Schwellwertvorgabe
eine Dynamikbegrenzung des Meßbereichs gegeben ist
und andererseits u. U. mehrere Meßzyklen vergehen, bevor ein
signifikant verwertbares Ergebnis vorliegt. Letztendlich ist
durch die gemäß der US-PS 42 25 950 gewählte Art der Schwellwertfestlegung
und dem Auszählen einzelner Impulse zur Ermittlung
des Lageabstands eine aufwendige Auswerte-Hardware
erforderlich.
Es ist daher Aufgabe der Erfindung, die An- und Abwesenheit
eines Hindernisses bzw. einer Unregelmäßigkeit auf einer
Fahrbahn präzise, schnell und effektiv zu erfassen, wobei
diese Erfassung ohne nachteilige Einflüsse bedingt durch
periodische Änderungen des Spannungspegels aufgrund der von
der Fahrbahn reflektierten, nicht hindernisrelevanten Ultraschallwellen
möglich sein soll.
Die Lösung der Aufgabe der Erfindung erfolgt mit den Merkmalen
des Patentanspruchs 1, wobei Ausgestaltungen und
Weiterbildungen des Erfindungsgegenstands in den Unteransprüchen
gezeigt sind.
Die Erfindung wird nachstehend
anhand der Beschreibung von Ausfüh
rungsbeispielen und unter Bezugnahme auf die beiliegenden
Zeichnungen näher erläutert. Die Zeichnungen zeigen in:
Fig. 1 ein Blockschaltbild der allgemeinen Auslegung
eines Ausführungsbeispiels des Ultraschall
sensors nach der Erfindung;
Fig. 2 ein Schaltbild einer Zeitdauerbefehlseinrich
tung in dem Ausführungsbeispiel von Fig. 1;
Fig. 3 ein Schaltbild eines Ultraschallsignalgebers
des Ausführungsbeispiels von Fig. 1;
Fig. 4 ein Schaltbild einer Signalverarbeitungsein
richtung des Ausführungsbeispiels von Fig. 1;
Fig. 5 ein Schaltbild eines Zeitdauerrechners und
eines Diskriminiersignalgebers des Ausfüh
rungsbeispiels von Fig. 1; und
Fig. 6 ein Impulsdiagramm, das Verläufe von Signalen
an verschiedenen Teilen des Ausführungsbei
spiels von Fig. 1 zeigt.
Fig. 1 zeigt schematisch die allgemeine Auslegung des
Ultraschallsensors Hinderniserfassung. Der Ultraschallsen
sor umfaßt eine Taktbefehlseinrichtung 1, einen damit ver
bundenen Ultraschallsignalgenerator 2, einen nahe dem vor
deren Stoßfänger eines Fahrzeugs angeordneten Ultraschall
sender 3, der mit dem Ultraschallsignalgenerator 2 verbun
den ist, einen nahe dem vorderen Stoßfänger angeordneten
Ultraschallempfänger 4 in Form eines Ultraschallmikrofons,
eine mit dem Ultraschallsender 4 verbundene Signalverarbei
tungseinrichtung 5, einen mit der Taktbefehlseinrichtung 1
verbundenen Zeitdauerrechner 6, einen mit diesem verbunde
nen Diskriminiersignalgeber 7 und einen Vergleicher 8, der
mit der Signalverarbeitungseinrichtung 5 und dem Diskrimi
niersignalgeber 7 verbunden ist.
Nach Fig. 2 umfaßt die Taktbefehlseinrichtung 1 einen
Mikrocomputer 10 (beispielsweise ein Hitachi-Modell
HD63B01Y von Hitachi Co., Ltd.), einen damit gekoppelten
Quarzschwinger 11 und einen ebenfalls mit dem Mikrocomputer
10 gekoppelten Einschaltkreis 12. Dieser umfaßt einen als
Ruheschalter ausgelegten selbstrückstellenden Einschalter
13, der im Fahrgastraum des Fahrzeugs am Instrumentenbrett
montiert ist, und einen Wellenformer 14, der mit dem Ein
schalter 13 verbunden ist.
Wie Fig. 3 deutlich zeigt, umfaßt der Ultraschallsignal
generator 2 einen Ultraschallschwinger 20, ein mit diesem
und dem Mikrocomputer 10 der Taktbefehlseinrichtung 1 ge
koppeltes NAND-Glied 21, ein mit dem NAND-Glied 21 gekop
peltes Nichtglied 22, einen mit dem Nichtglied 22 gekoppel
ten Verstärker 23 und einen mit dem Verstärker 23 gekop
pelten Spannungs-Aufwärtstransformator 24.
Nach Fig. 4 umfaßt die Signalverarbeitungseinrichtung 5
einen mit dem Ultraschallempfänger gekoppelten Verstärker
kreis 50 und einen damit gekoppelten Amplitudendemodulations
kreis 51.
Nach Fig. 5 umfaßt der Zeitdauerrechner 6 einen ersten
monostabilen Multiimpulsgeber 60, der mit dem Mikrocomputer
10 der Taktbefehlseinrichtung 1 gekoppelt ist, und einen
mit dem monostabilen Multiimpulsgeber 60 gekoppelten zwei
ten monostabilen Multiimpulsgeber 61.
Der Diskriminiersignalgeber 7 umfaßt einen Ladekreis 70,
der mit dem monostabilen Multiimpulsgeber 61 gekoppelt ist,
einen dem Ladekreis 70 parallelgeschalteten Entladekreis 71
und einen mit dem Ladekreis 70 und dem Entladekreis 71
gekoppelten Kondensator 72.
Unter Bezugnahme auf das Impulsdiagramm von Fig. 6 wird der
Betrieb dieses Ausführungsbeispiels im einzelnen beschrie
ben. Dabei ist V0 ein Befehlssignal, V1 ist ein Treiber-
Signal, V2 ist ein Empfangssignal, das die von einer Fahr
bahn ohne große Hindernisse reflektierten Wellen repräsen
tiert, V2* ist ein Empfangssignal, das die von einer Fahr
bahn mit einem Hindernis reflektierten Wellen repräsen
tiert, V3 ist ein Amplitudendemodulationssignal, V4a und V4b
sind Taktimpulssignale, V5 und V6 sind ein Diskriminiersi
gnal, und V7 ist ein Detektiersignal. Ein Teil des Emp
fangssignals V2 während einer Periodendauer t1 resultiert
aus direkten oder nichtreflektierten Wellen oder abgelenk
ten Wellen und ist für die Zwecke der Erfindung unnötig.
Ein Teil des Empfangssignals V2 während der Periodendauer
tb entspricht einer Hin- und Rücklaufzeitdauer entlang
einer kleinsten Detektierbahn Sb in Fig. 1, wenn der Ultra
schallsender und der Ultraschallempfänger nahe beieinander
mit im wesentlichen der gleichen Richtungsbündelung ange
ordnet sind. Gleichermaßen entspricht ein Teil des Emp
fangssignals V2 während der Periodendauer ta einer Hin- und
Rücklaufzeitdauer entlang einer mittleren Bahn Sa in Fig.
1, und ein Teil des Empfangssignals V2 während der Perio
dendauer tc entspricht einer Hin- und Rücklaufzeitdauer
entlang einer größten Bahn Sc in Fig. 1. Diese Perioden
dauern ta, tb und tc werden wie folgt ausgedrückt:
ta = 2Sa/C,
tb = 2Sb/C,
tc = 2Sc/C
tb = 2Sb/C,
tc = 2Sc/C
wobei C die Schallwellengeschwindigkeit ist.
Die Taktbefehlseinrichtung 1 liefert ein Befehlssignal V0
gemäß Fig. 6 an den Ultraschallsignalgenerator 2, der auf
grund dieses Befehlssignals V0 einen Ultraschallwellenim
puls mit vorbestimmter Impulsdauer für jedes vorbestimmte
Zeitintervall erzeugt. Die Taktbefehlseinrichtung 1 kann
durch einen in den Mikrocomputer 10 eingebauten program
mierbaren Taktgeber oder durch eine handelsübliche inte
grierte Taktgeberschaltung gebildet sein. Der Einschalter
13 der Taktbefehlseinrichtung 1 erzeugt beim vorübergehen
den Schließen ein Niedrigpegelsignal. Der Wellenformer 14
formt das Niedrigpegelsignal in solcher Weise, daß seine
Wellenform umgekehrt wird, so daß ein Einschaltsignal
erzeugt wird. Der Mikrocomputer 10 empfängt aufgrund der
ihm von einer Gleichstromversorgung zugeführten Energie
eine Konstantspannung von einem Konstantspannungskreis und
beginnt zu arbeiten. Auf der Basis der Schwingungen des
Quarzschwingers 11 erzeugt der Mikrocomputer 10 somit eine
Serie von Taktsignalen und führt aufgrund jedes der Takt
signale ein in ihm gespeichertes Rechnerprogramm aus und
liefert ein Befehlssignal V0.
Auf der Basis des Befehlssignals V0 steuert der Ultra
schallsignalgenerator 2 den Ultraschallsender 3 für eine
vorbestimmte Zeitdauer mit einem Treibersignal V1 an, das
eine vorbestimmte Spannung und eine vorbestimmte Frequenz
hat. Während der Erzeugung des Befehlssignals V0 durch den
Mikrocomputer 10 liefert der Ultraschallsignalgenerator 2
über das NAND-Glied 21 an das Nichtglied 22 eine Serie von
Ultraschallschwingungsimpulsen mit vorbestimmter Frequenz,
die von dem Ultraschallschwinger 20 erzeugt werden. Das
Nichtglied 22 erzeugt sukzessive Ultraschallimpulse, die
dann vom Verstärker 23 unter Bildung einer Serie von
Schwingungsimpulsen verstärkt werden. Die Spannung der
Schwingungsimpulse wird vom Spannungs-Aufwärtstransformator
angehoben, und die Impulse werden dem Ultraschallsender 3
zugeführt.
Der Ultraschallsender 3 strahlt Ultraschallimpulse auf eine
vor dem Fahrzeug liegende Fahrbahnoberfläche nach vorn und
Schräg nach unten ab, und ein Teil der Ultraschallimpulse
V2 (oder V2*), die von der Fahrbahn reflektiert werden,
wird vom Ultraschallempfänger 4 empfangen.
Infolge der Richtungsbündelung des Ultraschallsenders 3 und
des Ultraschallempfängers 4 beginnt die Intensität der von
der Fahrbahn reflektierten Ultraschallimpulswellen ausge
hend von der Zeit tb anzusteigen, erreicht einen Höchstwert
zur Zeit ta und nimmt dann ab und verschwindet zur Zeit tc.
Die wesentlichen Faktoren zur Bestimmung der Intensitäts
änderung der Ultraschallimpulswellen während des Zeitinter
valls zwischen tb und tc sind die Richtungsbündelung und
die geometrische Auslegung des Ultraschallsenders 3 und des
Ultraschallempfängers 4, aber die Intensität der Ultra
schallimpulswellen ändert sich allgemein dreieckförmig,
wobei ein Höchstwert zur Zeit ta auftritt.
Das Empfangssignal V2* von Fig. 6 zeigt die Wellenform von
Ultraschallimpulswellen, die von einer Fahrbahn mit einem
Hindernis O reflektiert werden. Dieses Signal V2* hat eine
Wellenform, die eine Kombination aus einer ersten Kompo
nente mit allgemein Dreiecksform, die von einer Fahrbahn
ohne jedes Hindernis resultiert, und einer der ersten Kom
ponente überlagerten zweiten Komponente infolge des Hinder
nisses O ist. Die Zeitdauer t2 entspricht einer Hin- und
Rücklaufzeitdauer entlang der kleinsten Bahn vom Ultra
schallsender 3 zum Ultraschallempfänger 4 durch das Hin
dernis O.
Es sei angenommen, daß das Hindernis O auf der Fahrbahn
stationär bleibt und daß ein mit dem Ultraschallsensor für
Hindernisse ausgerüstetes Fahrzeug auf der Straße zu dem
Hindernis O und an diesem vorbei fährt. In diesem Fall
beginnt der Sensor das Hindernis O zum Zeitpunkt tc zu
erfassen und hört zum Zeitpunkt tb, der nach dem Zeitpunkt
ta liegt, mit der Erfassung auf, und danach fährt das Fahr
zeug über das Hindernis O bzw. daran vorbei. Während dieses
Vorgangs geht die Zeitdauer t2 von tc zu tb durch ta.
Der Höchstwert der dem Hindernis O entsprechenden reflek
tierten Wellen entspricht der Intensität der zur Zeit t2
von der Fahrbahn reflektierten Wellen, multipliziert mit
einer vorbestimmten Multiplikationsrate, so daß die Ver
folgung des Höchstwerts der aufgrund des Hindernisses O
reflektierten Wellen über die Zeit t2 eine im wesentlichen
dreieckige Form wie im Fall der Intensitätsänderung der von
einer Fahrbahn ohne Hindernis reflektierten Wellen ergibt.
Die Empfangssignalverarbeitungseinrichtung 5 verstärkt das
Empfangssignal V2 (V2*), um die Verarbeitung des Signalemp
fangspegels zu erleichtern, und führt eine Amplitudendemodu
lation durch unter Erzeugung eines Ausgangssignals in Form
eines Amplitudendemodulationssignals V3. Wenn die Fahrbahn
eben ist, besteht das Amplitudendemodulationssignal V3 nur
aus einer Empfangssignalkomponente V3(A) infolge der ebenen
Fahrbahn. Wenn dagegen auf der Fahrbahn das Hindernis O
vorhanden ist, ist die aus dem Hindernis O resultierende
Komponente V3(B) der Empfangssignalwellen der Empfangssi
gnalkomponente V3(A) überlagert, so daß das folgende Ampli
tudendemodulationssignal V3 erhalten wird:
V3 = V3(A) + V3(B).
Die Empfangssignalverarbeitungseinrichtung 5 maskiert den
Teil des Empfangssignals V2 (V2*), der während der Zeit t2
vorliegt, während der Durchführung der Amplitudendemodula
tion, so daß nur der notwendige Empfangssignalteil zwischen
tb und tc amplitudendemoduliert wird unter Bildung eines
Amplitudendemodulationssignals V3.
Andererseits wird der Zeitdauerrechner 6 von dem Befehls
signal V0 angestoßen zum Berechnen einer Zeitdauer, die
einer Zeit zwischen tb und tc entspricht, bis der nächste
Zyklus beginnt, oder er erzeugt Taktimpulse V4a und V4b
(Fig. 6), die ihrerseits den Diskriminiersignalgeber 7
aktivieren.
Der Zeitdauerrechner 6 kann ein programmierbarer Zeitgeber
entsprechend demjenigen sein, der in den Mikrocomputer 10
eingebaut ist, und liefert ein dem Befehlssignal V0 ähn
liches Befehlssignal, oder er kann von einem monostabilen
Multivibrator gebildet sein, der einen integrierten Takt
geberkreis umfaßt, der von dem Befehlssignal V0 angestoßen
wird und ein Impulssignal einer vorbestimmten Zeitdauer
liefert. Die so gebildeten Taktimpulssignale V4a und V4b
haben Zeitdauern, die den Zeitdauern tb bzw. ta-tb entspre
chen.
Der Diskriminiersignalgeber 7 erzeugt aufgrund einer Ände
rung des Taktimpulssignals V4b vom Niedrig- zum Hochpegel
ein Diskriminiersignal (d. h. ein Ladespannungssignal) V5,
das bis zum Ablauf einer vorbestimmten Zeitdauer
ansteigt, die durch den Ladekreis 70 und den Kondensator 72
bestimmt ist. Das Diskriminiersignal V5 erreicht zum Zeit
punkt ta seinen Höchstwert, und bei einer Änderung des
Taktimpulssignals V4b vom Hoch- zum Niedrigpegel erzeugt
der Diskriminiersignalgeber 7 ein weiteres Diskriminier
signal (d. h. ein Entladespannungssignal) V6 mit einem
Entladeverlauf, der zur Zeit tc einen Minimalwert erreicht,
der durch den Entladekreis 71 und den Kondensator 72 be
stimmt ist.
Der Vergleicher 8 vergleicht das Amplitudendemodulationssi
gnal V3 von der Empfangssignalverarbeitungseinrichtung 5
mit den Diskriminiersignalen V5 und V6 vom Diskriminiersi
gnalgeber 7 und erzeugt ein Detektier-Ausgangssignal V7.
Aus der obigen Beschreibung ist ersichtlich, daß bei dem
erläuterten Ausführungsbeispiel die An- oder Abwesenheit
eines Hindernisses bzw. einer Unregelmäßigkeit auf einer
Fahrbahn sehr präzise, schnell und effektiv erfaßt werden
kann, ohne daß irgendwelche nachteiligen Einflüsse aufgrund
von periodischen Änderungen des Spannungspegels von von der
Fahrbahn reflektierten Ultraschallwellen auftreten. Somit
kann ein Hindernis auf der Fahrbahn wirksam diskriminiert
werden unter Nutzung der empfangenen Wellen, die einen
Diskriminierpegel oder -verlauf in Form eines Dreiecks als
Funktion der Laufzeit (d. h. der Hin- und Rücklaufzeit) der
Wellen vom Sender zum Empfänger haben.
Bei dem obigen Ausführungsbeispiel umfaßt die Taktbefehls
einrichtung 1 einen Mikrocomputer 10, und der Zeitdauer
rechner 6 und der Diskriminiersignalgeber 7 bestehen je
weils aus gesonderten elektrischen Schaltkreisen; alle
diese Elemente können aber in einem Mikrocomputer imple
mentiert sein, wobei praktisch die gleichen Auswirkungen
erzielt werden.
Ferner umfaßt bei dem obigen Ausführungsbeispiel der Dis
kriminiersignalgeber 7 einen Ladekreis unter Verwendung
eines Analogkreises und einen Entladekreis und erzeugt ein
Diskriminiersignal (eine Vergleichsspannung) mit Dreiecks
wellenform, die monoton auf einen Höchstwert ansteigt und
dann monoton abnimmt. Um den gewünschten Zweck zu errei
chen, kann aber der Diskriminiersignalgeber 7 auch einen
Digitalkreis oder einen Mikrocomputer umfassen, der ein
Diskriminiersignal mit stufenförmigem Verlauf erzeugt, das
stufenförmig ansteigt und abfällt. Bei dem obigen Ausfüh
rungsbeispiel umfaßt ferner der Diskriminiersignalgeber 7
zwei elektronische Schaltkreise, er kann aber auch anders
aufgebaut sein; z. B. kann er aus einem einzigen Schalt
kreis bestehen, der verschiedene vorbestimmte Diskriminier
signale vor und nach dem Ablauf einer vorgegebenen Zeit
dauer erzeugen kann.
Ferner sind zwar der Ultraschallsender 3 und der Ultra
schallempfänger 4 bei dem Ausführungsbeispiel voneinander
getrennt ausgeführt, aber sie können natürlich ein einziges
Ultraschallmikrofon sein, das im Time-sharing-Betrieb ge
nutzt wird.
Claims (3)
1. Ultraschallsensor zur Hinderniserfassung, umfassend eine
Taktbefehlseinrichtung (1), die ein Befehlssignal zur intermittierenden
Erzeugung von Ultraschallwellen bereitstellt;
einen Ultraschallsensor (3), welcher Ultraschallwellen auf eine Fahrbahn abstrahlt;
einen Ultraschallempfänger (4), der die von der Fahrbahn reflektierten Ultraschallwellen empfängt und ein Empfangs signal erzeugt;
eine Empfangssignalverarbeitungseinrichtung (5), die das Empfangssignal amplitudendemoduliert unter Bildung eines Amplitudendemodulationssignals und
einen Vergleicher (8), dadurch gekennzeichnet,
daß eine Zeitdauerermittlungseinheit (6) auf der Basis des Befehlssignals eine Echosignaldauer berechnet und eine Vergleichsspannungseinheit (7) ansteuert, die ein Spannungssignal erzeugt, das vor dem Ablauf einer vorbestimmten Zeit innerhalb der Echosignaldauer ansteigt und danach abfällt;
und daß der Vergleicher (8) das Amplitudendemodulationssignal und das Spannungssignal miteinander vergleicht unter Erzeugung eines Ausgangssignals, das die An- und Abwesenheit eines Hindernisses auf der Fahrbahn bezeichnet.
einen Ultraschallsensor (3), welcher Ultraschallwellen auf eine Fahrbahn abstrahlt;
einen Ultraschallempfänger (4), der die von der Fahrbahn reflektierten Ultraschallwellen empfängt und ein Empfangs signal erzeugt;
eine Empfangssignalverarbeitungseinrichtung (5), die das Empfangssignal amplitudendemoduliert unter Bildung eines Amplitudendemodulationssignals und
einen Vergleicher (8), dadurch gekennzeichnet,
daß eine Zeitdauerermittlungseinheit (6) auf der Basis des Befehlssignals eine Echosignaldauer berechnet und eine Vergleichsspannungseinheit (7) ansteuert, die ein Spannungssignal erzeugt, das vor dem Ablauf einer vorbestimmten Zeit innerhalb der Echosignaldauer ansteigt und danach abfällt;
und daß der Vergleicher (8) das Amplitudendemodulationssignal und das Spannungssignal miteinander vergleicht unter Erzeugung eines Ausgangssignals, das die An- und Abwesenheit eines Hindernisses auf der Fahrbahn bezeichnet.
2. Ultraschallsensor nach Anspruch 1,
dadurch gekennzeichnet,
daß die Zeitdauerermittlungseinheit (6) einen mit der Taktbefehlseinrichtung
(1) gekoppelten ersten monostabilen Multivibrator
(60) sowie einen mit diesem verbundenen zweiten
monostabilen Multivibrator (61) aufweist.
3. Ultraschallsensor nach Anspruch 2,
dadurch gekennzeichnet,
daß die Zeitdauerermittlungseinheit (6) einen mit dem zweiten monostabilen
Multivibrator (61) gekoppelten Ladekreis (70), einen
dem Ladekreis (70) parallel geschalteten Entladekreis (71)
und einen mit dem Ladekreis (70) und dem Entladekreis (71)
gekoppelten Kondensator (72) umfaßt.
Applications Claiming Priority (1)
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Publication Number | Publication Date |
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Citations (6)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
GB1155321A (en) * | 1966-07-21 | 1969-06-18 | Brookes & Gatehouse | Improvements in Echo-Sounding Equipment. |
US4225950A (en) * | 1977-09-02 | 1980-09-30 | Nippon Soken, Inc. | Automobile distance measuring apparatus |
DE3149256A1 (de) * | 1981-12-11 | 1983-06-23 | Fraunhofer-Gesellschaft zur Förderung der angewandten Forschung e.V., 8000 München | Ultraschall-entfernungsmesser |
GB2140918A (en) * | 1983-05-05 | 1984-12-05 | Philip John Tomney | A detector for use on a vehicle to detect the proximity of other objects |
JPS62131813A (ja) * | 1985-12-02 | 1987-06-15 | Hitachi Ltd | 自動車用サスペンシヨン制御装置 |
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Patent Citations (6)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
GB1155321A (en) * | 1966-07-21 | 1969-06-18 | Brookes & Gatehouse | Improvements in Echo-Sounding Equipment. |
US4225950A (en) * | 1977-09-02 | 1980-09-30 | Nippon Soken, Inc. | Automobile distance measuring apparatus |
DE3149256A1 (de) * | 1981-12-11 | 1983-06-23 | Fraunhofer-Gesellschaft zur Förderung der angewandten Forschung e.V., 8000 München | Ultraschall-entfernungsmesser |
JPH0130436B2 (de) * | 1982-05-18 | 1989-06-20 | Aishin Seiki Kk | |
GB2140918A (en) * | 1983-05-05 | 1984-12-05 | Philip John Tomney | A detector for use on a vehicle to detect the proximity of other objects |
JPS62131813A (ja) * | 1985-12-02 | 1987-06-15 | Hitachi Ltd | 自動車用サスペンシヨン制御装置 |
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