DE69735404T2

DE69735404T2 - Vorrichtung zur Feststellung von Annäherungen

Info

Publication number: DE69735404T2
Application number: DE69735404T
Authority: DE
Inventors: Karel Carl Van Marcke
Original assignee: INTER Co COMPUTER ENGINEE; Inter Co Computer Engineering Design Services in het kort "Concept Design" Kortrijk NV
Current assignee: INTER Co COMPUTER ENGINEE; Inter Co Computer Engineering Design Services in het kort "Concept Design" Kortrijk NV
Priority date: 1997-12-17
Filing date: 1997-12-17
Publication date: 2006-09-28
Anticipated expiration: 2017-12-18
Also published as: EP0926512A1; DE69735404D1; US6215116B1; EP0926512B1; ATE320015T1

Description

Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf eine Vorrichtung zur Feststellung von Annäherungen zur Feststellung der Anwesenheit eines sich bewegenden Objekts in einem Zielbereich und umfasst einen Sender, einen Stromkreis für die Lieferung elektrischer Impulse eines vorbestimmten Energieniveaus an den erwähnten Sender, damit dieser Feststellungsimpulse in den erwähnten Zielbereich sendet, einen Empfänger, der für den Empfang der Feststellungsimpulse ausgelegt ist, die auf dem erwähnten Objekt reflektiert werden, wenn es sich im Zielbereich befindet, und der die empfangenen Feststellungsimpulse in elektrische Signale umwandelt, einen Verstärker für die Verstärkung der erwähnten elektrischen Signale sowie einen Kontrollstromkreis, um auf Grundlage der verstärkten elektrischen Signale zu bestimmen, ob sich das sich bewegende Objekt im erwähnten Zielbereich befindet oder nicht.
Eine solche Vorrichtung wird insbesondere zur Feststellung der Anwesenheit eines Menschen oder eines menschlichen Körperteils verwendet und kann eingesetzt werden, um alle Arten von verschiedenen Systemen zu aktivieren, zum Beispiel Alarmsysteme, automatische Türöffnungssysteme, Zählvorrichtungen, automatische WC-Ausstattung wie Handtrockner, Wasserhähne, Urinale, Toiletten, Duschen, Seifenspender, Handtuchspender, Waschbrunnen usw. US-A-4.682.628 beschreibt zum Beispiel eine Waschvorrichtung mit Wasserhahn, die mit einem automatischen, aktiven Infrarot-Feststellungssystem ausgestattet ist. Anstelle infraroter Feststellungsimpulse ist es auch möglich, andere Lichtimpulse oder zum Beispiel Ultraschallimpulse zu verwenden.
Ein Nachteil der bestehenden aktiven Infrarot-Feststellungssysteme besteht darin, dass sie nicht in der Lage sind, geringfügige Veränderungen der Amplitude der empfangenen Feststellungsimpulse festzustellen, und somit nicht in der Lage sind, ein Bewegungskriterium zur Feststellung der Anwesenheit oder der fortgesetzten Anwesenheit des Objekts anzuwenden. In der Praxis sind sie nur dazu konzipiert, die einfache Anwesenheit des Objekts festzustellen. Das bedeutet, dass der Sensor, d. h. der Sender und der Empfänger, zum Beispiel im Fall einer Waschvorrichtung mit Wasserhahn, nicht in die Wanne oder das Waschbecken gerichtet sein darf, wenn man delikate und Zeit raubende Anpassungen bei deren Montage vermeiden will. Darüber hinaus kann, auch wenn der Sensor exakt eingestellt wurde, ein stationäres Objekt, wie zum Beispiel ein Stapel Teller, falsche Betätigungen verursachen, d. h. den Wasserhahn laufen lassen, was zu enormer Verschwendung von Wasser führt. Wenn man also daran denkt, ein Bewegungskriterium in bestehende Infrarot-Feststellungssysteme zu integrieren, um solche Situationen zu vermeiden, würde das nicht zu einer praktischen Lösung des oben beschriebenen Problems führen, weil Veränderungen der Amplitude der empfangenen Feststellungsimpulse nur innerhalb eines sehr eingeschränkten Feststellungsfeldes feststellbar wären. Der Strom, der durch den Empfänger empfangen wird, ist nämlich umgekehrt proportional zum Quadrat des Abstands zwischen dem Sender und dem Empfänger, wenn sie gegenüber voneinander angeordnet sind, und sogar zur vierten Potenz des Abstands zwischen dem Objekt und dem Sender/Empfänger, wenn der Sender und Empfänger nebeneinander angeordnet sind und die ausgesendeten Impulse durch das Objekt auf den Empfänger reflektiert werden. Wenn die ausgesendeten Feststellungsimpulse also ein ausreichendes Energieniveau aufweisen, um eine exakte Feststellung in einem bestimmten Abstand zu ermöglichen, wäre dieses Energieniveau viel zu hoch, um Veränderungen in etwas geringerem Abstand festzustellen. Mit anderen Worten, in diesem geringeren Abstand wäre die Feststellungsvorrichtung blind.
Ein Ziel der vorliegenden Erfindung besteht nun darin, eine Vorrichtung zur Feststellung von Annäherungen anzubieten, die es ermöglicht, ein Bewegungskriterium anzuwenden, um die Anwesenheit oder die fortgesetzte Anwesenheit eines sich bewegenden Objekts in einem ausreichend großen Zielbereich zu bestimmen.
Zu diesem Zweck ist die Vorrichtung zur Feststellung von Annäherungen nach der Erfindung dadurch gekennzeichnet, dass sie weiters Mittel zur Bestimmung der Amplitude der verstärkten elektrischen Signale umfasst sowie Mittel zur Erhöhung des Energieniveaus der erwähnten elektrischen Impulse, wenn die Amplitude der verstärkten elektrischen Signale unter einem ersten Grenzwert liegt, und zur Senkung des Energieniveaus der erwähnten elektrischen Impulse, wenn die Amplitude der verstärkten elektrischen Signale über einem zweiten Grenzwert liegt, der höher als oder gleich hoch wie der erste Grenzwert ist, wobei der erwähnte Kontrollstromkreis weiters Mittel zur Feststellung von Veränderungen der Amplitude der empfangenen Feststellungsimpulse umfasst, welche Resultat von Bewegungen des Objekts während seiner Anwesenheit im Zielbereich sind, sowie Mittel, um auf Grundlage der Veränderungen der Amplitude der empfangenen Feststellungsimpulse, die während der Anwesenheit des Objekts im Zielbereich festgestellt werden, zu bestimmen, ob das Objekt sich im Zielbereich fortbewegt.
In der Vorrichtung nach der Erfindung wird das Energieniveau der ausgesendeten Feststellungsimpulse immer automatisch an den Abstand des Objekts, das festgestellt werden soll, und an andere Parameter angepasst, wie zum Beispiel Farbe, Glanz usw. davon, die ebenfalls die Amplitude der Impulse bestimmen, die durch den Empfänger empfangen werden. Demzufolge ist eine exakte Messung der Amplitude der empfangenen Feststellungsimpulse immer möglich, zumindest wenn sich das Objekt innerhalb des Feststellungsfeldes befindet. Darüber hinaus ist keine gesonderte Anpassung erforderlich, wenn die Vorrichtung montiert wird, insbesondere nicht, wenn der Zielbereich vor dem Sender durch eine Oberfläche begrenzt ist, die die ausgesendeten Feststellungsimpulse zum Empfänger reflektiert. In diesem letzten Fall wird das Energieniveau der ausgesendeten Feststellungsimpulse sofort automatisch, wenn kein anderes Objekt vorhanden ist, auf Grundlage der Impulse, die durch die erwähnte Oberfläche reflektiert werden, angepasst. Diese Oberfläche reflektiert normalerweise stärker als zum Beispiel die Hände eines Benutzers, sodass das Energieniveau der ausgesendeten Feststellungsimpulse, in Abwesenheit eines Benutzers, automatisch gesenkt wird, was Energie spart. Da sich die Oberfläche selbst nicht bewegt, verändert sich die Amplitude der empfangenen Feststellungsimpulse nicht, sodass die Vorrichtung nach der Erfindung keine Anwesenheit eines sich bewegenden Objekts feststellen wird.
US-A-5.225.669 beschreibt ein Sensorsystem zur Feststellung der Anwesenheit von Regentropfen auf der Windschutzscheibe eines Motorfahrzeugs, um das Scheibenwischersystem zu steuern. Das Sensorsystem umfasst einen Sender zum Aussenden von Impulsen und einen Empfänger zum Empfangen der Impulse, die auf der Windschutzscheibe reflektiert werden. Es umfasst weiters Mittel zur Feststellung der Amplitude der elektrischen Signale vom Empfänger und Mittel zur Anpassung des Energieniveaus der ausgesendeten Impulse, sodass die Amplitude der Signale vom Empfänger zwischen zwei Grenzwerten bleibt. Im Gegensatz zur Vorrichtung nach der vorliegenden Erfindung gibt das Sensorsystem, das in US-A-5.225.669 beschrieben ist, jedoch nicht die Möglichkeit zu bestimmen, ob sich ein Objekt in einem Zielbereich fortbewegt.
In einer vorteilhaften Ausführung der Vorrichtung nach der Erfindung bietet der Verstärker eine Spannungsverstärkung, die abnimmt, wenn die Amplitude des verstärkten elektrischen Signals zunimmt und umgekehrt zunimmt, wenn die Amplitude des verstärkten elektrischen Signals abnimmt.
Durch diese nicht lineare Verstärkung der empfangenen Signale sind deren Amplitude, oder genauer Veränderungen in deren Amplitude, über größere Abstandsschwankungen für ein bestimmtes Energieniveau der ausgesendeten Feststellungsimpulse korrekt feststellbar. Demzufolge müssen weniger Anpassungen an diesem Energieniveau vorgenommen werden oder, mit anderen Worten, das Energieniveau der ausgesendeten Feststellungsimpulse kann mit größeren Stufen angepasst werden.
Weitere Besonderheiten und Vorteile der Erfindung werden aus der folgenden Beschreibung einiger besonderer Ausführungen der Vorrichtung zur Feststellung von Annäherungen nach der vorliegenden Erfindung deutlich. Diese Beschreibung dient allerdings nur als Beispiel und soll das Ziel der Erfindung nicht beschränken. Die in dieser Beschreibung verwendeten Positionsnummern beziehen sich auf die beiliegenden Zeichnungen, wobei
1 eine mögliche Anwendung einer Vorrichtung zur Feststellung von Annäherungen nach der Erfindung für eine Waschvorrichtung mit Wasserhahn zeigt;
2 und 3 die Hauptkomponenten des Senderstromkreises einer besonderen Ausführung der Vorrichtung nach der Erfindung schematisch darstellen;
4 den Strom darstellt, der im ersten und zweiten Stromkreis des in den 2 und 3 gezeigten Senderstromkreises fließt;
5a und 5b einen elektronischen Stromkreis einer Vorrichtung nach der Erfindung darstellen, und
6 ein mögliches Flussdiagramm von Funktionen zeigt, die durch das Gerät nach 5 ausgeführt werden können.
Die Vorrichtung zur Feststellung von Annäherungen nach der vorliegenden Erfindung kann, wie schon oben beschrieben, in vielen Anwendungen eingesetzt werden. 1 zeigt zum Beispiel die Anwendung in einer Waschvorrichtung mit Wasserhahn. Der Einfachheit halber wird die weitere Beschreibung der Erfindung nachstehend in Bezug auf die Betätigung eines Mengenventils für eine solche Waschvorrichtung mit Wasserhahn präsentiert, aber es ist klar, dass sie einfach in vielen anderen Anwendungen eingesetzt werden kann, insbesondere zur Kontrolle des Betriebs von Spülvorrichtungen, wie zum Beispiel in einem Urinal.
Die Vorrichtung zur Feststellung von Annäherungen nach der Erfindung basiert auf einem aktiven Feststellungssystem. Das bedeutet, dass sie einen Sender 1 zum Aussenden von Feststellungsimpulsen 2 in den Zielbereich und einen Empfänger 3 zum Empfangen der Feststellungsimpulse umfasst. Im Beispiel aus 1 sind der Sender 1 und der Empfänger 3 nebeneinander auf dem Wasserhahn 4 angeordnet und der Empfänger 3 ist konzipiert, um die Feststellungsimpulse zu empfangen, nachdem sie durch das festzustellende Objekt oder, in Abwesenheit eines solchen Objekts, durch die Oberfläche 5 des Waschbeckens reflektiert wurden. Als Alternative können der Sender 1 und der Empfänger 3 auch mehr nach oben gerichtet werden, sodass der Empfänger 3 keine Impulse empfängt, die vom Waschbecken reflektiert wurden. Nach der vorliegenden Erfindung wird es jedoch vorgezogen, den Sender 1 und den Empfänger 3 auf die Oberfläche 5 des Waschbeckens zu richten.
Der Sender 1 der Vorrichtung nach der vorliegenden Erfindung kann verschiedene Arten von Impulsen aussenden, wie zum Beispiel Licht- oder Ultraschallimpulse, wobei aber Lichtimpulse bevorzugt werden, insbesondere Infrarot-Lichtimpulse, obwohl auch sichtbares oder ultraviolettes Licht verwendet werden können. In der bevorzugten Ausführung, die in den Abbildungen dargestellt ist, besteht der Sender 1 aus einer IR-Licht aussendenden Diode (LED).
Zum Aussenden der Feststellungsimpulse werden elektrische Impulse in einem vorbestimmten Energieniveau durch einen Stromkreis 6 auf die LED 1 angewendet. Dieser Stromkreis ist schematisch in den 2 und 3 dargestellt und umfasst ein Schaltelement 7 und eine Stromquelle 8, üblicherweise eine Stromquelle mit Niederspannung, zur Erzeugung der erforderlichen elektrischen Impulse. Gemäß bestehenden aktiven Feststellungssystemen kann die LED direkt durch das Schaltelement 7 mit der Stromquelle verbunden werden. Um jedoch Energie zu sparen und die Lebensdauer der Batterie zu erhöhen, wird in der Vorrichtung der vorliegenden Erfindung ein Stromkreis verwendet, der in der ebenfalls anhängigen europäischen Patentanmeldung Nr. 0 813 075 desselben Antragstellers beschrieben ist.
Das Funktionsprinzip dieses Stromkreises wird jetzt mit Verweis auf die 2 bis 4 beschrieben. Der bevorzugte Stromkreis zur Erzeugung elektrischer Impulse, der in diesen Abbildungen dargestellt ist, umfasst einen ersten Stromkreis 9 und einen zweiten Stromkreis 10. Der erste Stromkreis 9 umfasst eine Primärspule 11 und das Schaltelement 7, das zur Verbindung der Primärspule 11 für einen bestimmten Zeitraum mit der Stromquelle angeordnet ist, insbesondere mit der Batterie 8, um so eine vorbestimmte Menge magnetischer Energie in der Primärspule 11 zu akkumulieren. Der zweite Stromkreis 10 umfasst die Leuchtdiode (LED) 1 und eine Sekundärspule 12, die magnetisch an die Primärspule 11 gekoppelt ist. Das kann erzielt werden, indem beide Spulen um denselben Kern angeordnet werden, zum Beispiel um die beiden Beine eines geschlossenen u-förmigen Kerns. Es wird jedoch vorgezogen, die beiden Spulen übereinander um denselben Kern 13 anzuordnen. So können Energieverluste auf ein Minimum beschränkt werden.
In der in den 2 und 3 dargestellten Ausführung haben die Primär- und Sekundärspulen 11 und 12 dieselbe Wickelrichtung, aber es ist klar, dass sie alternativ gegenläufige Wickelrichtungen haben können. Bei der Akkumulierung magnetischer Energie in den Spulen durch Schließen des Schaltelements 7, sodass ein Strom i1 wie dargestellt in 2 durch die Primärspule 11 fließt, wird in der Sekundärspule 12 eine Spannung erzeugt, die die durch 14 angezeigte Polarität hat, aber wegen der Richtung der LED 1 kann kein Strom in den zweiten Stromkreis fließen. Wenn das Schaltelement 7 wie in 3 dargestellt geöffnet wird, fällt der Strom i1 durch die Primärspule 11 und somit das dadurch erzeugte magnetische Feld plötzlich auf 0, wodurch durch gegenseitige Induktion in der Sekundärspule 12 eine elektromotive Kraft erzeugt wird. Diese elektromotive Kraft hat die entgegengesetzte Polarität der elektromotiven Kraft, die erzeugt wurde, als die magnetische Energie in den Spulen akkumuliert wurde, sodass jetzt ein Strom i2 durch die LED 1 fließen kann.
Beim Öffnen des Schaltelements 7 wird die magnetische Energie sehr schnell durch gegenseitige Induktion in einen elektrischen Impuls im zweiten Stromkreis 10 umgewandelt. Die Anzahl der Wicklungen n1 in der Primärspule 11 ist höher als die Anzahl der Wicklungen n2 in der Sekundärspule 12, wodurch elektrische Impulse eines höheren Stromniveaus als des elektrischen Stroms erzeugt werden, der durch die Stromquelle 8 an die Primärspule 11 geliefert wird. Das Verhältnis der Anzahl der Wicklungen n1 in der Primärspule 11 zur Anzahl der Wicklungen n2 in der Sekundärspule 12 ist vorzugsweise mindestens gleich etwa 100, und die Primärspule hat eine Anzahl von Wicklungen von mindestens etwa 300. Dadurch kann die akkumulierte Energie in einen hohen Spitzenstrom umgewandelt werden, und das während eines kurzen Zeitraums. Im Hinblick auf den zulässigen Arbeitszyklus der LED für so hohe Spitzenströme sollten die erzeugten Impulse insbesondere eine ansteigende Flanke einer Dauer haben, die vorzugsweise kürzer als 10 μsec ist.
Der Kern 13, welcher die Primärspule mit der Sekundärspule verbindet, ist vorzugsweise ein Ferritkern, da ein solches Material adäquate Hystereseeigenschaften aufweist, die die Möglichkeit bieten, Energieverluste auf ein Minimum zu beschränken und die erforderliche kurze Impulsdauer zu erreichen.
4 illustriert den Stromfluss im ersten respektive im zweiten Stromkreis eines spezifischen Beispiels, wobei die Batterie 8 eine Spannung von 9 V hat, die Anzahl der Wicklungen n1 in der Primärspule 707 ist, die Anzahl der Wicklungen n2 in der Sekundärspule 12 5 ist und der Kern ein Ferritkern ist. Beim Schließen des Schaltelements 7 zum Zeitpunkt t1 fließt ein Strom i1 in den ersten Stromkreis 9, der wegen der Anwesenheit der Primärspule 11 zeitlich linear zunimmt. Beim Öffnen des Schaltelements 7 zum Zeitpunkt t2 fließt ein Spitzenstrom i2, der eine kurze Dauer, insbesondere eine ansteigende Flanke von nur etwa 2 μsec hat, in den zweiten Stromkreis 2 und somit durch die LED 1.
In diesem Beispiel war der Strom im ersten Stromkreis 0 mA um t1 und 20 mA um t2, während t2–t1 366 μsec betrug. Vom Lenz-Gesetz kann nun abgeleitet werden, dass die Selbstinduktion L1, wenn die Energieverluste zu vernachlässigen sind, in der Primärspule 11 der folgenden Gleichung entspricht:
Da beide Spulen auf denselben Kern gewickelt sind, ist die Induktion in einer Wicklung der Primärspule 101 gleich der Induktion in einer Wicklung der Sekundärspule. Daher kann abgeleitet werden, dass
wobei L2 die gegenseitige Induktion der Sekundärspule 12 ist, n1 die Anzahl der Wicklungen in der Primärspule, n2 die Anzahl der Wicklungen in der Sekundärspule und k das Verhältnis der Anzahl der Wicklungen in der Primärspule zur Anzahl der Wicklungen in der Sekundärspule.
Wenn die Energieverluste bei der Umwandlung der magnetischen Energie in elektrische Energie zu vernachlässigen sind, ist die Menge an Energie E im ersten Stromkreis gleich der Menge an Energie E im zweiten Stromkreis. Ausgehend von den Formeln der Energiemengen in beiden Stromkreisen kann die folgende Ableitung angestellt werden:
i2max =i1max·kwobei i1_max der Maximalstrom im ersten Stromkreis und i2_max der Maximalstrom im zweiten Stromkreis ist. In diesem Beispiel ist k gleich etwa 141 und i1_max etwa 20 mA, sodass i2_max etwa gleich 2,8 A sein wird.
Auf Grundlage der in 4 gezeigten Daten kann der Energieverbrauch, der für das Aussenden der Lichtimpulse notwendig ist, einfach berechnet werden. Im vorliegenden Beispiel ist die Batterie 366 μsec lang mit der Primärspule verbunden, wenn ein Strom i1 einen Durchschnittswert von 10 mA hat. Wenn die Vorrichtung dazu ausgerichtet ist, einen elektrischen Impuls pro Sekunde zu erzeugen, wird der Arbeitszyklus δ der Vorrichtung folgendermaßen aussehen:
Das bedeutet, dass der durchschnittliche Stromverbrauch der Batterie 3,66 μA beträgt und dass der Energieverbrauch für die Erzeugung eines elektrischen Impulses pro Sekunde 10 mA·0,000366·9 V·3600 s/h = 118,6 mJ/h beträgt. In der Praxis bietet die Batterie auch Strom für die Peripherie, was hierbei nicht berücksichtigt ist.
5, insbesondere 5a, stellt schematisch einen elektronischen Stromkreis zur Erzeugung der elektrischen Impulse und zu deren Lieferung an die LED 1 dar. In der nachstehenden Tabelle sind die Identifizierung oder Komponentenwerte der in 5a mit einer Positionsnummer angegebenen Komponenten angeführt.
Da ein Stromkreisentwerfer mit normalen Fähigkeiten diesen Stromkreis aufgrund dieser Informationen bauen und verwenden könnte, erübrigt sich eine genaue Beschreibung der Signalwege und -funktionen der verschiedenen Komponenten. Stattdessen werden einige Merkmale dieser Stromkreise in der nachstehenden Besprechung erläutert.
Unter Kontrolle eines Taktgebers im Mikrocontroller 15 wird das Schaltelement 7 geöffnet und geschlossen, um die Primärspule 11 für einen Zeitraum an Batterie 8 an- bzw. von ihr abzuschließen, wie das oben beschrieben wurde. Als Schaltelement 7 wird eine Kaskade 106–111 verwendet, welche einen Transistor Q110, Widerstände R106 und R107, einen Kondensator C108, eine Diode D109 und einen MOSFET 111 wie dargestellt in 5a umfasst. Eine solche Kaskade, die auch als Senderverschaltung bekannt ist, ist an sich bekannt und ermöglicht ein sehr schnelles Ein- und Ausschalten des Transistors Q110, was notwendig ist, um Spannungsspitzen auszuhalten. Transistor Q110 kann die hohen Spannungsspitzen aushalten, was auf die Primärspule 11 beim Öffnen des Schaltelements zurückzuführen ist, während MOSFET 111, aufgrund der anderen Elemente der Kaskade, nur eine Spannung von 5 V aushalten muss, die durch einen Spannungsregler 16 geliefert wird.
Ausgehend von der Batterie 8 umfasst der Stromkreis Widerstand R102 und Dioden D100 und D101 in einer solchen Konfiguration, dass die erzeugte Rückwärtsspannung, falls die Batterie nicht in der richtigen Position eingelegt ist, durch Diode D101 an –0,7 Volt geklemmt wird, wodurch der gesamte Stromkreis vor Rückwärtspolarität geschützt ist.
Die Kondensatoren C104 und C105 sind als Pufferkapazität zur Ausgabe eines Aktivierungssignals angeschlossen, zum Beispiel zum Öffnen und Schließen eines Ventils, wenn die Vorrichtung nach der Erfindung für eine automatische Waschvorrichtung mit Wasserhahn verwendet wird. Die Primär- und Sekundärspulen 11 und 12 sind wie oben beschrieben um denselben Ferritkern 13 gewickelt.
Wenn, wie oben erklärt, ein elektrischer Impuls erzeugt wird, sendet die Leuchtdiode 1 einen Infrarot-Lichtstrahl in den Zielbereich. Wenn sich ein Objekt in diesem Zielbereich befindet, wird die Anwesenheit dieses Objekts durch einen Empfänger 3 für den ausgesendeten Lichtstrahl festgestellt. Das ist auf verschiedene Arten möglich. Nach einer ersten Ausführung wird das ausgesendete Signal durch das Objekt auf den Empfänger 3 reflektiert. Nach einer zweiten Ausführung wird das von einer LED ausgesendete Signal an einen Empfänger übertragen, entweder direkt oder mithilfe eines Reflektors. Die Anwesenheit eines Objekts wird in diesem Fall festgestellt, wenn das ausgesendete Signal durch das Objekt unterbrochen wird und den Empfänger nicht mehr oder mit einer zu geringen Amplitude erreicht. Beide Ausführungen können in der Vorrichtung nach der vorliegenden Erfindung auch kombiniert werden, ungeachtet der üblicherweise unterschiedlichen Reflexionseigenschaften von Reflektor und Objekt. In der Konfiguration von 1 werden die Lichtimpulse zum Beispiel durch die Oberfläche des Waschbeckens reflektiert, wenn ein Benutzer nicht anwesend ist, während bei Anwesenheit eines Benutzers die Lichtimpulse festgestellt werden, die durch die Hände des Benutzers reflektiert werden. Wie nachstehend erklärt ist das durch die vorliegende Erfindung aufgrund der Tatsache möglich, dass sie eine automatische Anpassung des Energieniveaus der ausgesendeten Feststellungsimpulse auf Grundlage der Amplitude der empfangenen Impulse bietet.
Diese automatische Anpassung wird durch den Mikrocontroller 15 geleistet und basiert auf der Amplitude empfangener Feststellungsimpulse, die durch den Empfänger 3, der zum Beispiel eine Fotodiode oder ein Fototransistor ist, in elektrische Signale umgewandelt und danach durch einen Verstärker verstärkt werden. In der Praxis wird nicht die Amplitude der empfangenen Feststellungsimpulse gemessen, sondern wird die entsprechende Amplitude der verstärkten elektrischen Signale bestimmt. Gemäß der Erfindung werden Mittel zur Verfügung gestellt, insbesondere im Mikrocontroller 15, um das Energieniveau der elektronischen Impulse, die an den Sender 1 geliefert werden, zu erhöhen, wenn die Amplitude der verstärkten elektrischen Signale unter einem ersten Grenzwert liegt, und um das Energieniveau dieser elektrischen Impulse zu senken, wenn die Amplitude der verstärkten elektrischen Signale über einem zweiten Grenzwert liegt, der höher als oder gleich hoch wie der erste Grenzwert ist. So ist es möglich, Veränderungen der Amplitude der empfangenen Signale in einem relativ großen Zielbereich und somit die Anwesenheit oder Abwesenheit eines sich bewegenden Objekts zu bestimmen. Wenn beide Grenzwerte gleich oder nahezu gleich sind, kann das auf Grundlage der Betätigungen des Mittels zur Erhöhung oder Senkung des Energieniveaus für die elektrischen Impulse für den Sender 1 geschehen. Andernfalls können die An- oder Abwesenheit eines Objekts auf Grundlage von Veränderungen der gemessenen Amplituden der empfangenen und verstärkten Signale bestimmt werden. Da die Amplitude der empfangenen Feststellungsimpulse in Abhängigkeit vom Abstand zwischen dem Objekt und dem Sender 1 und Empfänger 3 sehr stark schwankt, wird vorzugsweise eine nicht lineare Verstärkung dieser Signale geboten. Der Verstärker oder Verstärkerstromkreis, der zum Beispiel in 5b dargestellt ist, bietet dazu eine Spannungsverstärkung, die abnimmt, wenn die Amplitude des verstärkten elektrischen Signals zunimmt und umgekehrt zunimmt, wenn die Amplitude des verstärkten elektrischen Signals abnimmt. So kann die Amplitude des verstärkten elektrischen Signals über einen größeren Abstandsbereich genau bestimmt werden, sodass weniger Anpassungen des Energieniveaus der ausgesendeten Impulse erforderlich sind. Zum selben Zweck umfasst der Verstärkerstromkreis aus 5b zusätzlich Mittel zur Senkung der Amplitude zumindest der verstärkten elektrischen Signale mit der größten Amplitude, wobei die Senkung insbesondere stärker ist, wenn die Amplitude des verstärkten elektrischen Signals zunimmt und umgekehrt geringer ist, wenn die Amplitude des verstärkten elektrischen Signals abnimmt. Wie diese nicht lineare Amplitude in der Praxis erreicht werden kann, wird aus der folgenden Beschreibung des Verstärkerstromkreises deutlich, der in 5b dargestellt ist.
Der Stromkreis aus 5b umfasst in erster Linie den Empfänger 3, der eine Fotodiode oder ein Fototransistor ist. Wenn der Empfänger 3 einen ausgesendeten Feststellungsimpuls empfängt, erzeugt er ein elektrisches Signal, das in erster Linie durch einen ersten Operationsverstärker (OP-AMP) 201 mit einer nicht invertierenden Spannungskopplung und nachfolgend durch einen zweiten OP-AMP 202 ebenfalls mit einer nicht invertierenden Spannungskopplung verstärkt wird.
Dieser zweite OP-AMP 202 zeigt eine Spannungsverstärkung, die aufgrund der Rückkopplungsschleife, welche die Kombination Widerstand R203 mit Widerstand R204, Widerstand R205/Diode D206, Widerstand R207/Diode D208 und Widerstand R209/Diode D210 umfasst, nicht linear ist. Die Widerstände in dieser Rückkopplungsschleife haben zum Beispiel die folgenden Werte: R203 = 9 kΩ; R204 = 27 kΩ; R205 = 39 kΩ; R207 = 150 kΩ; und R209 = 220 kΩ. Der OP-AMP 202 sorgt für eine Verstärkung negativer Impulse. Wenn man sich also auf ein größeres Signal bezieht, ist ein negativerer Impuls beabsichtigt.
Für sehr niedrige Eingangsspannungen umfasst die Spannungsverstärkung A_V0 dieses OP-AMP mit variabler Spannungskopplung AV0 = 1 + (R204 + R205 + R207 + R209)/R203
Die Dioden sind nämlich nicht leitend und ihre äquivalenten Widerstände sind viel höher als die verwendeten Widerstände R205, R207, R209.
Wenn die Ausgangsspannung aufgrund einer abnehmenden Eingangsspannung abnimmt, wird Diode D210 zuerst leitend werden, da R209 > R207 > R205. Der Spannungsabfall über R209 ist tatsächlich größer als jener über R207 oder R205. Wenn Diode D210 leitend wird, wird der dynamische Widerstand dieser Diode praktisch null. Die entsprechende Spannungsverstärkung A_V1 ist also AV1 = 1 + (R204 + R205 + R207)/R203
Wenn die Ausgangsspannung aufgrund einer weiter abnehmenden Eingangsspannung weiter abnimmt, wird auch Diode D208 leitend. Der Spannungsabfall über R207 ist tatsächlich größer als jener über R205. So werden bereits zwei Widerstände durch die entsprechenden leitenden Dioden D210 und D208 kurzgeschlossen. Die neue Spannungsverstärkung A_V2 ist demnach AV2 = 1 + R204/R203
Das elektrische Signal, das durch den OP-AMP 202 verstärkt wird, wird danach durch einen Transistor Q211 verstärkt. Die Eingangsenergie dieses Verstärkers auf der Grundlage von Q211 ist ebenfalls nicht linearisiert, insbesondere durch zwei serielle Dioden D212 und D213. Auch für diesen Verstärkerstromkreis gilt, je größer der negative Impuls, desto beschränkter das Signal.
In einer folgenden Phase des in 5b dargestellten Stromkreises wird ein Schwellenverstärker mit der Eigenschaft eingesetzt, nur jene Signale zu verstärken, deren Momentanwert über einem bestimmten Grenzwert liegt. Der Schwellenverstärker aus 5b ist ein sehr besonderer Verstärker. Er hat einen Ausgangshub von 0 bis über 5 V, dessen Spannungsverstärkung für größere Eingangssignale möglichst stark gesenkt ist, und dessen Stromverbrauch in Abwesenheit eines signifikanten Eingangssignals gleich null ist.
Die negativen Impulse vom OP-AMP 202 sind durch Kondensator 214 und Widerstand R215 an die Basis von Transistor Q211 gekoppelt. Widerstand R216 liefert die gleiche Gleichstromspannung wie einer der Sender von Q211, der ein Transistor vom Typ PNP ist. Dieser Transistor kann nur leitend werden, wenn die Impulse eine negative Amplitude haben, die über den Grenzwert von etwa –0,6 V hinausgeht, also den Grenzwert der Verbindung Basis – Sender. In dieser Phase werden die Rauschsignale des Empfängers und des ersten Verstärkers eliminiert.
Die Kollektorspannung von Q211 kann nach der folgenden Gleichung berechnet werden: VCQ211 = EC·RL wobei:

V_CQ211: = die gesamte momentane Kollektorspannung in Bezug auf die Masse;
i_C: = der gesamte momentane Kollektorstrom;
R_L: = der aktuelle momentane Ladungswiderstand.

Die Spannungsverstärkung AV umfasst andererseits etwa AV = iC·RL/(iB·hiE + (1 + hfe)·iB·R217) AV = iC·RL/(iB·hiE + (1 + hfe)·R217) AV = hfe·RL/(hIE + (1 + hfe)·R217)wobei

V_CQ211: = die momentane Kollektorspannung in Bezug auf die Masse;
i_B: = der gesamte momentane Basisstrom;
h_IE: = der differenzielle Basis-Sender-Widerstand;
h_fe: = der geringe Signalstrom-Verstärkungsfaktor für normale Senderverschaltung.

Die folgende Überlegung geht davon aus, dass leitende Dioden sich in Bezug auf die Widerstände in ihrem Stromkreis wie Kurzschlüsse verhalten und geht von verschiedenen Widerständen der verwendeten Widerstände aus. Diese Widerstände können zum Beispiel sein: R222 = 15 kΩ; R223 = 15 kΩ; R224 = 3,3 kΩ; und R225 = 1,2 kΩ.

1. Für negative Eingangsimpulse mit einer Amplitude unter 0,6 V wird Transistor Q211 nicht leiten und die Kollektorspannung wird demnach null bleiben. Daher ist A_V1 gleich 0.
2. Für negative Eingangsimpulse mit einer geringen Amplitude, die aber über dem Grenzwert von 0,6 V liegt, wird keine der Dioden D218, D219, D220 und D221 leitend und RL = R223 + R222Demzufolge hat R_L einen hohen Wert, aber aufgrund des geringen i_C-Wertes wird auch der Wert von h_fe gering sein, sodass die Erste der obigen Gleichungen nur einen geringen A_V2-Wert ergibt.
3. Für negative Eingangsimpulse mit einer größeren Amplitude als im vorigen Fall leitet nur Diode D218 und schließt Widerstand R222 kurz. R_L = R223 hat schon einen geringeren Wert als im vorigen Fall, aber h_fe wird schon einen höheren Wert haben, sodass A_V3 zunimmt.
4. Für negative Eingangsimpulse mit noch höherer Amplitude als im vorigen Fall wird die Zener-Diode D222 leitend und schaltet Widerstand R224 parallel zu Widerstand R223. So wird R_L = R223·R224/(R223 + R224) geringer als im vorigen Fall und A_V4 bleibt, unter Berücksichtigung des h_fe-Wertes, konstant.
5. Für negative Eingangsimpulse mit noch höherer Amplitude als im vorigen Fall werden alle Dioden im Kollektorstromkreis leitend, sodass R_L gleich der Parallelverschaltung von Widerstand R223 mit Widerstand R224 und R225 wird und daher relativ gering ist.
6. Ohne diese spezifische Ladung würde die Spannungsverstärkung A_V zunehmen, wenn die Eingangsspannung zunimmt, da der h_fe-Wert für höhere Kollektorströme zunimmt.

In einer weiteren Phase des in 5b dargestellten Stromkreises wird ein Spannungsspitzendetektor mit Abtast- und Halteeigenschaften eingesetzt. Das empfangene Lichtsignal ist eigentlich ein Impuls. Nach der Verstärkung muss dieser elektrische Spannungsimpuls, der nach dem Verstärkungsschritt von Transistor Q211 positiv ist, auf seiner Maximalamplitude analog evaluiert werden. Das wird durch den Analog-Digital-Wandler des Mikrocontrollers getan. Um das zu ermöglichen – unter Berücksichtigung der Anforderungen des Mikrocontrollers in Bezug auf u. A. die Eingangsimpedanz, Zeitaufnahme usw. – wird das Signal weiter verarbeitet. Diese zusätzliche Verarbeitung besteht in der Feststellung des Spitzenwerts des Spannungsimpulses und der Speicherung in einem analogen Speicher während der Zeit, die notwendig ist, um den A/D-Wandler des Mikrocontrollers operativ zu machen.
Im in 5b dargestellten Stromkreis wird das durch den Stromkreis um Transistor Q226 erreicht. Dieser Transistor ist als Emitterfolger ausgelegt und kann Kondensator C227 sehr schnell aufladen, wird aber durch Widerstand R228 gedämpft, wenn ein positiver Impuls auf seine Basis angewendet wird. Kondensator C227 wird aber nur durch Widerstand R229, Diode D230 und MOSFET 231 entladen, wenn durch die Programmierung über das Ausgangstor RA4 des Mikrocontrollers der Auftrag gegeben wird. Kurz gesagt wird C227 sehr schnell mit der Amplitude des positiven Impulses aufgeladen, der um die Basis-Sender-Spannung von Q226 gesenkt wurde. Wenn die Basisspannung von Q226 jedoch auf 0 abfällt, wird Q226 blockiert. Q226 funktioniert somit als ein Gleichrichter, der aber eine hohe Eingangsimpedanz und eine niedrige Ausgangsimpedanz hat, wenn der Kondensator C227 geladen wird. Das ist also deutlich ein Spannungsspitzendetektor mit Abtast- und Halteeigenschaften.
In einer weiteren Phase des Stromkreises nach 5b wird ein Einheitsverstärker zwischen den Spitzendetektor/Abtast- und Halteverstärker C227 und das analoge Eingangstor RA1 des Mikrocontrollers geschaltet. Das wird mithilfe von Sicherungswiderständen getan. Widerstand R232 zum Schutz des Eingangs von OP-AMP 233 und Widerstände R234 und R235 zum Schutz des Eingangstores RA1 des Mikrocontrollers.
Diode D236 dient als Schutz des Eingangstores RA1 des Mikrocontrollers, wenn die Ausgangsspannung des OP-AMP 233 über 5 V liegen sollte. Sehr besonders ist die Funktion der Diode D237, die dafür sorgt, dass beim Schalten des OP-AMP 233 die Ausgangsenergie von OP-AMP 233 und damit das Eingangstor RA1 des Mikrocontrollers kein unbekanntes Wechselpotenzial aufweisen würden. Beim Entladen von Kondensator C227 durch Widerstand R229 und das Ausgangstor RA4 des Mikrocontrollers wird Diode D237 leitend gemacht und zieht die Spannung zum Ausgang von OP-AMP 233 und daher das Eingangstor RA1 des Mikrocontrollers zur Masse. Kondensator C228 ist ein normaler entkoppelnder Kondensator und Widerstand R239 ein Rückkopplungswiderstand.
Auf Grundlage des Signals, das der Mikrocontroller durch sein RA1-Tor erhält, kann er bestimmen, ob sich ein Objekt im Zielbereich befindet oder nicht. Wie oben erklärt, umfasst der Mikrocontroller darüber hinaus Mittel zur Bestimmung der Amplitude der Signale, die dadurch empfangen wurden, und zur Erhöhung oder Senkung des Energieniveaus der elektrischen Impulse, die an den Sender 1 gesendet werden. Zu diesem Zweck werden die analogen Eingangssignale (von zwischen 0 und 5 V) des Mikrocontrollers zuerst in einen digitalen Wert zwischen beispielsweise 0 und 256 umgewandelt. Im Speicher des Mikrocontrollers können Tabellen gespeichert werden, die das Verhältnis zwischen dem Abstand des Objekts vom Sender/Empfänger und den entsprechenden digitalen Werten der verstärkten Signale enthalten. Der Speicher des Mikrocontrollers kann zum Beispiel drei solche Tabellen enthalten, die drei verschiedenen Energieniveaus der ausgesendeten Feststellungsimpulse entsprechen. Wenn der digitale Wert des verstärkten Signals unter einem ersten Grenzwert liegt, wird das Energieniveau der ausgesendeten Feststellungsimpulse erhöht und die entsprechende Tabelle im Speicher des Mikrocontrollers wird verwendet und umgekehrt, wenn der digitale Wert des verstärkten Signals über einem zweiten Grenzwert liegt, der höher als oder gleich hoch wie der erste Wert ist. Wie aus der obigen Beschreibung des Stromkreises zur Lieferung der elektrischen Impulse an den Sender deutlich ist, ist es klar, dass das Energieniveau dieser elektrischen Impulse einfach angepasst werden kann, indem die Zeit angepasst wird, während der Schaltelement 7 geschlossen ist. Wie aus 4 ersichtlich ist, gibt es nämlich eine lineare Beziehung zwischen der Zeit, während der Schaltelement 7 geschlossen ist, und der Energie, die in den Spulen 11 und 12 akkumuliert wird. Diese Zeit wird durch den Mikrocontroller durch sein Ausgangssignal zu MOSFET 111 durch Ausgangstor RB5 kontrolliert.
Die Feststellung des Objekts im Zielbereich kann nun auf verschiedenen Prinzipien beruhen. Wenn der erste und zweite Grenzwert gleich sind oder relativ dicht beieinander liegen, kann die Feststellung in erster Linie auf den Betätigungen der Mittel zur Erhöhung oder Senkung des Energieniveaus der ausgesendeten Feststellungsimpulse beruhen. Die Amplitude der verstärkten Signale sollte in einem solchen Fall im Prinzip tatsächlich nahezu gleich sein. Eine Änderung des Energieniveaus der ausgesendeten Impulse würde bedeuten, dass sich ein sich bewegendes Objekt im Zielbereich befindet.
Nach der Erfindung wird jedoch eine Feststellung auf Grundlage eines Vergleichs der Amplitude von nacheinander empfangenen und verstärkten Signalen vorgezogen. Das kann zum Beispiel gemäß dem Flussdiagramm aus 6 erfolgen, das auf eine Vorrichtung zur Steuerung eines Ventils für einen Wasserhahn angewendet wird.
In einem ersten Block 301 dieses Flussdiagramms wird ein Feststellungsimpuls ausgesendet. Im zweiten Block 302 wird der Empfang der Feststellungsimpulse durch den Empfänger evaluiert, was wie oben beschrieben zu einem digitalen Wert führt. Im Entscheidungsblock wird kontrolliert, ob das empfangene Signal dieselbe Amplitude wie ein Ruhewert hat oder mit anderen Worten, ob der digitale Wert des empfangenen Signals gleich wie ein Ruhewert ist. Dieser Ruhewert ist der Durchschnitt der letzten n = 4, 5, 6 oder ...-Werte. Durch den Vergleich jedes Wertes mit einem solchen durchschnittlichen Ruhewert wird die Immunität für Rauschsignale zum Beispiel um einen Faktor von etwa 2 verbessert, wenn n zwischen 4 und 6 liegt.
Wenn der Wert des empfangenen Signals gleich ist (303 Ja), wird ein Taktgeber 304 gestartet, der die Frequenz bestimmt, mit der die Feststellungsimpulse ausgesendet werden, zum Beispiel 3 pro Sekunde. Wenn der gemessene Wert anders ist (303 Nein), wird ein neues Feststellungssignal vorzugsweise sofort in Block 305 gesendet und in Block 306 wieder evaluiert. Wenn der Wert zum zweiten Mal anders ist als der Ruhewert, was in Entscheidungsblock 307 bestimmt wird, wird in Block 308 das Ventil geöffnet oder ein anderes System betätigt, falls die Vorrichtung in einer anderen Anwendung eingesetzt wird. Wenn der Wert nicht zum zweiten Mal anders ist (307 Nein), wird der Prozess erneut gestartet.
Um die kontinuierliche Anwesenheit des Objekts festzustellen, nachdem dessen Ankunft festgestellt wurde, wird ein Zähler in Block 309 auf sechs eingestellt. Dann wird ein Feststellungsimpuls ausgesendet und erneut respektive in den Blöcken 310 und 311 evaluiert. Im Entscheidungsblock 312 wird die Amplitude des empfangenen Signals mit dem oben beschriebenen zweiten Grenzwert verglichen. Wenn sie über diesem zweiten Grenzwert liegt (312 Ja), wird das Energieniveau der ausgesendeten Feststellungsimpulse in Block 313 gesenkt und ein neuer Feststellungsimpuls wird sofort in Block 310 ausgesendet, nachdem der Zähler in Block 309 wieder auf sechs eingestellt wurde. Wenn der Wert des empfangenen Signals nicht zu groß ist (312 Nein), wird in Entscheidungsblock 314 kontrolliert, ob er unter dem ersten Grenzwert liegt, d. h. ob das empfangene Signal nicht zu schwach ist. Wenn ja, wird das Energieniveau der ausgesendeten Feststellungsimpulse in Block 315 erhöht und ein neuer Feststellungsimpuls wird auch sofort wieder ausgesendet, nachdem der Zähler wieder auf sechs eingestellt wurde. Wenn die Amplitude des empfangenen Signals zwischen dem ersten und zweiten Grenzwert liegt und daher exakt gemessen werden kann, wird sie in einem Speicher abgelegt.
In Entscheidungsblock 316 wird dann kontrolliert, ob der Wert des neu empfangenen Signals sich vom Wert des zuvor empfangenen Signals unterscheidet. Wenn ja, wird der Zähler in Block 309 wieder auf sechs eingestellt und wird ein neuer Impuls ausgesendet. Wenn nicht (316 Nein), wird der Zähler in Block 317 um 1 reduziert und wird in Entscheidungsblock 318 kontrolliert, ob der Zähler null erreicht hat. Wenn nicht (318 Nein), wird ein neuer Feststellungsimpuls ausgesendet, ohne den Zähler erneut auf sechs einzustellen. Zeitverzögerer werden eingesetzt, um die Frequenz der ausgesendeten Feststellungsimpulse zu bestimmen und um sicher zu stellen, dass die Feststellungsimpulse bei Anwesenheit eines Benutzers zum Beispiel in einer Frequenz von drei pro Sekunde ausgesendet werden. Wenn der Zähler null erreicht hat, d. h. nach zwei Sekunden, wird das Ventil in Block 319 geschlossen und die Routine zur Feststellung der Ankunft eines Benutzers wird wieder in Block 301 gestartet, indem ein neuer Feststellungsimpuls ausgesendet wird.
Das obige Flussdiagramm kann jetzt einfach an die Situation angepasst werden, in der die fortgesetzte Anwesenheit eines Objekts oder Benutzers auf Grundlage der Betätigungen der Mittel zur Erhöhung oder Senkung des Energieniveaus der ausgesendeten Feststellungsimpulse bestimmt wird. In diesem Fall werden der erste und zweite Grenzwert viel dichter beieinander ausgewählt oder sind sogar gleich, das hängt von der gewünschten Sensibilität des Feststellungssystems ab. So wird der Zähler auch wieder auf sechs eingestellt, wenn es sehr geringfügige Schwankungen gibt. Im Flussdiagramm aus 6 ist Block 316 daher nicht länger notwendig.
Aus der obigen Beschreibung ist klar, dass die Vorrichtung nach der Erfindung wie oben beschrieben auf viele Arten verändert werden kann und insbesondere an verschiedene Anwendungen angepasst werden kann, ohne die Zielsetzungen der beiliegenden Patentansprüche zu vernachlässigen.

Claims

Eine Vorrichtung zur Feststellung von Annäherungen zur Feststellung der Anwesenheit eines sich bewegenden Objekts in einem Zielbereich und umfasst einen Sender, einen Stromkreis für die Lieferung elektrischer Impulse eines vorbestimmten Energieniveaus an den erwähnten Sender, damit dieser Feststellungsimpulse in den erwähnten Zielbereich sendet, einen Empfänger, der für den Empfang der Feststellungsimpulse ausgelegt ist, die auf dem erwähnten Objekt reflektiert werden, wenn es sich im Zielbereich befindet, und der die empfangenen Feststellungsimpulse in elektrische Signale umwandelt, einen Verstärker für die Verstärkung der erwähnten elektrischen Signale sowie einen Kontrollstromkreis, um auf Grundlage der verstärkten elektrischen Signale zu bestimmen, ob sich das sich bewegende Objekt im erwähnten Zielbereich befindet oder nicht, dadurch gekennzeichnet, dass sie weiters Mittel zur Bestimmung der Amplitude der verstärkten elektrischen Signale umfasst sowie Mittel zur Erhöhung des Energieniveaus der erwähnten elektrischen Impulse, wenn die Amplitude der verstärkten elektrischen Signale unter einem ersten Grenzwert liegt, und zur Senkung des Energieniveaus der erwähnten elektrischen Impulse, wenn die Amplitude der verstärkten elektrischen Signale über einem zweiten Grenzwert liegt, der höher als oder gleich hoch wie der erste Grenzwert ist, wobei der erwähnte Kontrollstromkreis weiters Mittel zur Feststellung von Veränderungen der Amplitude der empfangenen Feststellungsimpulse umfasst, welche Resultat von Bewegungen des Objekts während seiner Anwesenheit im Zielbereich sind, sowie Mittel, um auf Grundlage der Veränderungen der Amplitude der empfangenen Feststellungsimpulse, die während der Anwesenheit des Objekts im Zielbereich festgestellt werden, zu bestimmen, ob das Objekt sich im Zielbereich fortbewegt.
Eine Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der erwähnte Sender eine Leuchtdiode ist.
Eine Vorrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass der Stromkreis zur Lieferung elektrischer Impulse an den Sender einen ersten Stromkreis umfasst, der eine Primärspule und ein Schaltelement zum Anschluss der Primärspule für einen Zeitraum an eine elektrische Spannungsquelle enthält, um eine Menge magnetischer Energie in der Primärspule zu akkumulieren, und einen zweiten Stromkreis, der den erwähnten Sender und eine Sekundärspule enthält, welche magnetisch mit der erwähnten Primärspule verbunden ist, um die akkumulierte magnetische Energie durch gegenseitige Induktion beim Öffnen des erwähnten Schaltelements jedes Mal in einen der erwähnten elektrischen Impulse umzuwandeln, wobei die Mittel zur Erhöhung und Senkung des Energieniveaus dieser elektrischen Impulse so angeordnet sind, um den erwähnten Zeitraum, für den die Primärspule mit der Stromquelle verbunden ist, zu erhöhen und respektive zu senken.
Eine Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass der erwähnte Verstärker eine Spannungsverstärkung bietet, die abnimmt, wenn die Amplitude des verstärkten elektrischen Signals zunimmt, und umgekehrt zunimmt, wenn die Amplitude des verstärkten elektrischen Signals abnimmt.
Eine Vorrichtung nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass der erwähnte Verstärker einen Operationsverstärker mit nicht invertierender Spannungskopplung umfasst, der in Reaktion auf die Amplitude des verstärkten elektrischen Signals variiert.
Eine Vorrichtung nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass der erwähnte Operationsverstärker eine Rückkopplungsschleife umfasst, die zumindest einen Widerstand enthält, der parallel mit einem Schaltelement verbunden ist, vorzugsweise einer Diode, welche ab einer vorbestimmten Amplitude des verstärkten elektrischen Signals leitend wird, um die erwähnte variierende Rückkopplung zu liefern.
Eine Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass der erwähnte Verstärker Mittel zur Senkung der Amplitude zumindest der verstärkten elektrischen Signale mit der größten Amplitude umfasst, wobei die Senkung insbesondere stärker ist, wenn die Amplitude des verstärkten elektrischen Signals zunimmt und umgekehrt geringer ist, wenn die Amplitude des verstärkten elektrischen Signals abnimmt.
Eine Vorrichtung nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, dass die erwähnten Mittel zur Senkung der Amplitude einen Leistungsaufnahmestromkreis zur Aufnahme eines Teils der Energie der verstärkten Signale umfassen, wobei dieser Stromkreis zumindest einen Widerstand enthält, der parallel mit einem Schaltelement verbunden ist, vorzugsweise einer Diode, die ab einer vorbestimmten Amplitude des verstärkten elektrischen Signals leitend wird, um die erwähnte Senkung zu verstärken.
Eine Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, dass die erwähnten Mittel zur Feststellung der Veränderungen der Amplitude der empfangenen Feststellungsimpulse als Resultat von Bewegungen des Objekts während seiner Anwesenheit im Zielbereich Mittel zum Vergleich der Amplituden nacheinander verstärkter elektrischer Signale umfassen.
Eine Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 9, dadurch gekennzeichnet, dass die erwähnten Mittel zur Feststellung der Veränderungen der Amplitude der empfangenen Feststellungsimpulse als Resultat von Bewegungen des Objekts während seiner Anwesenheit im Zielbereich Mittel umfassen, um auf Grundlage der Betätigungen der erwähnten Mittel zur Erhöhung oder Senkung des Energieniveaus der erwähnten elektrischen Impulse festzustellen, ob das Objekt im erwähnten Zielbereich anwesend ist oder nicht.
Eine Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 10, dadurch gekennzeichnet, dass der Zielbereich gegenüber dem erwähnten Sender durch eine Oberfläche begrenzt ist, die die ausgesendeten Feststellungsimpulse zum erwähnten Empfänger reflektiert.