FI70651C - Foerfarande och anordning foer oevervakning av omraodet framfoer en hissdoerr - Google Patents

Description

70651

MENETELMÄ JA LAITE HISSIOVEN EDESSÄ OLEVAN ALUEEN VALVOMISEKSI - FÖRFARANDE OCH ANORDNING FÖR ÖVERVAKNING AV OMRÄ-DET FRAMFÖR EN HISSDÖRR

Tämän keksinnön kohteena on menetelmä ja laite hissioven edessä olevan alueen valvomiseksi, jossa alueesta muodostetaan yksi- tai kaksidimensionaalinen kuva kuvapisteiden keskinäiseen vuorovaikutukseen perustuvalla kuvamuodostus-laitteella.

Hissioven perinteisen valokennon toimintaa on jo pitkään yritetty täydentää muilla apulaitteilla. Valokennohan normaalisti pystyy valvomaan vain oviaukosta kulkevia ihmisiä, ei esim. oviaukkoa lähestyviä hissimatkustajia. Koko ovi-alueen valvominen on ilmeisen edullista, koska tällöin ovi ei sulkeudu lähestyvien hissimatkustajien edessä, ja toisaalta ovi voidaan sulkea pienemmällä viiveellä kuin aikaisemmin.

Ovialueen valvonta voidaan toteuttaa erityyppisillä antureilla, esim. ultraäänitutkalla, dopplertutkalla ja lämpö-säteilyantureilla. Tämäntyyppisiä laitteita on toistaiseksi käytetty vain vähän. Syyt piilevät korkeassa hinnassa ottaen huomioon, että laite ei ole välttämätön hissin toiminnan kannalta, mutta kohentaa sen palvelun laatutasoa. Hissiso-vellutuksissa on myös erityisen paljon haittaa siitä, jos laite on yliherkkä tai ilmaisu jatku vielä vähän aikaa häiriön poistumisen jälkeen.

On todettava, että jotta yllä mainitun tyyppisiin hissin lisälaitteisiin kannattaisi sijoittaa, tulee niiden olla halpoja ja luotettavia, lisäksi ajansäästöön hissioven aukioloajoissa on päästävä. Hissin kapasiteetin kannalta on aivan yhtä tärkeää minimoida hissioven aukioloajat ja häiriötekijät kuin havaita lähestyvä matkustaja ja pitää ovi auki hänelle. Tässä suhteessa tämäntyyppiset laitteet poikkeavat esim. tavaratalojen ovien aukaisumekanismeista, joiden pääasiallinen tehtävä on avata ovi asiakkaille.

2 70651

Hakijan suomalaisessa patenttihakemuksessa 834600 on esitetty käyttökelpoinen ratkaisu kontrastinerotukseen perustuvan kuvan aikaansaamiseksi. Siinä kuvamuodostuspisteistä saatavat kuvasignaalit aikaansaavat kuvamuodostuskanavissa sähkövirran, joka vaikuttaa epäsuorasti kanavaan kulkevaan virtaan ja väliulosottopisteeksi nimitetyn piirikohdan jännitteeseen niin, että näiden tulo on verrannollinen kuvasignaalivirtaan. Kuvamuodostuksen ulostulo on taajuus joka on verrannollinen virtaan, ja haluttu kontrastijyrken-nys aikaansaadaan syöttämällä ulkoisesti sopiva virta useamman kuvamuodostuskanavan väliulosottopisteet yhdistävään vuorovaikutusverkkoon.

Tämä keksintö kohdistuu hissin ovialueen valvontamenetelmään ja -laitteeseen, jossa aikaisemmin tunnettujen ratkaisujen haitat hyvin pitkälle on eliminoitu, ja joka perustuu yllämainittuun, FI- hakemuksessa 834600 esitettyyn kuvamuo-dostusperiatteeseen.

Keksinnön mukaiselle menetelmälle hissioven edessä olevan alueen valvomiseksi, jossa alueesta muodostetaan yksi- tai kaksidimensionaalisesti ryhmiteltyjen valosähköisten kuva-pistanturien avulla digitaaliseen käsittelyyn soveltuvat kuvasignaalit kuvapisteiden keskinäiseen vuorovaikutukseen perustuvalla anturisignaalien esikäsittelylaitteella, ja jossa menetelmässä useammasta kuvapisteanturista koottu kuva aikaansaadaan syöttämällä erityiseen vuorovaikutusverkostoon ja sen elimiin virtaa ja vertaamalla esikäsittely-laitteiden näin synnytettyä keskinäistä olotilaa näiden vuorovaikutuspisteiden virtojen avulla, on pääasiassa tunnusomaista se, että menetelmä sisältää ainakin seuraavat anturikohtaisten kuvasignaalien käsittelyvaiheet erillisissä kuvamuodostuskanavissa: a) kuvasignaalivirran muunnos sen logaritmista riippuvaksi ,: ‘44* *.„·***“*.,' · * * 9 *· 70651 3 jännitteeksi, b) edellämainitun jännitteen konversio ensimmäiseksi puis-sisignaaliksi jonka taajuus riippuu mainitun jännitteen suuruudesta, c) eri kanavien pulssisignaalien yhdistäminen vuorovaiku-tusverkstolla ja yhdistämisen tuloksena olevien kanavakohtaisten signaalien syöttäminen sähkövarauspumppuun toisen pulssisignaalin muodostamiseksi sinänsä tunnetulla tavalla, joka toisen pulssisignaalin taajuus on vuorvaikutusverkos-ton välityksellä riippuvainen muiden kanavien ensimmäisien pulssisignaalien taajuuksien keskinäisistä suhteista ja d) kanavakohtaisten toisien pulssisignaalien taajuuksien erojen tunnustelu kuvauskohteen suhteellisten intensiteet-timuutoksien erottamiseksi.

Logaritmimuunnoksen etuna on se, että päästään kuvapistean-turien huomattavan laajaan toiminta-alueeseen, koska menetelmän mukaisella periaatteella reagoidaan valaistuksen voimakkuuteen logaritmisella asteikolla. Lisäksi logaritmi-muunnoksen avulla päästään absoluuttiarvojen sijasta tarkastelemaan tiettyä suhdetta kahden pisteen valaistusarvo-jen välillä, mikä pysyy samana valaistuksen absoluuttiarvoista riippumatta. Esim kanavan A valaistus 4 ja kanavan B valaistus 2 antaa suhteen A/B=2. Valaistusvoimakuuden noustessa esim. 100- kertaiseksi (A=400, B=200), on suhde A/B edelleen 2, kun taas erotus A-B on muuttunut 100-kertaisek-si. Näin ollen valaistusarvojen erotukseen perustuvat ilmaisimet eivät pysty toimimaan laajasti muuttuvissa valaistusolosuhteissa.

Keksinnön mukaisella tavalla hyödynnetyllä logaritmimuunnoksella on vielä se etu, että laitteen herkkyys pienenee logaritmisessa suhteessa kun valaistusvoimakuus kasvaa ja päinvastoin. Tämä on keksinnön mukaisessa järjestelmässä täysin "sisäänrakennettu" ominaisuus, joka selostetaan tarkemmin myöhemmin.

4 70651

Koska keksinnön mukaisen sovellutuksen perustana on yllä-mainiusta FI- patenttihakemuksesta tuttu sähkövarauspumppu, joka edullisimmin syötetään pulsseilla, joissa ainoastaan taajuus on muuttuva, muodostetan ensin logaritmoidusta ja vahvistetusta jännitteestä pulsseja, joiden taajuus riippuu jännitteen suuruudesta. Tämä on tehtävissä käyttämällä samaa piiriratkaisua kuin sähkövarauspumpuissakin, ilman vuorovaikutusverkkoa.

Kondensaattorin avulla jännitepulssit muutetaan virtapuls-seiksi, joilla sähkövarauspumpun vuorovaikutuspisteen jännitteeseen vaikutetaan tunnetun tekniikan mukaisesti. Vuorovaikutuspisteen jännite ja vuorovaikutusverkosta mahdollisesti tuleva virta muodostavat yhdessä sähkövarauspump-puun syöttövirran, joka heijastaa kuvapisteanturien näkemää senhetkistä kuvaa. Tässä tapauksessa kuvamuodostuskanavien vuorovaikutuspisteet ovat yhdistetyt kaikki toisiinsa täh-timaisesti kapasitanssien avulla, jolloin "kuva" muodostuu lähinnä tiedosta, minkä anturin tai anturien kohdalla on mahdollisesti tapahtunut muutoksia toisiin nähden.

Vuorovaikutusverkostolla on myös toinen tärkeä tehtävä. Rakenteensa ansiosta se antaa kuvamuodostuslaitteelle adaptiivisen piirteen, joka on välttämätön vaihtelevan taustakuvan eliminoimiseksi sekä luotettavan toiminnan aikaansaamiseksi. Adaptiivisuudella tarkoitetaan yleisesti sitä, että ajan mittaan tietyn elimen reaktio johonkin häiriöön pienenee, kunnes reaktio on kokonaan lakannut, vaikka häiriö on edelleen läsnä. Vuorovaikutusverkon koostuessa yhteen kytketyistä kapasitansseista, häviää kuvamuodostuska-navaan aiheutunut pieni lisävirta melko nopeasti, kun kapasitanssien väliset jänite-erot pyrkivät tasoittumaan. Hissiin pyrkivät ihmisethän liikkuvat hissiä kohden, aiheuttavat hissiovien kiinnimenemisen viivästymisen, ja astuvat 5 70651 hissiin sisään. Olisi turhaa odottaa pitkään paikallaan seisovaa henkilöä, joten on edullista että olennaisesti liikkumattomaksi jäänyttä kohdetta ei hetken päästä enää huomioida. Adaptiivinen piirre on sinänsä tunnettu asia, mutta soveltuu tämän ongelman ratkaisuun monessa kohdassa.

Keksinnön mukaisen menetelmän eräälle edulliselle sovellu-tusmudolle on tunnusomaista se, että kuvasignaalivirran logaritmimuunnos suoritetaan tarkkailemalla vastuksen yli muodostuvaa jännitettä, joka on verrannollinen kahden virran suhteen logaritmiin, jossa ensimmäisen diodin kautta johdetaan olennainen osa kuvasignaalivirtaa, ja toisen diodin läpi johdetaan piirielementtien ominaisuuksien vaihteluja kompensoiva referenssivirta, ja jossa mainittu jännite vahvistetaan ennen ensimmäisen pulssisignaalin muodostamista.

Ns. diodiyhtälö on: 1= Io(exp(U/Ut)-l); jossa 1= diodin läpi menevä virta, Io= diodista riippuva vakio, U= diodin yli kytketty jännite, Ut= lämpötilasta riippuva tekijä.

Tarkkailemalla jännitettä U voidaan helposti todeta sen riippuvan suoraan I:n logaritmista, kun I>>Iq. Siten loga-ritmimuunnin on helppo toteuttaa diodien avulla, vaikkei muunnos näin toteutettuna olekaan aivan tarkka. Epätarkkuudesta ei kuitenkaan muodostu merkittävää haittaa, kuten jäljempänä nähdään.

Keksinnön mukaisen menetelmän eräälle edulliselle sovellu-tusmuodolle on tunnusomaista se, että mainitun toisen pulssisignaalin tietty määrä pulsseja lasketaan kanavakohtaisesti pulssilaskureilla aloittaen samanaikaisesti siten, että suuritaajuisimman kanavan laskurin lopetettua käynnistetään toinen laskuri, jonka annetaan laskea matalataajui- «· « · * ·· m »·«··« »····· 6 70651 simman kanavan laskurin lopettamiseen asti, jolloin mainitun toisen laskurin tulos verrataan tiettyyn, kuvausalueessa ilmestyneen valon riittävän suuren suhteellisen intensi-teettimuutoksen ilmaisevaan ratkaisukynnykseen, jolloin saatu vertaustulos toimii ohjeena hissioven aukaisumekanismille oven sulkemiseksi tai sen pitämiseksi edelleen auki.

Eri kuvamuodostuskanavista tulevien pulssien laskenta ja laskentanopeuksien, eli pulssitaajuuksien vertailu on tietenkin suoritettavissa monella eri tavalla. Keksinnön mukaisessa laitteessa on käytetty yksinkertaista ja halpaa ratkaisua.

Keksinnön mukaista menetelmää soveltavalle laitteelle hissioven edessä olevan alueen valvomiseksi, johon laitteeseen kuuluu yksi- tai kaksidimensionaalisen kuvan aikaansaamiseksi ryhmiteltyjä valosähköisiä kuvapisteantureita kytkettyinä anturikohtaisiin kuvasignaalinesikäsittelykanaviin, jotka perustuvat keskinäisessä vuorovaikutuksessa oleviin, digitaalikäsittelyyn soveltuvan kuvasignaalin tuottaviin sähkövarauspumppuihin, on tunnusomaista se, että jokaiseen kuvasignaalinkäsittelykanavaan kuuluu ainakin: a) kuvasignaalivirran logaritmimuunnin, jonka avulla mainittu virta on muunnettavissa sen logaritmista riippuvaksi jännitteeksi, b) jännite - taajuuskonvertteri, jonka avulla taajuudeltaan mainitun jännitteen suuruudesta riippuva ensimmäinen puls-sisignaali on aikaansaatavissa, c) sinänsä tunnettu kaksivaiheinen sähkövarauspumppu, jossa ensimmäinen vaihe koostuu ensimmäisen pulssisignaalin muok-kauspiiristä sekä vuorovaikutuspisteestä, jonka välityksellä kuvasignaalin esikäsittelykanava on kytketty muihin vastaaviin kanaviin, ja toinen vaihe taajuusoskillaattoris-ta, jonka muodostaman toisen pulssisignaalin taajuus on vuorovaikutusverkoston välityksellä riippuvainen muiden . .. . ,··. β*·β * ·*»; ·· ·< *·.. , " **·*"' *"* ·’ · ♦ « ·«♦ » · ρ ·Ρ ** * -·»*►·· * · φ * .

7 70651 kanavien ensimmäisien pulssisignaalien taajuuksien keskinäisistä suhteista, sekä d) laitteet mainitun toisen puls-sisignaalen taajuuden laskemiseksi kuvauskohteen suhteellisten intensiteettimuutoksien erottamiseksi.

Keksinnön mukaisen laitteen eräälle edulliselle sovellutus-muodolle on tunnusomaista se, että laitteen ulostulo on kytketty hissiovien ohjausjärjestelmään siten, että hissio-ven aukioloaikaa on saadun saadun kuvainformaation perusteella tarvittaessa pidennettävissä.

Keksinnön mukaisen menetelmän muille edullisille sovellu-tusmuodoille on tunnusomaista se, mitä jäljempänä olevissa patenttivaatimuksissa on esitetty.

Keksintöä selostetaan seuraavassa tarkemmin esimerkin avulla viittaamalla oheisiin piirustuksiin, joissa

Kuv. 1 esittää lohkokaavion keksinnön mukaisesta järjestelmästä nelikanavaisena sovellutuksena,

Kuv. 2 esittää osan kuvion 1 mukaisesta kanavasta yksityiskohtaisemmin ,

Kuv. 3 esittää vuorovaikutuselementin perusyksikön kytkentäkaaviota ,

Kuv. 4 esittää kuvion 3 mukaisen elementin toimintaa,

Kuv. 5 esittää keksinnön mukaiseen sovellutukseen soveltuvaa vuorovaikutusverkkokytkentää,

Kuv. 6 esittää kuvatiedon esikäsittelykanavan eri käyrämuotoja,

Kuv. 7 esittää keksinnön mukaisen laitteen kytkentäkaaviota.

* * ' '· - · ) **· ··'··« 8 70651

Kuviossa 1 on esitetty nelikanavainen keksinnön mukainen valvontajärjestelmä, johon kuuluu kuvapisteantureina toimivia valotransistoreja 1, valotransistorisignaalin logaritmimuunnos- ja sovitinyksiköt 2, vuorovaikutuselemen-tit 3 väliulosottopisteineen 3a, vuorovaikutusimpedanssi-verkosto 4 vakiovirran syöttöjärjestelyineen, pulssilaskuri-logiikka 5 sekä ilmaisupiiri 6, jonka ulosottosignaali vaikuttaa hissioven ohjausjärjestelmässä.

Kuviossa 2 on esitetty tarkempi lohkokaavio logaritmimuunnos- ja sovitinyksikön 2 rakenteesta yhden kanavan osalta. Kaavioon on piirretty kanavan j ajasta t riippuvat muuttujat eri lohkojen välillä. Valotransistorista 1 tuleva kuvasig-naalivirta iv(j,t) johdetaan logaritmimuunnos- ja vahvistus-yksikköön 2a. Tämän ulostulona on jännite UA(j,t)= KA*ln(iv(j,t)/ir), (1) jossa KA on vakio ja ir referenssivirta, joka selitetään tarkemmin jäljempänä. Jännite vaikuttaa jännite/taajuus-muuntimeen 2b, jolloin sen ulostulona on sen suuruudesta riippuva taajuus fA(j,t)= KB*UA(j,t) (KB= vakio) (2)

Lohko 2c muodostaa sovitusyksikön vuorovaikutuselementtiä 3 varten siten, että virta io(j»t) generoidaan elementin 3 sisällä sähkövarauksen siirrolla kondensaattorin Cc avulla. Tällöin C0*U0*fA(j,t), (3) jossa U0 on pulssien amplitudi (vakio). Amplitudilla tarkoitetaan tässä yhteydessä pulssien huipusta-huippuun-arvoa. Lopputuloksena valotransistorin 1 virran esikäsittelystä vuorovaikutuselementin 3 sisäänmenoa varten saadaan: r • * ·* · · · .**» 1“*" ♦ ♦·♦· ·· ·· ··«· • · « * * . · · · · *·** # ·· * ·· ·♦ * * ♦ · ·· 70651 io(jft)= C0*U0*KB*KA*ln(iv(j,t)/ir)

Voidaan merkitä C0*U0*KB*KA» Kq, jolloin io(j»t)= Kc*ln(iv(j,t)/ir) (4)

Keksinnön mukainen peruskytkentä voidaan määritellä kaksivaiheisena systeeminä, jossa sisäänmenot ja ulostulot ovat tietyllä tavalla suhteessa toisiinsa (Kuvio 3.). Em. FI-hakemuksessa 834600 on käyttämällä käytännön suureita kuten virta, jännite ja taajuus sisäänmenojen ja ulostulojen kohdalla osoitettu peruskytkennän riippuvuuksia. Tämän todistusta ei tämän vuoksi tässä yhteydessä toisteta, mutta sen toiminta keksinnön mukaisessa sovellutuksessa selitetään seuraavassa lyhyesti.

Vuorovaikutuselementin piirikaavio on esitetty kuviossa 3. Kytkennällä on kaksi sisääntuloa: varsinainen signaali- sisääntulo 7 ja vuorovaikutusverkon sisääntulo 8. Sovellutuksesta riippumatta sisääntulosuureista on muodostettava virtasignaaleja, jotka halutussa suhteessa varaavat kondensaattoria C1. Tässä tapauksessa kuvasignaali käsittää vakioamplitudisen pulssijonon ("ensimmäinen pulssisig-naali"), jolla on vaihteleva taajuus fA kuvapisteanturin näkemän valon mukaan. Virtasignaali i0 aikaansaadaan kondensaattorilla C0, josta purkautuu virtapulsseja. Yhdessä vuorovaikutuspisteen kautta tulevan virran i-i kanssa iQ muodostaa virran, jonka keskiarvo on io ja jolla pumpataan taajuudella fA sähkövarausta kondensaattoriin C1 (Yhtälö (3)).

Vuorovaikutuselementin 3 kaksivaiheinen toiminta toteutuu siten, että sisäänmenosuure i0 vaikuttaa vain väliulosoton jännitteen Ui ja virran i1 tuloon, ei ulostulon fη arvoon suoraan. Ulostulo fi on suoraan verrannollinen virtaan ii kaavan 10 70651 ......

ff(j,t)« k f *i.f (j , t) (5) mukaisesti, jossa _if on virran if yhden jakson keskiarvo.

Kun väliulosotto kytketään jollakin impedanssilla rinnakkain toimivien piirien väliulosottoihin, syntyy jännitteen Uf ja virran if välillä vuorovaikutus:

Uf(j,t)*if(j,t)=k0*i0(j,t) (6) Tämän vuorovaikutuksen välityksellä virta if ja samalla ulostulotaajuus ff muuttuu kaavan (5) mukaisesti.

Kuviossa 4 on vuorovaikutuselementin 3 mukaisen piirin toiminta kuvattu. (Diodikynnysjännitteet jätetty huomiotta ja oletettu että U0>>Uf.) CMOS piirien 9,10 ja 11 (esim. NOT-tyyppiä) jännitesyöttö on E ja piirien ratkaisukynnys oletetaan E/2:ksi. Jännite Uf on tällöin ratkaisukynnyksen ja kondensaattorin C2 välinen jännite-ero.

Virrasta i0 kond. C1 täyttyy ratkaisukynnykseen ajassa tf= (C1*Uf)/i0 (7)

Ajan tf jälkeen C1 purkautuu CMOS- piirien avulla, jolloin se antaa varauksen Q= C1*E, (8) jonka jälkeen se taas varautuu diodien kautta tasolle, joka on Uf:n verran ratkaisukynnyksen alapuolella, jolloin uusi jakso alkaa. Näin muodostuu pulsseja, joiden taajuus on ff= 1/tf- Pulsseilla, jotka siis nyt sisältävät myös vuorovai-kutusverkoston antaman informaation muodostaen "toisen pulssi-signaalin", on sopivimmin suoraan digitaalikäsittelyyn sopiva vakioamplitudi U2.

Tarkastellaan seuraavassa keksinnön teoreettista taustaa, kun vuorovaikutusverkko muodostuu kuvion 5 mukaisesta * · * » »·«»..!"* ·· · ···· ·· ·« («·· • > · * < · I t· .·. * · * *-«*· , “ « *« * · · . # ............ ..... - . # * ' * * 4 *.....

11 70651 kapasitiivieesta systeemistä nelikanavaista sovellutusta varten. Kapasitanssit C ovat yhtäsuuria kondensaattoreita. Vuorovaikutusverkon perusvirta eli "tyhjäkäyntivirta" syötetään kaikkiin neljään kanavaan virtageneraattoreilla 12.

Koska sähkövarauspumpun ulostulotaajuus f-|(j,t) analyyttinen ratkaisu sisäänmenosuureen i0(j»t) funktiona johtaa epälineaarisiin yhtälöihin, on eri kuvamuodostuskanavien vuorovaikutuksen luonne kuvattu seuraavassa approksimatiivisesti.

Kuvamuodostuskanavat viritetään samanarvoisiksi poistamalla vuorovaikutuskondensaattorit C. Tällöin i.l(j»t)« vakio, josta seuraa, että vuorovaikutuspisteen jännite Ui(j,t) suoraan seuraa kanavan sisääntulovirran iv(j,t) arvon logaritmia. Käytännön piireissä näkyy iv:n suuret ja nopeat muutokset vain lyhyinä transientteina taajuudessa fi, jolloin ulostulotaajuuden ilman vuorovaikutusverkkoa voidaan ilman suurta virhettä väittää olevan vakio, eli f0. Jokaisen kanavan vakiovirtalähdettä 12 viritetään niin, että jokaisella kanavalla on sama vakiotaajuus f0.

Kondensaattorien C aiheuttama vuorovaikutus kanavien välillä heijastaa sisäänmenovirtojen iv(j,t) muutokset kanavien ulostulotaajuuksiin seuraavasti: fi(j,t)= f0 + Af-i(j,t). Jos sisäänmenovirroissa ei tapahdu lisää muutoksia, häviää Af·)-komponentti vähitellen (adaptointi)· Oletetaan, että hetkellä t= ti vallitsee nelikanavaisessa esimerkkisysteemissä tasapainotila, eli iv( 1 ,ti )...iv(4, t-j ) ovat vakiolta. Merkitään lisäksi tässä tilanteessa olennaisesti vakiona pysyvät osamäärät iv(1 ,t-\ )/ir... iv(4,t-| )/ir* A1...A4 kaavojen lyhentämiseksi. Tällöin yhtälöistä (4) ja (6) saadaan, että I&*lnAj (9) jossa Kg» k0*Kc, 1« hetkellä t-| vakiona pysyvä i.i(j,t-|). Puolilogaritmiselle asteikolle piirrettynä tämä riippuvuussuhde siis tarkoittaa lineaarisesti nousevaa jännitettä 12 70651 lineaarista U-| - pystyakselia pitkin, johon liittyy logaritminen iv- vaaka-akseli.

Oletetaan seuraavaksi, että esim. iv(1,t) hetkellä t2 saa uuden arvon, muiden kanavien sisääntulovirtojen iv(2,t) ... iv(4,t) pysyessä muuttumattomina. Koska kaikki kanavat ovat yhteydessä muihin kanaviin samansuuruisilla kondensaattoreilla C, heijastuu kanavan 1 jännitteen Όη muutos välittömästi muiden kanavien jännitteisiin U-|(j,t) (Kuvio 6). Hetkellä t3 on uusi tasapainotilanne saavutettu, jolloin eri kanavien keskimääräinen muutos voidaan laskeaΔϋι(t2) =

Ui(t3>-Ui(ti) perusteella. Sijoittamalla kaava (9) tähän saadaan 4 4 Δϋτ^)» KE/I(1 /4Σ1 lnA'j - 1/4SlnAj), josta saadaan loga- j=1 j=1 ritmilaskukaavojen avulla AUi(t2)= KE/I*ln( [(A'1*A,2*A'3*A,4)/(A1*A2*A3*A4)]0.25) (10) jossa A'j edustaa iy(j»t3)/ir. Merkitään jatkoa varten hakasuluissa [ ] oleva termi B:llä.

Yhdistämällä kaavat (4), (5), ja (6) sekä kaavan (9) ehto k0*Kc= KE saadaan ulostulotaajuudeksi hetkellä t2: fl(j,t2>= k·, *KE*ln(iv(j ,t2 )/ir)/(U-, (j , t, (t2)) (11)

Koska kuvion 6 mukaan on oletettu, että muutoksia t= t2 jälkeen ei tapahdu, saadaan iv(j»t2>= iv(j»t3). Tästä seuraa (kaavat (9) ja (10)) ul(j#ti) + Δϋι(t2)*KE/I*ln(Aj*B°-25)# Sijoittamalla tämä kaavaan (11) ja ratkaisemalla yhtälö (11) syntyneen taajuuseroon nähden saadaan: 13 70651

Af!(j,t2) = fl<j*t2>-fo» fQ* 1η(Α^/Αί*(1/Β)°·25)/1η(Αί*Βθ·25) , fQ= ★! (12)

Keksinnön mukainen järjestelmä tähtää juuri tällaisten taa-juuserojenAf1(j,t) havaitsemiseen. Laskemalla kaikkien kanavien taajuudet voidaan ne verrata keskenään ja aikaansaada suureΔτ, joka on laskenta-aikojen maksimin ja minimin välinen ero: Δτ= Tj(max)-Tj(min) Tätä suuretta käytetään keksinnössä lopulliseen ilmaisuun ja päätöksentekoon seuraavasti: - muodostetaan raja- 3ΓνοΔίι (j ,t2)*Tj+f0*Tj= N, jossa N on vakiopulssilukumäärä (oletetaan, että f“|(j,t) pysyy muutos-hetken t2 jälkeen vakiona). Tällöin voidaan kirjoittaa Tj = N/&fi(j,t2)+f0).

lasketaan tämän perusteellaΔτ sekä suoritetaan tiettyjä yksinkertaistuksia, palautetaan Aj ja A'j- termien merkitykset ja käytetään yhtälöä (12) taajuuserojen ilmaisuun ja saadaan: Δτ= N * ln[ ( i v (j 11_2 ) / ly (j ,tl ) ) may/ (iy(j «t?)/ivjj ,tj_) Imin] fo ln[(# iv(jrt2))0-25/ir) (13) j = 1

Kuten yhtälöstä (13) ilmenee, βΐΔτ:η ratkaisussa ole läsnä yhtään sisääntulopiireistä riippuvaa tekijää, edellyttäen, että eri kanavien vahvistuskertoimet ovat samat. Riippuvuus tässä suhteessa ei ole kriittinen muutoin kuin fQ suhteen, joka kuitenkin on säädettävissä sisäätulopiireistä riippumatta. Suoritettujen approksimointien aiheuttamat virheet ovat pienimmillään kun iv(jrt2) on ainakin 2-3 kertaa suurempi kuin ir, ja kun sisääntulovirtojen suhde iv(j*t2)/iv(j/tl) °n kohtalaisen pieni, 1,1 ... 2.

14 70651

Yhtälön (13) määrittelemäΔτ on approksimatiivinen raja-arvo, joka ei huomioi kanavien adaptoinnin vaikutuksia eikä sisääntulosignaalin muutosnopeutta, eikä eri kanavien muutosten eriaikaisuutta. Jos sisääntulokuvan muutosnopeus on riittävän suuri adaptioaikavakioon verrattuna, on approksimaatio riittävän tarkka käytännön tarpeisiin tuoden esille menetelmän keskeisimmät signaalinkäsittelyominaisuudet.

4

Termi (TT iv(jkuvaa virtojen iv(j,t2) suuruusluokkaa! "1 (geometrinen keskiarvo), eli tämän termin ansiosta järjestelmän herkkyys seuraa yleisvalaistuksen tasoa ja kompensoi ainakin osittain heikon valaistuksen pienemmät kontrastit, ja vastaavasti kirkkaassa valaistuksessa ei esiinny yliherkkyyttä.

Hissioven aukioloajan pidentämiseksi riittävä kontrastimuu-tos ilmaistaan, kun Nd>^ Nt, jossa Nt on ennalta määrätty kiinteä luku, ja Nd= fd’&T, jossa f <3 on säädettävä taajuus (herkkyyden säätö).

Kuviossa 7 on esitetty keksinnön mukaisen laitteen esimerk-kikytkentä, jota seuraavassa lyhyesti selitetään edellä läpikäytyjä malliratkaisun tuloksia apuna käyttäen.

Kuvamuodostus alkaa kuvapisteantureina toimivilla valo-transistoreilla 1, joita tässä nelikanavaisessa esimerkki-kytkennässä on neljä kpl. Valotransistori tuottaa virran iv, joka johdetaan logaritmimuunnin- ja vahvistusyksikössä 2a sijaitsevalle diodiparille D1 ja D2. Diodin D1 katodi on tarkasti NOT-piirin 13 ratkaisukynnyksen potentiaalissa, joka tyypillisesti on E/2. Jännitetaso ylläpidetään transistorilla T1. D1:n läpi kulkee tietty virta ir, jota säädetään piirillä 14. Piirin 14 tehtävänä on pienentää R1sn yli oleva jännite ir:n pienentämiseksi, jos iv:n arvot menevät hyvin pieniksi. On näet osoittautunut, että kaavan (9) mukainen lineaarinen riippuvuus muuten taittuu voimakkaasti pienimmillä, vielä käyttökelpoista mittausaluetta edustavilla 15 70651 virroilla. Myös logaritmimuunnoksessa esiintyviä virheitä saadaan näin osittain kompensoitua.

Suurin osa kuvasignaalivirrasta iv johdetaan diodille D2, jonka yli muodostuva jännite riippuu virran logaritmista. Koska vastuksen R2 vahvistimen ensimmäiseen NOT- porttiin 15 kytketty napa myös pidetään tarkasti portin ratkaisukyn-nyksen potentiaalissa, (kaikkien yhden kanavan NOT- porttien täytyy olla samalle piipalalle prosessoituja riittävän toimintatarkkuuden saavuttamiseksi, jos käytetään tavallisia halpoja CMOS- piirejä), noudattaa vastuksen yli muodostuva jännite riittävällä tarkkuudella yhtälöä UR2= k*(lniv-lnir). Diodien D1 ja D2 tulee olla mahdollisimmman samankaltaiset, niiden välisiä eroja voidaan kompensoida R1:n vastusarvoa säätämällä.

Jännite UR2 vahvistetaan vielä lohkossa 2a jännitteeksi Utiksi. Vahvistuskerroin muodostuu tunnetulla tavalla vastusten R3/R4 suhteesta. Jännitteen Ua aikaansaama virta varaa jännite-taajuusmuuttajan 2b kondensaattoria C2, kunnes se NOT- porttien avulla purkautuu, aiheuttaen muuttajan ulostuloon pulsseja taajuudella fA· Pulssien amplitudi eli huipusta-huippuun-arvo on vakio, U0. Lohko 2c, sovitus-yksikkö sisältäen sisäänmenokapasitanssin CD seuraavalle asteelle, ja lohko 3, sähkövarauspumppu eli vuorovaikutus-elementti toimivat kuten kuvioiden 3 ja 4 yhteydessä on selitetty, ja viitenumerot ovat samoja kuin näissäkin. Vuorovaikutusverkko kondensaattoreineen C ja vakiovirta-generaattoreineen 12 on kerätty erilliseen lohkoon 4. Kolmen muun kanavan lohkot 2a, 2b, 2c ja 3 on yksinkertaisuuden vuoksi jätetty piirtämättä erikseen, niitä edustavat lohkot II, III ja IV.

Laskuripiirit 5 rekisteröivät kanavakohtaiset pulssitaa-juuudet f-j laskemalla N pulssia. Käytännön piiritoteutuk-sissa N on ollut 256. Laskuripiirit 5 ilmoittavat laskeneensa valmiiksi ilmaisupiirilohkon 6 porteille; NOR- porteilla 16 alkava haara rekisteröi milloin nopeimmin laskeva laskuri 16 70651 5 on lopettanut ja NAND-porteilla 18 alkava haara rekisteröi ajankohdan, jolloin kaikki laskurit 5 ovat lopettaneet. Ensimmäisen laskurin 5 lopetus nollaa laskuria 17, joka alkaa laskea lukuun Nt, joka käytännössä myös on ollut 256. Laskeminen tapahtuu paljon suuremmalla taajuudella kuin N:n laskeminen. Tyypillisesti f :n arvoksi on säädetty 3.75 kHz, kun laskurin 17 kellotaajuus on 50-200 kHz. Tämä alue muodostaa samalla herkkyyden säätöalueen, koska laskurin 17 kellotaajuus on sama kuin (kts. jäljempänä).

Mikäli hissiovelle ei ole tulossa lisää matkustajia, ei laskureille 5 tulevat f-j :t poikkea merkittävästi toisistaan. Tällöin laskurit päättävät laskemisensa lähes samanaikaisesti. Laskuri 17 ei tällöin ehdi laskea kovin pitkälle, ennen kuin porttien 18 kautta tuleva tieto ilmoittaa, että kaikki laskurit 5 ovat lopettaneet. Tämä tieto asettuu RS-kiikun sisääntuloon loogisena nollana. Laskurin 17 lopettamisen (Nt* 256) ilmoittava linja 20 sekä nollaa laskurit 5 uutta laskukierrosta varten että kellottaa kiikkua 19, jolloin tieto hissioven edellä olijoista lähetetään eteenpäin NOT-porttiyksikölle 21. Porttiulostulot 22 menevät hissioven ohjausjärjestelmälle, muut ohjaavat laitteen tarkistus- ja huoltotehtävissä tarvittavia LED-komponentteja. Tarkistus- ja huoltotehtäviä palvelee myös toinen RS-kiikku 23, jolla on identtinen toiminta kiikkuun 19 nähden, mutta se vaikuttaa ainaoastaan LEDreihin ajankohtana, jolloin Nt* 128, eli puolet ratkaisukynnyksestä.

Mikäli hissiovelle on tulossa lisää matkustajia, laskurit 5 päättävät laskemisensa eri aikaan. Jos tietyn valotransis-torin kuvakenttä on tummunut merkittävästi, laskee vastaavan kanavan laskuri 5 hitaammin kuin muut, ja päinvastoin. Mikäli laskuri 17 ehtii laskea Nt* 256 eli ratkaisukynnyk-seen asti, kellottaa se kiikkua 19 sen sisääntulon ollessa looginen 1. Tämän tiedon lähtiessä eteenpäin navoista 22 hissioven ohjausjärjestelmälle aiheuttaa hissioven kiinni- * .........' ·-* ·#··.. ......

• Λ-,-,.. **·#· ·.. *#*β* **·**· , 17 70651 .......

menemisen viivästymistä, siten, että saapuva matkustaja ehtii hissiin mukaan.

Tarkastellaan lopuksi käytännössä tarvittavia ilmaisukynnyk-siä eri iv:n arvoilla ( tyypilliset arvot 1...5 pA).

Oletetaan, että fQ= 3.75 kHz, fd= 100 kHz, iv= 2.0 uA (kaikkien kanavien sisääntulovirta suuruuskuokkaa 2 pA) ir= 0.1 pA, ilmaisuun tarvittava muutossuhde= x.

Tällöin voidaan muodostaa yhtälön (13) pohjalta approksimatiivinen epäyhtälö: 3.75 £ lnx , 100 ln20 josta seuraa, että x _> 1.12, eli n. 12% suhteellinen muutos riittää ilmaisuun. Vastaavasti saadaan samoilla oletusarvoilla vaadittavaksi muutokseksi n. 16%, kun iv- n. 5 pA, ja n. 6% kun iv= 0.5 pA (hyvin heikko valaistus). Näin siis tietyllä herkkyysasetuksella ilmaisuun tarvittava muutos on pienempi pienellä valaistustasolla, mikä osittain kompensoi heikon valaistuksen pienemmät kontrastit, eikä toisaalta kirkkaassa valaistuksessa ole yliherkkyyden vaaraa.

Alan ammattimiehelle on selvää, että keksinnön eri sovellu-tusmuodot eivät rajoitu yllä esitettyyn esimerkkiin, vaan ne voivat vaihdella jäljempänä esitettävien patenttivaatimusten puitteissa.

Claims (11)

18 706 51 *"*

1. Menetelmä hissioven edessä olevan alueen valvomiseksi, jossa alueesta muodostetaan yksi- tai kaksidimensionaali-sesti ryhmiteltyjen valosähköisten kuvapisteanturien (1) avulla digitaaliseen käsittelyyn soveltuvat kuvasignaalit (f^) kuvapisteiden keskinäiseen vuorovaikutukseen perustuvalla anturisignaalien esikäsittelylaitteella (2,3), ja jossa menetelmässä useammasta kuvapisteanturista koottu kuva aikaansaadaan syöttämällä erityiseen vuorovaikutusver-kostoon (4) ja sen elimiin (C) virtaa (I) ja vertaamalla esikäsittelylaitteiden (2,3) näin synnytettyä keskinäistä olotilaa näiden vuorovaikutuspisteiden (3a) virtojen (i^) avulla, tunnettu siitä, että menetelmä sisältää ainakin seuraavat anturikohtaisten kuvasignaalien käsittelyvaiheet erillisissä kuvamuodostuskanavissa: a) kuvasignaalivirran (iv) muunnos sen logaritmista riippuvaksi jännitteeksi (U^)» b) edellämainitun jännitteen konversio ensimmäiseksi pulssi-signaaliksi, jonka taajuus (f^) riippuu mainitun jännitteen (Ua) suuruudesta, c) eri kanavien pulssisignaalien yhdistäminen vuorovaikutus-verkostolla (4) ja yhdistämisen tuloksena olevien kanavakohtaisten signaalien (i0) syöttäminen sähkovarauspumppuun (3) toisen pulssisignaalin muodostamiseksi sinänsä tunnetulla tavalla, joka toisen pulssisignaalin taajuus (f-|) on vuorovaikutusverkoston (4) välityksellä riippuvainen muiden kanavien ensimmäisien pulssisignaalien taajuuksien (f&) keskinäisistä suhteista, ja d) kanavakohtaisten toisien pulssisignaalien taajuuksien (f-j ) erojen tunnustelu kuvauskohteen suhteellisten intensi-teettimuutoksien erottamiseksi.

2. Patenttivaatimuksen 1 mukainen menetelmä, tunnet-t u siitä, että kuvasignaalivirran (iv) logaritmimuunnos suoritetaan tarkkailemalla vastuksen (R2) yli muodostuvaa jännitettä, joka on verrannollinen kahden virran suhteen 19 70651 logaritmiin (iv/ir), jossa ensimmäisen diodin (D2) kautta johdetaan olennainen osa kuvasignaalivirtaa (iv), ja toisen diodin (D1) läpi johdetaan piirielementtien ominaisuuksien vaihteluja kompensoiva referenesivirta (ir), ja jossa mainittu jännite vahvistetaan ennen ensimmäisen pulssisig-naalin muodostamista.

3. Patenttivaatimuksen 1 tai 2 mukainen menetelmä, tunnettu siitä, että vuorovaikutuspisteen (3a) virta (i-j) muodostetaan vuorovaikutusverkostoon (4) kuuluvien kanavakohtaisten vakiovirtalähteiden (12) virtojen (I) sekä verkoston (4) kaikkien elimien (C) kautta kulkevien vuorovaikutusvirtojen avulla.

4. Jonkin patenttivaatimuksen 1 - 3 mukainen menetelmä, tunnettu siitä, että mainitun toisen pulssisignaalin tietty määrä pulsseja (N) lasketaan kanavakohtaisesti pulssilaskureilla (5) aloittaen samanaikaisesti siten, että suuritaajuisimman kanavan laskurin lopetettua käynnistetään toinen laskuri (17), joka annetaan laskea pulsseja (Nd) matalataajuisimman kanavan laskurin lopettamiseen asti, jolloin mainitun toisen laskurin (17) tulos verrataan tiettyyn, kuvausalueessa ilmestyneen valon riittävän suuren suhteellisen intensiteettimuutoksen ilmaisevaan ratkaisukyn-nykseen (Mt), jolloin saatu vertaustulos toimii ohjeena hiseioven aukaisumekanismille oven sulkemiseksi tai sen pitämiseksi edelleen auki.

5. Jonkin patenttivaatimuksen 1-4 mukainen menetelmä, tunnettu siitä, että hissioven edessä olevan alueen valvonnalla vaikutetaan hissioven sulkemisjärjestelmään siten, että saadun kuvainformaation perusteella tarvittaessa pidennetään hissioven aukioloaikaa.

6. Patenttivaatimuksen 1 mukaisen menetelmän soveltamiseksi tarkoitettu laite hissioven edessä olevan alueen valvomiseksi, johon laitteeseen kuuluu yksi- tai kaksidimensio- % ,: · ;··; : . ·**' 70651 naalisen kuvan aikaansaamiseksi ryhmiteltyjä valosähköisiä kuvapisteantureita (1) kytkettyinä anturikohtaisiin kuvasignaalin (iv) esikäsittelykanaviin (2,3), jotka perustuvat keskinäisessä vuorovaikutuksessa oleviin, digitaalikäsit-telyyn soveltuvan kuvasignaalin tuottaviin sähkövaraus-pumppuihin (3), tunnettu siitä, että jokaiseen kuvasignaalinkäsittelykanavaan kuuluu ainakin: a) kuvasignaalivirran (iv) logaritmimuunnin (2a), jonka avulla mainittu virta on muunnettavissa sen logaritmista riippuvaksi jännitteeksi (U^), b) jännite - taajuuskonvertteri (2b), jonka avulla taajuudeltaan mainitun jännitteen suuruudesta riippuva ensimmäinen pulssisignaali (f^) on aikaansaatavissa, c) sinänsä tunnettu kaksivaiheinen sähkövarauspumppu (2c,3), jossa ensimmäinen vaihe koostuu ensimmäisen pulssisignaalin muokkauspiiristä (2c) sekä vuorovaikutuspisteestä (3a), jonka välityksellä kuvasignaalin kuvasignaalikäsittelykanava on kytketty muihin vastaaviin kanaviin (II-IV), ja toinen vaihe taajuusoskillaattorista, jonka muodostaman toisen pulssisignaalin taajuus (f*|) on vuorovaikutusverkoston (4) välityksellä riippuvainen muiden kanavien ensimmäisien pulssisignaalien taajuuksien (f^) keskinäisistä suhteista, sekä d) laitteet (5,6) mainitun toisen pulssisignaalin taajuuden (fi) laskemiseksi kuvauskohteen suhteellisten intensiteetti-muutoksien erottamiseksi.

7. Patenttivaatimuksen 6 mukainen laite, tunnettu siitä, että laitteeseen kuuluva kuvasignaalivirran (iv) logaritmimuunnin (2a) muodostuu virtaan nähden rinnan kytketystä diodiparista (D1,D2), diodien läpi kulkevien virtojen säätöpiireistä (T1,14), joilla kuvasignaalivirran (iv) olennainen osa on ohjattavissa kulkemaan diodin (D2) läpi muodostamaan kuvapisteanturiin (1) kohdistuvasta valaistuksesta riippuvaisen informaation, tietyn kuvasignaalivirran pienemmän osan ollessa ohjattavissa ♦ ‘ :::: L·. 70651 toisen diodin (D1) läpi kulkevaksi ja piirikomponenttien ominaisuusvaihtelujen mukaan säädettäväksi re£erenssivirrakei (ir), sekä vastuksesta (R2)r jonka ylitse kuvasignaalivirran johdosta muodostuva jännite on tarkkailtavissa.

8. Patenttivaatimuksen 6 tai 7 mukainen laite, tunnettu siitä, että laitteeseen kuuluva jännite -taajuuskonvertteri (2b) perustuu muunneltuun sinänsä tunnettuun sähkovarauspumpun (3) peruskytkentään, jossa sisään-tulomuuttuja on jännite (U&)r jonka avulla muuttuva pulssi-taajuus (fa) on aikaansaatavissa.

9. Jonkin patenttivaatimuksen 6-8 mukainen laite, tunnettu siitä, että vuorovaikutusverkosto (4) muodostuu kanavakohtaisista vakiovirtalähteistä (12) ja kaikkien kanavien väliin kytketyistä kapasitansseista (C) .

10. Jonkin patenttivaatimuksen 6-9 mukainen laite, tunnettu siitä, että laitteeseen kuuluu yksi pulssi-laskuri (5) kuvamuodostuskanavaa kohden mainitun toisen pulssisignaalin (fi) pulssien laskemiseksi, laskuri (17) kanavien suurimman laskentanopeuksien erotuksen &T) laskemiseksi, laitteet (17,18) erotusta edustavan laskentatuloksen (Nd) vertaamiseksi ennalta määrättyyn kynnysarvoon (Nt), sekä laitteet (19,21) vertaustuloksesta riippuvan ohjaussignaalin (22) antamisesta edelleen hissioven ohjausjärjestelmälle.

11. Jonkin patenttivaatimuksen 6 - 10 mukainen laite, tunnettu siitä, että laitteen ulostulo (22) on kytketty hissioven ohjausjärjestelmään siten, että hissioven aukioloaikaa on saadun kuvainformaation perusteella tarvittaessa pidennettävissä. .:.. 22’ 70651