DE9320617U1 - Empfangsschaltkreis - Google Patents

Description

PIL Sensoren GmbH 10. August 1994

Eugen-Kaiser-Str. 2 PIL05

63486 Bruchköbel Hz/de

Empfangsschaltkreis

Die vorliegende Neuerung bezieht sich auf einen Empfangsschaltkreis nach dem Gattungsbegriff des Schutzanspruches. Ein solcher Empfangsschaltkreis findet insbesondere Anwendung bei Ultraschall-Sensoren.

Ultraschall-Sensoren messen üblicherweise die Laufzeit zwischen einem ausgesendeten Ultraschall-Impulspaket und dessen Empfang nach Reflexion an einer Oberfläche, deren Abstand zu bestimmen ist. Zu diesem Zweck wird ein elektromechanischer Sendewandler mit einem auf seine Eigenfrequenz abgestimmten Impulspaket angeregt, der daraufhin eine an- und abklingende Ultraschallwelle abstrahlt, die nach Reflexion an dem zu vermessenden Objekt von einem elektromechanischen Empfangswandler empfangen wird. Im Prinzip können Sende- und Empfangswandler durch den gleichen Wandler vorgegeben sein. Zur Detektion der reflektierten Schaltwelle wird 5 die von dem Empfangswandler empfangene und in eine elektrische Schwingung umgesetzte an- und abklingende Schwingung durch einen Demodulator gleichgerichtet und die entstehende Hüllkurve der amplitudenmodulierten Schwingung wird mit einem Schwellwert verglichen, um bei Übersteigen des Schwellwertes ein Ausgangssignal zu liefern. In Abhängigkeit von der Eigenschaft der Übertragungsstrecke, z.B. in Abhängigkeit von der Temperatur der Luft und den Reflexionseigenschaften des zu vermessenden Objektes wird die Amplitude der Hüllkurve eine unterschiedliche Größe aufweisen, so daß der Schwellwert früher oder später erreicht wird.

Ultraschall ist als eine Schwingung mit einer Frequenz von mehr als 20 kHz definiert. Nimmt man beispielsweise eine Ultraschall-Sendefrequenz von 100 kHz an, so ergibt sich unter Zugrundelegung der Schallgeschwindigkeit in Luft bei dieser Frequenz bereits ein Detektionsfehler von 3,3mm, wenn der Schwellwert eine Schwingungsperiode früher oder später erreicht wird.

Es ist die Aufgabe der vorliegenden Neuerung, diesen Fehler zu reduzieren. Die Lösung dieser Aufgabe gelingt gemäß den kennzeichnenden Merkmalen des Schutzanspruches.

Anhand der Figur der beiliegenden Zeichnung sei im folgenden die Neuerung näher beschrieben. Es zeigen: Fig. 1 die wesentlichen Elemente eines

Ultraschall-Senders;

die wesentlichen Elemente eines

Ultraschall-Empfängers; eine bekannte Empfangs-Auswerteschaltung; Fig. 4 ein die Funktion der Schaltung nach Fig.

erläuterndes Diagramm;

die neuerungsgemäße Empfangs-Auswerteschaltung; und ein die Funktion der Schaltung nach Fig. erläuterndes Diagramm.

Gemäß Fig. 1 beaufschlagt ein Oszillator O einen Sendewandler SW mit einem auf dessen Eigenfrequenz abgestimmten Impuls- oder Schwingungspaket. Der Sendewandler SW gibt daraufhin eine an- und abklingende Ultraschall-Schwingung ab, die zu einem Objekt T abgestrahlt wird, dessen Entfernung zu bestimmen ist.

Gemäß Fig. 2 wird die an dem Objekt T reflektierte Ultraschall-Schwingung von einem Empfangswandler EW empfangen und einer Auswerteschaltung DS zugeführt, die im wesentlichen aus einem Demodulator D und einem

Fig.	1
Fig.	2
Fig.	3
Fig.	4
Fig.	5
Fig.	6

• s

Schwellwertschalter S besteht, wie dies in Fig. 3 dargestellt ist. Wie bereits erwähnt, können der Sendewandler SW und der Empfangswandler EW durch ein und denselben Wandler vorgegeben sein, wobei in diesem Fall die angeregte Sendeschwingung abgeklungen sein muß, bevor dieser Wandler durch die empfangene Schwingung wieder angeregt wird.

In diesem Zusammenhang ist es bislang üblich, zur Demodulation und zur Bestimmung der Hüllkurve der empfangenen Schwingung eine Einweggleichrichtung vorzunehmen und einen Schaltausgang A bei Überschreitung eines Schwellwertes SB zu erzeugen, der beispielsweise in Form einer Referenzspannung einem Differenzverstärker S vorgegeben wird.

Wie man Fig. 4 entnimmt, kann sich der Schaltpunkt SP um wenigstens eine volle Schwingungsperiode verschieben, wenn die Amplitude ü der empfangenen Ultraschall-Schwingung eine merkliche Variation aufweist. Dieser Fehler ist bei niedriger Frequenz der Ultraschall-Schwingung und geringem Objektabstand nicht immer tolerierbar.

Mit der vorliegenden Neuerung, die gemäß Fig. 5 eine Vollweggleichrichtung durch einen Brückengleichrichter G im Wege der Demodulation vorsieht, kann dieser Fehler auf die Hälfte reduziert werden, was aus dem Diagramm gemäß Fig. 6 zu entnehmen ist.

Claims (1)

1. Schutzanspruch

   Empfangsschaltkreis für eine ansteigende amplitudenmodulierte Schwingung mit niedriger Trägerfrequenz, mit einem Demodulator für die Bildung der Einhüllenden der amplitudenmodulierten Schwingung und mit einem nachgeschalteten Schwellwertschalter, der ein Ausgangssignal liefert, wenn die Einhüllende einen vorgegebenen Schwellwert überschreitet, dadurch gekennzeichnet, daß der Demodulator (D) einen Vollweg-Gleichrichter (G) aufweist.