KR100991181B1 - 반사 신호 분석 회로 - Google Patents

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Abstract

본 발명은 물체(3')에 의해 반사된 동기신호(3a'), 특히 광신호를 분석하기 위한 회로에 관한 것이다. 이 회로는 동기신호(1a')를 방출하기 위해 클록 신호 발생기(4')와 연결된 적어도 하나의 방사 송신기(1')와, 상기 방사 송신기(1')에 의해 발생된 방사 펄스(1a')와 물체(3')에 의해 반사된 방사 펄스(3a')를 수신하는 적어도 하나의 방사 수신기(2')와, 상기 방사 수신기(2')의 출력신호 펄스(2a')와 기준신호 펄스(6a')를 비교하는 비교기(5')를 포함한다. 상기 기준신호 펄스(6a')의 진폭은 비교기(5')의 출력신호(5a')에 좌우된다. 본 발명의 특징은 기준신호 펄스(6a')와 방사 수신기(2')에 의해 수신된 방사 임펄스(1a')가 동시발생적이라는 점에 있다.
반사 신호, 클록 신호 발생기, 방사 송신기, 방사 수신기, 비교기

Description

반사 신호 분석 회로{Circuit for analyzing a reflected signal}
본 발명은 청구항 1의 전제부에 따라 물체(object)에 의해 반사된 동기신호(synchronized signal), 특히 광신호(optical signal)를 분석하기 위한 회로에 관한 것이다. 이 회로는 동기신호를 방출하기 위해 발진기(oscillator)와 연결된 적어도 하나의 방사 송신기(radiation transmitter)와, 상기 방사 송신기에 의해 발생된 방사 펄스(radiation pulses)와 물체에 의해 반사된 방사 펄스를 수신하는 적어도 하나의 방사 수신기(radiation receiver)와, 상기 방사 수신기의 출력신호(output signal pulses) 펄스와 기준신호 펄스(reference signal pulses)를 비교하는 비교기(comparator)를 포함한다. 상기 기준신호 펄스의 진폭은 비교기의 출력신호에 좌우된다.
상기 회로는 예를 들면 DE 100 01 943 A1에 알려져 있다. 공지된 장치에서 방사 송신기에 의해 발생하고 물체에 의해 반사된 동기 광신호는 방사 수신기에 의해 수신된다. 방사 수신기는 계속 두 번째 방사 송신기에 의해 발생한 동기 광신호를 직접 수신한다. 상기 동기 광신호는 첫 번째 방사 송신기에 의해 발생한 광신호 에 대해 180°위상차가 있다. 즉, 첫 번째 방사 송신기에 의해 방출되고 물체에 의해 반사된 신호가 펄스 간격을 가지면, 방사 수신기는 두 번째 방사 송신기의 방사 펄스를 수신한다.
따라서, 방사 수신기의 출력단(output)에 존재하는 신호과정(signal course)은 수신된 신호의 진폭 크기에 좌우된다. 첫 번째 방사 송신기의 물체에 의해 반사되고 방사 수신기에 의해 수신된 신호의 진폭이 두 번째 방사 송신기의 방사 수신기에 의해 수신된 신호의 진폭과 크기가 같으면, 방사 수신기는 그 출력단에서 직류전압을 발생시킨다.
첫 번째 방사 송신기 또는 방사 수신기로부터 물체의 간격이 변하면, 물체에 의해 반사되고 방사 수신기에 의해 수신된 첫 번째 방사 송신기의 신호가 변한다. 이렇게 함으로써, 방사 수신기의 출력단에는 구형파 전압(square-wave voltage)이 생긴다. 방사 수신기에 직렬접속된 회로에서는 상기 구형파 전압으로부터 제어변수(controlled variable)가 만들어진다. 상기 제어변수를 갖고 두 번째 방사 송신기에 의해 방출된 펄스의 크기가 조정된다.
제어변수가 반사된 신호와 기준신호의 진폭의 차이를 저지하도록 회로가 설치된다. 즉, 기준신호의 진폭은 반사된 신호의 진폭에 맞춰지고, 방사 수신기의 출력단에 접한 구형파 전압은 거의 O이 된다.
공지된 회로의 단점은, 두 번째 방사 송신기가 필요하다는 점과, 반사가 개선되면 두 번째 방사 송신기에 의해 방출된 빛이 더욱 강해 진다는 점이다. 즉, 방사 수신기에 의해 수신된 반사된 빛의 강도가 높아진다. 이로 인해, 상대적으로 전력소비(power consumption)가 크다.
US 4,068,222에는 예를 들면 감시기계를 위해 펄스 방사를 가진 광센서를 위한 자동 레벨 조정을 위한 회로가 알려져 있다. 상기 감시기계에서는 방사비율의 변화를 매개로 펄스 IR 송신기와 그 출력진폭에서 조종가능하고 송신 임펄스에 일치하는 동기화된(synchronized) IR 수신기 사이에서 경보신호가 발생하고, 조종가능한 수신 출력신호 전압은 송신기의 펄스 주파수를 갖고 동기화된 콤퍼레이터에서 송신기에서 나온 기준신호 전압과 비교된다. 상기 콤퍼레이터 뒤에서, 콘트롤 전압(control voltage) 발전기는 수신기의 출력진폭을 조정하는 조정 요소와 분석논리(analyzer logic) 단계를 위해 통합 단계와 접속되고, 상기 분석논리 단계에는 경보장치와 조정 디스플레이가 연결된다.
본 발명의 목적은 전력소비가 적도록 상기 회로를 제공하는 것이다.
상기 목적은 청구항 1의 특징부에 의해 달성된다. 본 발명의 바람직한 그 밖의 형성은 종속항에 기재되어 있다.
본 발명은 물체에 의해 반사된 동기신호, 특히 광신호를 분석하기 위한 회로에 관한 것이다. 이 회로는 동기신호를 방출하기 위해 발진기와 연결된 적어도 하나의 방사 송신기와, 상기 방사 송신기에 의해 발생한 방사 펄스와 물체에 의해 반사된 방사 펄스를 수신하는 적어도 하나의 방사 수신기와, 상기 방사 수신기의 출력신호 펄스와 기준신호 펄스를 비교하는 비교기를 포함한다. 상기 기준신호 펄스의 진폭은 비교기의 출력신호에 좌우된다. 본 발명의 특징은 기준신호 펄스와 방사 수신기에 의해 수신된 방사 펄스가 동시발생적(simultaneous)이라는 점에 있다.
기준신호 펄스가 방사 수신기에 의해 수신된 방사 펄스와 동시발생적임으로써, 바람직한 방식으로, 방사 수신기에 의해 수신된 신호의 임펄스 간격 동안 기준신호와의 비교가 시작될 필요가 없다. 이렇게 함으로써, 방사 수신기에 의해 수신된 임펄스가 더 이상 주기적으로 발생할 필요가 없다. 이 이외에도, 방사 수신기에 의해 수신된 방사 펄스는 본 발명의 특별한 실시형태에 마련된 바와 같이 보정(compensation)과정을 매개로 분석될 수 있다. 보정과정은 회로기술적인 측면에서 매우 큰 장점을 제공한다. 이 이외에도, 방사 수신기에 의해 수신된 각 방사 임펄스의 직접적인 보정을 통해, 방사 수신기에 의해 수신된 신호의 매우 빠르고 신뢰성 있는 분석이 이루어질 수 있다.
따라서, 예를 들면 바람직한 방식으로, 방사 수신기에 의해 수신되고 물체에 의해 반사된 임펄스의 진폭의 작은 변화시, 방사 송신기에 의해 방출된 임펄스들 사이의 시간적인 간격이 커질 수 있다. 이러한 점은 회로의 에너지 소비량에 매우 유리하게 작용한다. 이 이외에도, 펄스기간(pulse length) 외에 있는 잡음은 영향을 끼치지 않는다. 또한, 개별 임펄스의 보정을 통해, 높은 과도기간(transient period)이 존재하지 않는다.
본 발명에 따라 특히 바람직하게는 조절가능한 증폭기(amplifier)에서 기준신호 펄스가 발생하고, 상기 증폭기의 신호 입력단(input)은 클록 신호 발생기(clock generator)와 연결되고, 상기 증폭기의 조절 입력단은 컨트롤러(regulator)의 출력단과 연결되고, 상기 컨트롤러의 입력단은 비교기의 출력단과 연결된다. 이러한 보정회로(compensating circuit)는 매우 간단히 실현될 수 있으며 매우 신뢰성 있게 작동한다. 특히, 상기 회로는 바람직한 방식으로 디지털 방식의 구성요소를 갖고 실현될 수 있다. 이 이외에도 상기 실시형태에서는 기준신호 펄스를 발생하기 위한 송신기가 생략될 수 있다.
조절가능한 증폭기의 신호 입력단을 클록 신호 발생기에 연결되기 때문에, 조절가능한 증폭기의 출력단에는 신호가 가해진다. 상기 신호는 소요 시간을 제외하고 시간적인 측면에서 클록에 의해 방출된 신호 및 방사 송신기에 의해 방출되고 방사 수신기에 의해 수신된 신호와 일치한다. 조절가능한 증폭기에 의해 방출된 신호 펄스의 진폭이 방사 수신기에 의해 방출된 임펄스의 진폭과 다르면, 비교기의 출력단에는 신호가 존재한다. 이 신호로부터 컨트롤러에는 신호가 만들어지고, 상기 신호는 비교기의 출력신호가 0이 되도록, 조절가능한 증폭기의 증폭이 조절되도록 한다. 이렇게 함으로써, 조절가능한 증폭기의 조절 입력단에 접한 신호는, 방사 수신기에 의해 수신되고 물체에 의해 반사된 임펄스의 진폭의 크기를 측정하기 위해 사용될 수 있다.
본 발명에 따라 매우 바람직하게는 방사 수신기에 병렬로 임피던스가 접속되고, 상기 임피던스의 커패시티(capacity)는 방사 수신기 커패시티의 몇 배에 달하고, 옴의 저항은 방사 수신기의 옴의 저항의 일부(fraction)에 달한다.
이렇게 함으로써 특징의 변화 또는 방사 수신기의 파라미터 변화의 영향력은 감소한다. 따라서, 경우에 따라 발생하는 방해(disturbance)는 영향력이 매우 적다. 이 이외에도, 임피던스와 예를 들면 접속된 증폭기로부터 필터가 만들어질 수 있고, 상기 필터를 매개로 신호 대 잡음비(signal-to-noise ratio)가 커질 수 있다.
본 발명의 또 다른 바람직한 실시형태에서, 조절가능한 증폭기는 디지털 조절 입력단을 가지며, 컨트롤러는 업/다운 카운터(counter)를 갖는다. 상기 업/다운 카운터의 카운트 방향 입력단은 플립플롭(flip-flop)의 출력단과 연결되고, 상기 플립플롭의 셋/리셋 입력단은 비교기의 출력단과 연결된다. 플립플롭의 클록 입력단(clock input)과 카운터의 클록 입력단은 클록 신호 발생기와 연결된다.
플립플롭의 셋/리셋 입력단과 비교기의 출력단을 연결함으로써, 클록 신호(clock signal)의 발생시 비교 측정기의 출력신호가 플립플롭의 스위칭 임계치(swithching threshold)보다 작으면, 플립플롭의 출력단은 항상 낮다. 클록 신호의 발생시 비교기의 출력단이 플립플롭의 스위칭 임계치보다 크면, 플립플롭의 출력단은 높다.
플립플롭의 하이(high) 단계 중에 카운터는 위쪽으로 카운트를 하며, 플립플롭의 로우(low) 단계 중에 카운터는 아래쪽으로 카운트를 한다. 따라서, 카운터는 비교기의 출력단이 클록 신호의 발생 동안 플립플롭의 스위칭 임계치보다 큰 동안은 위쪽으로 카운트한다. 이러한 점은 방사 수신기에 의해 방출된 신호보다 기준신호가 작은 동안 생긴다.
카운터의 위쪽 카운트(count)에 의해 카운터의 출력신호가 올라가기 때문에, 조절가능한 증폭기의 증폭이 올라간다. 이렇게 함으로써 기준신호가 올라간다. 이러한 과정은 기준신호가 방사 수신기에 의해 방출된 신호보다 클 때까지 계속된다. 그런 후, 상기 기재된 과정의 방향이 바뀌고, 카운터는 아래쪽으로 카운트한다. 이렇게 함으로써, 그 출력신호가 감소한다. 이러한 점은 조절가능한 증폭기의 증폭이 감소하도록 한다. 또한, 기준신호의 진폭이 감소하도록 한다. 기준신호가 방사 수신기에 의해 방출된 신호보다 다시 작으면, 과정은 다시 방향이 바뀐다 . 따라서, 카운터의 출력단이 특정 수치에서 변동이 있는 상태가 조절된다.
본 발명에 따라 특히 바람직하게는 카운터는 방사 송신기의 동기신호의 사이클(cycle) 동안 방사 수신기의 출력신호 임펄스의 진폭의 변화에 좌우되어 여러 카운팅 클록을 받는다. 이렇게 함으로써 바람직한 방식으로, 방사 수신기에 의해 수신된 신호의 보다 큰 변화에 반응하는 것이 가능하다. 방사 송신기의 동기신호의 사이클당 여러 카운팅 클록을 통해, 카운터의 출력신호는 변한다. 따라서, 더욱 빨리 새로운 평행상태가 조절된다. 따라서, 회로의 추진력이 높아진다.
본 발명에 따라 또한 특히 바람직하게는 카운터는 현상(events)에 좌우되어 사전에 정해진 카운터 상태로 프리셋팅(presetting)할 수 있다. 이렇게 함으로써 평행상태도 더욱 빠르게 도달될 수 있다. 즉, 예를 들면 카운터는 회로를 킬 때, 회로를 끌 때 가진 수치로 프리셋팅될 수 있다. 이렇게 함으로써, 회로를 킨 직후, 회로는 끄기 전에 있었던 상태에 있을 것이다. 이렇게 함으로써, 회로의 분석 부분은 폴링(Polling)과정에서 여러 발신 다이오드 배열과 수신 다이오드 배열을 위해 사용될 수 있다.
본 발명의 회로를 매개로 바람직한 방식으로, 광 전달 구간의 감쇠를 정하는 것도 가능하다. 이 이외에도, 물체의 위치는 정해진 레일에서 송신기/수신기 선(line)에 대해 수직이 아니게 정해질 수 있다.
이하, 본 발명의 그 밖의 장점을 실시예와 도면을 참조로 설명한다.
도 1은 본 발명에 따른 회로의 첫 번째 실시예의 회로 구성도,
도 2는 본 발명에 따른 회로의 두 번째 실시예의 개략적인 배열,
도 3은 회로의 정상상태(steady-state)에서 도 2에 기재된 회로의 몇 신호과정,
도 4는 반사 신호(reflection signal)의 변화시 도 3에 기재된 신호과정들,
도 5는 본 발명에 따른 회로의 세 번째 실시예의 개략적인 배열,
도 6은 도 5에 기재된 회로의 몇 신호과정이다.
도 1에 도시된 바와 같이 적외선 방출 다이오드(1')로 형성된 방사 송신기는 클록 신호 발생기(4')에 연결된다. 클록 신호 발생기(4')의 출력 펄스(output pulse)가 적외선 방출 다이오드(1')에 제공되면, 상기 적외선 방출 다이오드(1')는 광펄스(1a', light pulse)를 방출한다. 이 광펄스(1a')는 물체(3')에 의해 반사된다. 물체(3')에 의해 반사된 광펄스(3a')는 적외선 수신 다이오드(2')로 형성된 방사 수신기(2')에 수신되어 전기 신호(2a')로 변환된다.
수신 다이오드(2')의 출력신호(2a')는 비교기(5')의 첫 번째 입력단(5E1')에 제공된다. 비교기(5')의 두 번째 입력단(5E2')은 조절가능한 증폭기(6')의 출력단(6a')에 연결된다. 조절가능한 증폭기(6')의 입력단(6E')은 클록 신호 발생기(4')에 연결된다. 조절가능한 증폭기(6')의 조절 입력단(6S')은 컨트롤러(7')의 출력단(7A')에 연결된다. 컨트롤러(7')의 입력단(7E')은 비교기(5')의 출력단(5A')과 연결된다.
비교기(5'), 조절가능한 증폭기(6') 및 컨트롤러(7')는, 비교기(5')의 두 번째 입력단(5E2')에 제공된 신호가 비교기(5')의 첫 번째 입력단(5E1')에 제공된 신 호와 같아지게, 조절가능한 증폭기(6')의 증폭이 비교기(5')의 출력신호(5a')에 기초하여 컨트롤러(7')에 의하여 조절되도록 구성된다. 즉, 증폭기(6')의 출력신호(5a')는 조절 편차를 제외하고 0으로 조절된다. 따라서, 조절가능한 증폭기(6')의 조절 입력단(6S')에 필요한 신호는, 물체(3')에 의해 반사되고 수신 다이오드(2')에 의해 수신된 광신호를 위한 척도이다. 따라서, 상기 신호는 회로의 출력단(A')에 제공된다.
발신 다이오드(1') 또는 수신 다이오드(2')로부터 물체(3')의 간격이 변하면, 물체(3')에 의해 반사된 신호(3a')가 변한다. 이렇게 함으로써, 먼저 비교기(5')의 출력단(5A')에서는 출력신호(5a')가 발생하며, 상기 출력신호는 증폭기(6')의 출력신호(6a')가 수신 다이오드(2')의 출력신호(2a')에 맞도록 조절가능한 증폭기(6')의 증폭을 변화시킨다. 증폭기(6')의 새로운 증폭의 조절을 위해 필요한 신호(6S')는, 발신 다이오드(1') 또는 수신 다이오드(2')로부터 물체(3')의 새로운 거리 설정을 척도이다.
수신 다이오드(2')에 의해 수신된 광펄스(3a')는 이동 시간 차이를 제외하고 직접 기준신호 펄스(6a')와 비교되기 때문에, 발신 신호(1a')의 임펄스 간격은 반사된 신호(3a')를 분석하기 위해 중요하지 않다. 따라서, 발신 다이오드(1')에 의해 방출된 방사 임펄스(1a')는 주기적으로 발생할 필요가 없다. 적용례에 따라 방사 임펄스는 간헐적으로 발생하거나 또는 매우 낮은 주파수에서 발생할 수 있다. 발신 다이오드(1') 또는 수신 다이오드(2')로부터 물체(3')까기의 거리가 발생함에 따라, 방사 임펄스(1a')는 더 높은 주파수로 발생할 수 있다.
도 2에 도시된 회로는 도 1에 도시된 회로와 기본적으로 동일한 기능을 갖는다. 하지만, 도 2에 도시된 회로는 부분적으로 보다 구체적으로 도시된 작용그룹들을 포함한다.
도 2에 명확히 도시된 바와 같이, 클록 신호 발생기(4)는 조절가능한 증폭기(16)와 연결되며, 이 증폭기(16)는 적외선 발신 다이오드(1)에 전류를 공급한다. 적외선 발신 다이오드(1)에 의해 방출된 광신호(1a)는 투명한 소재로 구성된 플레이트(17)의 맞은편에 배치된 물체(3)에 의해 반사된다. 상기 물체(3)에 의해 반사된 광신호(3a)는 적외선 수신 다이오드(2)에 도달한다. 적외선 수신 다이오드(2)는 직류전압원(DC voltage source, 11)에 의해 차단 방향으로 작동된다. 적외선 수신 다이오드(2)에 대해 병렬로 임피던스(10)가 접속된다. 이 임피던스의 커패시티는 적외선 수신 다이오드(2)의 몇 배에 달하며, 옴 저항은 적외선 수신 다이오드(2)의 일부분에 해당한다.
직류전압원(11)의 반대편에서 적외선 수신 다이오드(2)와 임피던스(10)는 조절가능한 전류공급원(9)에 연결된다. 이로 인해 만들어진 전류노드(12, current node)에 접해 있는 전압은 증폭기(13)의 입력단에 공급된다. 증폭기(13)의 출력단은 첫 번째 저역통과여파기(14, low-pass filter)의 입력단과 연결된다. 첫 번째 저역통과여파기는, 클록 신호 발생기(4)에 의해 방출되고 결과적으로 적외선 수신 다이오드(2)에서 임피던스(10)를 근거로 전압으로 변화된 구형파 임펄스에 관해 적산기(integrator)로서 작용하도록 설치된다. 이렇게 함으로써, 첫 번째 저역통과여파기(14)의 출력단에는 삼각형 형태의 전압 커브(voltage curve)가 생긴다.
첫 번째 저역통과여파기(14)의 출력단은 한편으론 첫 번째 저역통과여파기의 삼각형 형태의 출력신호로부터 직류전압을 발생시키는 두 번째 저역통과여파기(15)의 입력단과 연결되고, 다른 한편으론 비교기(5)의 첫 번째 입력단(5E1)과 직접 연결된다. 두 번째 저역통과여파기(15)의 출력단은 비교기(5)의 두 번째 입력단(5E2)과 연결된다.
비교기(5)의 출력단(5A)은 플립플롭(8)의 셋/리셋 입력단(8E)과 연결된다. 플립플롭(8)의 네가티브(negative) 에지(edge)에 작용하는 클록 입력단(8T)은 클록 신호 발생기(4)와 연결된다. 플립플롭(8)의 출력단(8A)은 업/다운 카운터(7)의 카운트 방향 입력단(7E)과 연결된다. 업/다운 카운터의 네가티브 에지에 작용하는 클록 입력단(7T)은 지연 요소(18, delay element)를 통해 클록 신호 발생기(4)와 연결된다. 업/다운 카운터의 출력단(7A)은 조절가능한 증폭기(6)의 조절 입력단(6S)과 연결된다. 조절가능한 증폭기(6)의 입력단(6E)은 클록 신호 발생기(4)와 연결된다. 조절가능한 증폭기(6)의 출력단(6A)은 조절가능한 전류공급원(9)의 조절 입력단(9S)과 연결된다. 이 이외에도, 업/다운 카운터(7)의 출력단(7A)은 회로의 출력단(A)과 연결된다.
도 3과 도 4에 도시된 신호과정들을 통해 회로의 기능을 설명한다.
클록 신호 발생기(4)의 출력신호(4a)는 불규칙한 간격으로 발생하는 임펄스로 구성된다. 이러한 임펄스를 토대로 적외선 발신 다이오드(1)는 광펄스(1a)를 방출하며, 상기 광펄스는 투명 디스크(17)를 통과하여 물체(3)에 의해 반사된다. 물 체(3)에 의해 반사된 임펄스(3a)는 적외선 발신 다이오드(1)에 의해 방출된 임펄스(1a) 보다 작은 진폭을 갖는다. 적외선 수신 다이오드(2)에 의해 수신된 광펄스(3a)의 진폭은, 적외선 발신 다이오드(1) 또는 적외선 수신 다이오드(2)로부터 물체(3)의 간격에 좌우된다.
물체(3)에 의해 반사된 광펄스(3a)는 적외선 수신 다이오드(2)에서 펄스 형태의 신호전류(2a)를 야기한다. 펄스형태의 신호전류(2a)를 통해 전류노드(12)에는 적합한 전압이 생긴다. 이러한 거의 구형파 전압은 증폭기(13)에 의해 증폭되어 첫 번째 저역통과여파기(14)에 의해 통합된다. 이렇게 함으로써, 첫 번째 저역통과여파기(14)의 출력단에서는 삼각형 형태의 신호과정(14a)의 상승 에지(edge)가 생긴다. 삼각형 형태의 신호과정(14a)은 두 번째 저역통과여파기(15)에 의해 통합된다. 이렇게 함으로써, 두 번째 저역통과여파기(15)의 출력단에는 직류전압 신호(15a)가 접한다. 상기 직류전압 신호의 양은 첫 번째 저역통과여파기(14)에 공급된 구형파 신호의 진폭과 반사된 광신호(3a)의 진폭에 좌우된다.
저역통과여파기(15)에 의해 방출된 직류전압 신호(15a)는 비교기(5)를 위해 역치 전압(threshold voltage)을 만든다. 첫 번째 저역통과여파기(14)에 의해 방출된 삼각형 신호(14a)가 상기 역치 전압을 넘으면 비교기(5)는 스위칭한다. 이렇게 함으로써 그 출력단에는 포지티브 신호(5a)가 생긴다. 클록 신호 발생기(4)에 의해 방출된 임펄스(4a)가 네가티브 에지를 가지면, 포지티브 신호(5a)를 토대로 플립플롭(8)의 출력단(8A)은 포지티브가 된다. 플립플롭(8)의 포지티브 출력신호(8a)에 의해 업/다운 카운터(7)의 카운트 방향은 올라간다. 이렇게 함으로써 업/다운 카운 터(7)의 출력신호(7a)는 바로 다음번 네가티브 에지에서 클록 입력단(7T)에서 한 수치만큼 올라간다. 업/다운 카운터(7)의 클록 입력단(7T)에 접한 클록 신호 발생기(4)의 클록 펄스(4a)는 지연 요소(18)에 의해 어느 정도 지연되기 때문에, 카운터(7A)는 플립플롭(8)이 스위칭했던 클록 신호 발생기(4)의 출력펄스(4a)의 동일한 네가티브 에지에서 스위칭한다.
업/다운 카운터(7)의 출력신호(7a)는 조절가능한 증폭기(6)에서 특정 증폭을 조절한다. 이렇게 함으로써 조절가능한 전류공급원(9)으로 특정 전류(9e)가 흐른다. 전류(9e)는, 증폭기(13)에 의해 증폭된 적은 조절 편차를 제외하고 적외선 수신 다이오드(2)의 신호전류(2a)를 보정하도록 선택된다.
클록 신호 발생기(4)의 임펄스가 끝난 후, 적외선 수신 다이오드(2)로부터 신호가 더 이상 수신되지 않는다. 이렇게 함으로써 결과적으로 첫 번째 저역통과여파기(14)에는 전류가 더 이상 접하지 않는다. 따라서, 첫 번째 저역통과여파기(14)의 출력신호는 그 방향을 바꾼다. 즉, 삼각형의 네가티브 에지가 시작한다. 첫 번째 저역통과여파기(14)의 출력신호(14a)가 역치(threshold value)보다 적으면 비교기(5)의 출력전압(5a)은 0이 된다.
업/다운 카운터(7)의 출력신호(7a)의 상승을 통해, 적외선 발신 다이오드(1) 또는 적외선 수신 다이오드(2)로부터 물체(3)의 변하지 않은 간격에서 신호전류(2a)의 과잉보정이 생긴다. 이렇게 함으로써, 적외선 수신 다이오드(2)에 의해 수신된 바로 다음번 광펄스에서 전류흐름(current flow)은 임피던스(10)를 통해 방향을 바꾼다. 이렇게 함으로써, 전류노드(12)에 존재하는 전압은 작업 포인 트(operating point)에 관해 다른 싸인(sign)을 받는다. 이러한 전압은 증폭기(13)에 의해 증폭되어 저역통과여파기(14)에 통합된다. 이렇게 함으로써, 저역통과여파기(14)의 삼각형 형태의 출력신호(14a)는 네가티브 에지를 갖는다. 첫 번째 저역통과여파기(14)의 출력신호(14a)의 전압과정은 역치 전압(15a)의 아래에 놓여 있기 때문에, 비교기(15)의 출력신호(5a)는 0이다. 이렇게 함으로써 플립플롭(8)의 입력단(8E)에 접한 신호는 플립플롭(8)의 스위칭 임계치(switching threshold)의 아래에 놓여 있기 때문에, 플립플롭(8)의 출력단(8A)은, 클록 신호 발생기(4)에 의해 방출된 펄스(4a)가 네가티브 에지를 가지면 0이 된다. 이렇게 함으로써 업/다운 카운터(7)의 카운트 방향 입력단(7E)에 놓인 신호(8a)는 업/다운 카운터(7)의 스위칭 임계치 아래에 놓여 있기 때문에, 업/다운 카운터(7)의 출력신호(7a)는 클록 신호 발생기(4)에 의해 방출된 펄스(4a)가 네가티브 에지를 가지면 한 수치만큼 감소한다. 업/다운 카운터(7)의 스위칭 과정은 지연 요소(18)에 의해 약간 지연돼 생긴다.
업/다운 카운터(7)의 출력신호(7a)의 감소를 통해, 적외선 발신 다이오드(1) 또는 적외선 수신 다이오드(2)부터 물체(3)의 변하지 않은 간격에서 신호전류(2a)는 다시 과소보정이 된다. 따라서, 임피턴스(10)를 통해 전류흐름은 작업 포인트(operationg point)에 관해 다시 그 방향을 바꾼다. 즉, 상기 전류흐름은 처음에 흘렀던 방향으로 다시 흐른다. 이렇게 함으로써 전류노드(12)에는 다시금 포지티브 진폭을 가진 구형파 전압이 접한다. 이렇게 함으로써 첫 번째 저역통과여파기(14)의 출력단에는 포지티브 에지를 가진 삼각형 형태의 신호과정이 다시 생긴다.
상기 기재된 과정은 적외선 발신 다이오드(1) 또는 적외선 수신 다이오드(2)로부터 물체(3)의 변하지 않은 간격에서 계속해서 반복된다. 즉, 업/다운 카운터(7)의 출력신호(7a)는 특정 수치만큼 변동이 있다.
적외선 발신 다이오드(1) 또는 적외선 수신 다이오드(2)로부터 물체(3)의 간격이 변하면, 도 4에 도시된 바와 같이 반사신호(3a)가 변한다. 더욱 큰 간격에서 반사신호(3a)가 감소한다. 이렇게 함으로써 적외선 수신 다이오드(2)의 신호전류(2a)의 과잉보정이 생긴다. 이러한 점은 상기 언급한 바와 같이 첫 번째 저역통과여파기(14)의 삼각형 형태의 출력신호(14a)가 네가티브 에지를 갖도록 한다. 이로 인해 비교기(5)의 출력신호(5a)는 0이다. 이렇게 함으로써 업/다운 카운터(7)는 클록 신호 발생기(4)에 의해 방출된 출력펄스의 네가티브 에지에서 그 출력신호(7a)를 한 수치만큼 감소시킨다.
업/다운 카운터(7)의 출력신호(7a)가 한 수치만큼 감소함으로써 적외선 수신 다이오드(2)의 신호전류(2a)의 과잉보정이 약간 감소할지 라도, 과잉보정은 계속해서 지속한다. 이로 인해 첫 번째 저역통과여파기(14)의 삼각형 형태의 출력신호(14a)는 클록 신호 발생기(4)의 바로 다음 클록 펄스(4a)에서 네가티브 과정을 갖는다. 이러한 점은 결과적으로 업/다운 카운터(7)의 출력신호(7a)가 한 수치만큼 감소하도록 한다. 이러한 과정은 적외선 수신 다이오드(2)의 신호전류(2a)의 과잉보정이 더 이상 존재하지 않을 때까지 지속한다. 그런 후, 전류흐름은 임피던스(10)를 통해 바뀐다. 이렇게 함으로써 전류노드(12)에는 작업 포인트에 관해 포지티브 구형파 전압이 접한다. 상기 포지티브 구형파 전압은 첫 번째 저역통과여파 기(14)의 출력단에서 삼각형 신호의 상승 에지를 야기한다. 이로 인해 업/다운 카운터(7)의 출력신호(7a)는 한 수치만큼 상승한다. 따라서, 다시 업/다운 카운터(7)의 출력신호(7a)의 변동이 새로운 특정 수치에서 생긴다. 이러한 새로운 수치는 적외선 발신 다이오드(1) 또는 적외선 수신 다이오드(2)로부터 물체(3)의 새로운 간격을 위한 척도이다.
도 2에 도시된 회로와 비교하여 볼 때 도 5에 도시된 회로는 적외선 수신 다이오드(2)에 의해 수신된 광펄스의 보다 큰 변화, 즉 물체(3)의 간격 변화를 보다 빨리 조절할 수 있는 장점을 갖는다. 하지만 도 5에 도시된 회로는 그 기본 기능에 있어 도 2에 도시된 회로에 일치한다. 따라서, 동일한 요소는 동일한 참조부호로 표시된다.
도 5에 도시된 회로는 발진기(4, oscillator)를 가지며, 상기 발진기의 출력신호(4a)는 조절가능한 증폭기(16)로 직접 가지 않는다. 상기 증폭기는 적외선 발신 다이오드(1)에 전기를 공급한다. 클록 신호 발생기(4)의 출력신호(4a)는 소위 유한상태 기계(FSM, 20)로 가며, 상기 유한상태 기계는 클록 신호 발생기(4)의 클록 펄스로부터 여러 다양한 클록 신호들(20a, 20b, 20c)을 발생시킨다. FSM(20)의 첫 번째 신호(20a)는 조절가능한 증폭기(16)와 적외선 발신 다이오드(1)를 구동하는 데 쓰인다.
적외선 발신 다이오드(1)에서 방출된 광신호(1a)는 투명 소재로 구성된 플레이트(17)의 건너편에 배치된 물체(3)에 의해 반사된다. 물체(3)에 의해 반사된 광신호(3a)는 적외선 수신 다이오드(2)에 도달한다. 적외선 수신 다이오드(2)는 직류 전압원(11)에서 폐쇄방향으로 가동된다. 적외선 수신 다이오드(2)에 대해 병렬로 임피던스(10)가 접속된다. 상기 임피던스의 커패시티는 적외선 수신 다이오드(2) 커패시티의 몇 배에 달하며, 옴의 저항은 적외선 수신 다이오드(2)의 옴의 저항의 일부에 달한다.
직류전압원(11)를 등진 면에서, 적외선 수신 다이오드(2)와 임피던스(10)는 조절가능한 전류공급원(9)과 연결된다. 이렇게 함으로써 만들어진 전류노드(12)에 접해 있는 전압은 증폭기(13)의 입력단에 공급된다. 증폭기(13)의 출력단은 저역통과여파기(14)의 입력단과 연결된다. 저역통과여파기(14)는 FSM(20)에 의해 방출된 첫 번째 신호(20a)와 결과적으로 적외선 수신 다이오드(2)에서 임피던스(10)를 토대로 전압으로 변한 구형파 임펄스에 관해 적산기(integrator)로서 작용하도록 설치된다. 이렇게 함으로써 저역통과여파기(14)의 출력단에는 삼각형 형태의 전압 커브가 생긴다.
저역통과여파기(14)의 출력단은 비교기(5)의 첫 번째 입력단(5E1)과 연결된다. 비교기(5)의 두 번째 입력단은 기준 전압원(30)과 연결된다.
비교기(5)의 출력단은 플립플롭(8)의 셋/리셋 입력단(8E)과 연결된다. 플립플롭(8)의 클롯 입력단(8T)에는 FSM(20)의 두 번째 출력신호(20b)가 접한다. 플립플롭(8)의 출력단(8A)은 한편으론 업/다운 카운터(7)의 카운트 방향 입력단(7E)과 연결된다. 다른 한편으론 플립플롭(8)의 출력단(8A)은 4 비트(bit) 시프트 레지스터(21, register)의 입력단(21E)과 연결된다.
업/다운 카운터(7)의 클롯 입력단(7T)에는 AND 요소(27)을 통해 접속된 FSM(20)의 세 번째 출력신호(20c)가 접한다. 업/다운 카운터(7)의 출력단(7A)은 조절가능한 증폭기(6)의 조절 입력단(6S)과 연결된다. 이 이외에도, 업/다운 카운터(7)의 출력단은 회로의 출력단(A)과 연결된다.
조절가능한 증폭기(6)의 입력단(6E)에는 FSM(20)의 첫 번째 출력신호(20a)가 접한다. 조절가능한 증폭기(6)의 출력단(6A)은 조절가능한 전류공급원(9)의 조절 입력단과 연결된다.
FSM(20)과 연결되지 않은 AND 요소(27)의 입력단은 배타적인 첫 번째 OR 요소(XNOR, 26)의 거절된 출력단과 연결된다. 첫 번째 XNOR 요소(26)의 첫 번째 입력단은 스위치(29)의 공동 출력단과 연결되며, 상기 스위치는 네 개의 출력단(20E1, 29E2, 29E3, 29E4)을 갖는다. 이 이외에도, 첫 번째 XNOR(26)의 첫 번째 입력단과 스위치(29)의 공동 출력단은 회로의 첫 번째 접속(A')과 연결된다. 스위치(29)는 FSM(20)의 세 번째 출력신호(20c)에 의해 조절된다.
첫 번째 XNOR(26)의 두 번째 입력단은 시프트 레지스터(21, shift register)의 마지막(왼쪽) 비트(21d)와 연결된다. 시프트 레지스터(21)의 클록 입력단에는 FSM(20)의 두 번째 출력신호(20b)가 놓인다. 시프트 레지스터(21)의 첫 번째(오른쪽) 비트(21a)는 두 번째 XNOR(22)의 첫 번째 입력단과 연결된다. 시프트 레지스터(21)의 두 번째 비트(21b)는 세 번째 XNOR(23)의 첫 번째 입력단과 연결된다. 시프트 레지스터(21)의 세 번째 비트(21c)는 네 번째 XNOR(24)의 첫 번째 입력단과 연결된다. 두 번째 XNOR(22)의 두 번째 입력단, 세 번째 XNOR(23)의 두 번째 입력단, 네 번째 XNOR(24)의 두 번째 입력단은 인버터(25, inverter)의 출력단과 연결된다.
인버터(25)의 입력단은 스위치(29)의 네 번째 입력단(29E4)과 시프트 레지스터(21)의 마지막 비트(21d) 및 첫 번째 XNOR(26)의 두 번째 입력단과 연결된다.
두 번째 XNOR(22)의 반전(inverting) 출력단은 스위치(29)의 첫 번째 입력단(29E1)과 연결된다. 세 번째 XNOR(23)의 반전 출력단은 스위치(29)의 두 번째 입력단(29E2)과 연결된다. 네 번째 XNOR(24)의 반전 출력단은 스위치(29)의 세 번째 입력단(29E3)과 연결된다.
FSM(20)는 회로의 두 번째 접속(L)과 연결된 입력단(20P)를 갖는다. 상기 입력단를 매개로 시간적인 발생과 출력신호의 기간은 프로그래밍될 수 있다. 업/다운 카운터(7)는 사전 조절 입력단(7V)을 가지며, 상기 사전 조절 입력단을 매개로 업/다운 카운터(7)의 카운터 상태는 프리셋팅(presetting)이 가능하다. 상기 사전 조절 입력단은 회로의 두 번째 접속(L)과도 연결된다.
이하, 회로의 기능을 설명한다.
클록 신호 발생기(4)의 출력신호(4a)는 FSM(20)에 공급되며, 상기 FSM에는 회로의 작동에 필요한 클록 신호들(20a, 20b, 20c)이 발생된다. 회로의 작동에 필요한 클록 신호들의 변화가 필요한 한, 두 번째 접속(L)과 연결된 입력단(20P)을 통해 변경할 수 있다.
FSM(20)의 첫 번째 출력신호(20a)는 조절가능한 증폭기(16)를 통해 적외선 발신 다이오드(1)에 도달하며, 상기 발신 다이오드는 이로 인해 발생한 광펄스(1a)를 방출한다. 광펄스(1a)는 투명 디스크(17)를 통과하여 물체(3)에 의해 반사된다. 물체(3)에 의해 반사된 광펄스(3a)는 적외선 수신 다이오드(2)에 도달한다. 반사된 임펄스(3a)의 진폭은, 적외선 발신 다이오드(1) 또는 적외선 수신 다이오드(2)로부터 물체(3)의 간격에 좌우된다.
적외선 수신 다이오드(2)에 의해 수신된 광펄스(3a)는 그 안에서 펄스 형태의 신호전류(2a)를 야기한다. 펄스 형태의 신호전류(2a)를 통해 전류노드(12)에는 적합한 전압이 생긴다. 이러한 거의 구형파 전압은 증폭기(13)에 의해 증폭되어 저역통과여파기(14)에 의해 통합된다. 이렇게 함으로써 증폭기(13)에 의해 방출된 구형파 신호(13a)의 포지티브 진폭에서 저역통과여파기(14)의 출력단에는 삼각형 형태의 신호과정(14a)의 상승 에지가 생긴다.
저역통과여파기(14)의 출력신호(14a)는 비교기(5)에서 기준 전압원(30)의 역치 전압(30a)과 비교된다. 저역통과여파기(14)의 출력신호(14a)의 수치가 역치 전압(30a)을 초과하면, 비교기(5)는 스위칭한다. 이렇게 함으로써 그 출력단에는 포지티브 신호(5a)가 접한다.
포지티브 신호(5a)를 토대로 플립플롭(8)의 출력단(8A)은 FSM(20)의 두 번째 출력신호(20b)의 바로 다음번 상승 에지에서 포지티브가 된다. 플립플롭(8)의 포지티브 출력신호(8a)에 의해, 업/다운 카운터(7)의 카운트 방향은 올라간다. 이렇게 함으로써 업/다운 카운터(7)의 출력신호(7a)는 AND 요소(27)에 의해 방출된 출력신 호(27a)의 바로 다음번 포지티브 에지에서 한 수치만큼 올라간다.
업/다운 카운터(7)의 출력신호(7a)는 조절가능한 증폭기(6)에서 특정 증폭을 조절한다. 이렇게 함으로써 조절가능한 전류공급원(9)으로 특정 전류(9e)가 흐른다. 전류(9e)는 증폭기(13)에 의해 증폭된 적은 편차를 제외하고 적외선 수신 다이오드(2)의 신호전류(2a)를 완전히 보정하도록 선택된다. 이로 인해, 적외선 수신 다이오드(2)의 특징의 변화는 동일한 방식으로 높은 진폭 및 적은 진폭을 가진 신호에 대해 정지 신호에서도 영향을 끼친다.
FSM(20)의 첫 번째 출력신호(20a)의 펄스가 끝난 후, 적외선 발신 다이오드(1)는 더 이상 빛을 방출하지 않는다. 따라서, 적외선 수신 다이오드(2)는 더 이상 신호를 받지 않는다. 이렇게 함으로써, 결과적으로 저역통과여파기(14)에는 더 이상 전압이 접하지 않는다. 따라서, 첫 번째 저역통과여파기(14)의 출력신호(14a)는 그 방향을 바꾼다. 즉, 삼각형의 네가티브 에지가 시작한다. 저역통과여파기(14)의 출력신호(14a)가 역치(30a)를 초과하면, 비교기(5)의 출력전압(5a)은 0이 된다.
업/다운 카운터(7)의 출력신호(7a)의 상승을 통해, 적외선 발신 다이오드(1) 또는 적외선 수신 다이오드(2)로부터 물체(3)의 변하지 않은 간격에서 신호전류(2a)의 과잉보정이 생긴다. 이렇게 함으로써, 적외선 수신 다이오드(2)에 의해 수신된 바로 다음번 광펄스에서 전류흐름은 임피던스(10)에 의해 방향을 바꾼다. 이렇게 함으로써 전류노드(12)에 존재하는 전압은 작업 포인트(operating point)에 대해서 다른 싸인(sign)을 받는다. 이러한 전압은 증폭기(13)에 의해 증폭되어 저 역통과여파기(14)에 통합된다. 이렇게 함으로써 저역통과여파기(14)의 삼각형 형태의 출력신호(14a)는 네가티브 에지를 갖는다. 첫 번째 저역통과여파기(14)의 출력신호(14a)의 전압과정이 역치 전압(30a)의 아래에 있자마자, 비교기(5)의 출력신호(5a)는 0이다. 이로 인해 플립플롭(8)의 입력단(8E)에 접한 신호가 첫 번째 플립플롭(8)의 스위칭 임계치의 아래에 있기 때문에, 첫 번째 플립플롭(8)의 출력단(8A)은 FSM(20)의 두 번째 출력신호(20b)가 임펄스를 가지면 0이 된다. 이로 인해 업/다운 카운터(7)의 카운트 방향 입력단에 있는 신호(8a)는 0이기 때문에, 업/다운 카운터(7)의 출력신호(7a)는 FSM(20)의 두 번째 출력신호가 임펄스를 가지면 한 수치만큼 낮아진다.
업/다운 카운터(7)의 출력신호(7a)가 낮아짐으로써, 적외선 발신 다이오드(1) 또는 적외선 수신 다이오드(2)로부터 물체(3)의 변하지 않은 간격에서 신호전류(2a)는 다시 과소보정된다. 따라서, 임피던스(10)를 통한 전류흐름은 작업 포인트(operationg point)에 대해서 다시 그 방향을 바꾼다. 즉, 먼저 흘렀던 방향으로 다시 흐른다. 이로 인해, 전류노드(12)에는 작업 포인트에 대해서 포지티브 진폭을 가진 구형파 전압이 접한다. 이렇게 함으로써 첫 번째 저역통과여파기(14)의 출력단에서 포지티브 에지를 가진 삼각형 형태의 신호과정이 다시 생긴다.
상기 기재된 과정은 적외선 발신 다이오드(1) 또는 적외선 수신 다이오드(2)로부터 물체(3)의 변하지 않은 간격에서 계속해서 반복된다. 즉, 업/다운 카운터(7)의 출력신호(7a)는 특정 수치만큼 변동된다.
상기 기재된 기능은 도 2에 도시된 회로의 기능에 일치한다.
적외선 수신 다이오드(2)에 의해 수신된 신호(3a)의 진폭의 큰 변화시 도 5에 도시된 회로의 작용방식은 도 6에 도시된 신호과정을 통해 설명된다.
도 6에 기재된 신호과정에서 간격(10)에서 조절가능한 전류공급원(9)의 전류(9e)를 통해 적외선 수신 다이오드(2)의 신호전류(2a)의 과잉보정이 존속한다. 이로 인해 저역통과여파기(14)의 입력단에는 네가티브 구형파 신호(13a, square-wave signal)가 접한다. 이러한 점은 저역통과여파기(14)의 출력신호(14a)가 네가티브 에지를 갖도록 한다. FSM(20)의 첫 번째 출력신호(20a)의 펄스기간과 저역통과여파기(14)의 입력단에 접한 구형파 신호(13a)의 종료 바로 전에, 저역통과여파기(14)의 출력신호(14a)는 기준 전압원(30)의 역치 전압(30a)의 수치에 미달한다. 이로 인해, 비교기(5)의 출력신호(5a)는 0이 된다. 이러한 점은 저역통과여파기(14)의 출력신호(14a)의 에지의 방향이 바뀌도록 한다.
저역통과여파기(14)의 출력신호(14a)는 적외선 수신 다이오드(2)에 의해 수신된 주변 빛(ambient light)을 토대로 맞춰지는 수치에 도달할 때까지 상승한다. 지수함수(exponential function)에 따라 상승이 생길지라도, 상승은 도 6에 삼각형의 상승 에지로서 도시되어 있다. 기준 전압공급(30)의 역치 전압(30a)의 초과 후, 비교기(5)의 출력신호(5a)는 포지티브가 된다. 비교기(5)의 출력신호(5a)는 저역통과여파기(14)의 출력신호(14a)가 다시 기준 전압공급(30)의 역치 전압(30a) 아래에 있을 때까지 포지티브로 머문다. 이것은 적외선 수신 다이오드(2)가 바로 다음번 광펄스(3a)를 받을 때(간격(11))의 경우이다. 왜냐하면 전류공급원(9)의 신호(9e)에 의해 출력신호(2a)의 아직 존재하는 과잉보정에 의해 증폭기(13)의 출력신호(13a)가 네가티브이기 때문이다. 이렇게 함으로써 저역통과여파기(14)의 출력신호(14a)는 네가티브 에지의 시작을 갖는다.
간격(11)에서 적외선 수신 다이오드(2)로부터 물체(3)의 간격은 커진다. 이렇게 함으로써 적외선 수신 다이오드(2)에서 방출된 신호(2a)의 진폭은 현저히 감소되며, 조절가능한 전류공급원(9)의 전류(9e)를 통해 적외선 수신 다이오드(2)의 신호전류(2a)의 강한 과잉보정이 시작된다. 상대적으로 큰 과잉보정 때문에 저역통과여파기(14)의 출력신호(14a)의 에지는 가파르다. 이로 인해 저역통과여파기(14)의 출력신호(14a)는 광펄스(3a)가 발생한 직 후 기준 전압공급(30)의 역치 전압(30a)에 미달한다. 이러한 점은 비교기(5)의 출력신호(5a)가 광펄스(3a)가 발생한 직 후 0이 되도록 한다. 적외선 수신 다이오드(2)의 출력신호(2a)의 과잉보정이 크면 클수록, 저역통과여파기(14)의 출력신호(14a)는 더 빨리 기준 전압원(30)의 역치 전압(30a)에 미달하고, 비교기(5)의 출력신호(5a)는 더 길게 0이다. 적외선 수신 다이오드(2)의 출력신호(2a)의 과잉보정이 단지 적거나 또는 과소보정이 존재하면, 비교기의 출력신호(5a)는 과잉보정이 다시 존재하기까지 매우 길게 포지티브거나 중단없이 포지티브이다.
비교기(5)의 출력신호(5a)는 FSM(20)의 두 번째 출력신호(20b)를 매개로 탐색되고, 탐색의 결과는 시프트 레지스터(21)에 기재된다. 이때, 플립플롭(8)의 삽입은 중요하지 않다.
FSM(20)의 두 번째 출력신호(20b)는 네 개의 임펄스 연속으로 구성된다. 상기 네 개의 임펄스는 네 번째 임펄스가 각기 FSM(20)의 첫 번째 신호(20a)의 임펄스의 비탈진 에지가 등장하도록 시간상으로 발생한다. 이로 인해, FSM(20)의 두 번째 출력신호(20b)의 네 번째 임펄스는 각기 저역통과여파기(14)의 삼각형 형태의 출력신호(14a)의 꼭대기에 발생하며, FSM(20)의 두 번째 출력신호(20b)의 선행하는 세 개의 임펄스는 각기 저역통과여파기(14)의 출력신호(14a)의 상승하는 포지티브 에지 또는 네가티브 에지의 진행에서 발생하도록 한다.
적외선 수신 다이오드(2)의 출력신호(2a)의 큰 과잉보정 때문에 저역통과여파기(14)의 출력신호(14a)는 가파른 에지를 갖고, 이로 인해 비교기(5)는 적외선 수신 다이오드(2)에 의해 수신된 광펄스(3)가 발생한 직 후 스위칭하기 때문에, 시프트 레지스터(21)의 입력단(21E)은 FSM(20)의 두 번째 출력신호(20b)의 첫 번째 임펄스에서만 포지티브이다. 이렇게 함으로써, 시프트 레지스터(21)의 첫 번째(오른쪽) 비트(21a) 만이 1이고 나머지 비트(21b, 21c, 21d)는 0이다. 첫 번째 XNOR(26)에서 FSM(20)의 세 번째 출력신호(20c)의 임펄스의 클록에서 스위치(29)를 매개로 실시된 비트의 비교에 의하면, 스위치(29)의 첫 번째 위치에서는(첫 번째 입력단(29E1)은 출력단(29A)과 연결됨) 첫 번째 XNOR(26)의 출력신호(26a)는 0이고, 스위치(29)의 두 번째 위치에서는(두 번째 입력단(29E2)은 출력단(29A)과 연결됨) 1이고, 스위치(29)의 세 번째 위치에서는(세 번째 입력단(29E3)은 출력단(29A)과 연결됨) 1이고, 스위치(29)의 네 번째 위치에서는(네 번째 입력단(21E4)은 출력 단(29A)과 연결됨) 1이 된다.
AND 요소(27)에서 첫 번째 XNOR(26)의 출력신호(26a)는, FSM(20)의 세 번째 출력신호(20c)가 통과되거나 또는 폐쇄되도록 하기 때문에, AND 요소(27)의 출력신호(27a)는 FSM(20)의 세 번째 출력신호(20c)의 마지막 세 번째 임펄스를 갖는다. 따라서, 업/다운 카운터(7)는 세 개의 임펄스를 카운트한다. 이렇게 함으로써 그 출력신호(7a)는 세 개의 수치만큼 내려간다. 이러한 점은 조절가능한 증폭기(6)의 증폭이 업/다운 카운터(7)의 출력신호(7a)가 한 수치만큼 변할 때의 경우보다 보다 강하게 변하도록 한다. 이로 인해, 적외선 수신 다이오드(2)의 출력신호(2a)의 과잉보정도 더욱 강하게 감소한다.
적외선 수신 다이오드(2)의 출력신호(2a)의 감소된 과잉보정을 통해, 저역통과여파기(14)에 접한 구형파 신호(13a)의 진폭도 더욱 작다. 이로 인해 저역통과여파기(14)의 출력신호(14a)의 에지는 보다 적은 경사를 갖는다. 보다 적은 경사는 기준 전압(30)의 역치가 FSM(20)의 첫 번째 출력신호(20a)의 발생 직후에 더 이상 미달되지 않고 약간 지연되도록 한다. 따라서, 비교기(5)의 출력신호(5a)는 보다 오랫동안 포지티브이다. 이로 인해 FSM(20)의 두 번째 출력신호(21b)의 바로 다음번 임펄스 연속(간격 I3)의 발생시 수치 1 1 0 0이 시프트 레지스터(21)에 기재된다.
이로 인해, 시프트 레지스터(21)의 왼쪽 비트(21d)를 가진 시프트 레지스터(21)의 비트(21a, 21b, 21c, 21d)의 첫 번째 XNOR(26)에서 FSM(20)의 세 번째 출 력신호(20c)의 간격(I3)에서 발생하는 임펄스 연속에서의 비교에 의하면, 스위치(29)의 첫 번째 위치에서(첫 번째 입력단(29E1)은 출력단(29A)과 연결됨) 첫 번째 XNOR(26)의 출력신호(26a)는 0이고, 스위치(29)의 두 번째 위치에서는(두 번째 입력단(29E2)은 출력단(29A)과 연결됨) 0이고, 스위치(29)의 세 번째 위치에서는(세 번째 입력단(29E3)은 출력단(29A)과 연결됨) 1이고, 스위치(29)의 네 번째 위치에서는(네 번째 입력단(29E4)은 출력단(29A)과 연결됨) 1이 된다.
이로 인해 업/다운 카운터(7)의 입력단(7T)에는 두 개의 임펄스가 도달한다. 이로 인해 업/다운 카운터(7)의 출력신호(7a)는 두 수치만큼 감소한다. 이러한 점은 적외선 수신 다이오드(2)의 출력신호(2a)에서 보정 신호(9e)의 조정이 개선되도록 한다. 왜냐하면 업/다운 카운터(7)의 출력신호(7a)가 한 수치만큼 감소할 때보다는 크지만, 업/다운 카운터97)의 출력신호(7a)가 세 수치만큼 감소할 때보다는 적기 때문이다.
업/다운 카운터(7)의 출력신호(7a)의 두 수치만큼의 마지막 감소에 의해, 여전히 존재하는 과잉보정은 다시 한번 감소되었기 때문에, 저역통과여파기(14)에 접한 구형파 신호(13a)의 진폭은 아직 네가티브이지만 더 이상 매우 크지는 않다. 이러한 점은 저역통과여파기(14)의 출력신호(14a)의 에지가 매우 적은 경사를 갖도록 한다. 이러한 점은 비교 전압(30a)의 역치(50a)가 FSM(20)의 첫 번째 출력신호(20a)의 구형파 임펄스가 끝나기 바로 전에 미달되도록 한다. 따라서, 비교기(5) 의 출력신호(5a)는 매우 오랫동안 포지티브이다. 이로 인해, FSM(20)의 두 번째 출력신호(21b)의 바로 다음번 임펄스 연속(간격 I4)의 발생시 수치 1 1 1 0이 시프트 레지스터(21)로 기재된다.
이로 인해, 시프트 레지스터(21)의 왼쪽 비트(21d)를 가진 시프트 레지스터(21)의 비트(21a, 21b, 21c, 21d)의 첫 번째 XNOR(26)에서 FSM(20)의 세 번째 출력신호(20c)의 간격(I3)에서 발생하는 임펄스 연속에서의 비교에 의하면, 스위치(29)의 첫 번째 위치에서(첫 번째 입력단(29E1)은 출력단(29A)과 연결됨) 첫 번째 XNOR(26)의 출력신호(26a)는 0이고, 스위치(29)의 두 번째 위치에서는(두 번째 입력단(29E2)은 출력단(29A)과 연결됨) 0이고, 스위치(29)의 세 번째 위치에서는(세 번째 입력단(29E3)은 출력단(29A)과 연결됨) 0이고, 스위치(29)의 네 번째 위치에서는(네 번째 입력단(29E4)은 출력단(29A)과 연결됨) 1이 된다.
이로 인해, 업/다운 카운터(7)의 입력단(7T)에는 임펄스가 도달한다. 이렇게 함으로써, 업/다운 카운터(7)의 출력신호(7a)는 한 수치만큼 감소한다. 이러한 점은 조절가능한 전류공급원(9)의 전류(9E)를 통해 적외선 수신 다이오드(2)의 출력신호(2a)가 더 이상 과잉보정되지 않고 과소보정되도록 한다.
이렇게 함으로써, 증폭기(13)의 출력신호(13a)는 포지티브 진폭을 갖는다. 따라서, 저역통과여파기(14)의 출력신호(14a)는 포지티브 에지를 갖는다. 이렇게 함으로써 비교 전압원(30)의 역치(30a)는 더 이상 미달되지 않는다. 따라서, 비교 기(5)의 출력신호(5a)는 끊임없이 포지티브이다. 따라서, FSM(20)의 두 번째 출력신호(21b)의 바로 다음번 임펄스 연속(간격 I5)의 발생시 수치 1 1 1 1 이 시프트 레지스터에 기재된다.
시프트 레지스터(21)의 네 번째 비트(21d)가 1이기 때문에, 두 번째 XNOR(22)의 아래 입력단과 세 번째 XNOR(23)의 아래 입력단과 네 번째 XNOR(24)의 아래 입력단에는 0이 놓인다. 이러한 점은 XNOR의 각 윗 입력단에 놓인 신호가 반전되도록 한다. 따라서, 스위치(29)의 첫 번째 입력단(29E1)에는 0이 놓이고, 두 번째 입력단(29E2)에는 0이 놓이고, 세 번째 입력단(29E3)에는 0이 놓이고, 네 번째 입력단(29E4)에는 1이 놓인다. 이렇게 함으로써, FSM(20)의 세 번째 출력신호(20c)의 임펄스 연속 중에 스위치(29)의 첫 번째 위치에서(첫 번째 입력단(29E1)은 출력단(29A)과 연결됨) 첫 번째 XNOR(26)의 출력신호(26a)는 0이고, 스위치(29)의 두 번째 위치에서는(두 번째 입력단(29E2)은 출력단(29A)과 연결됨) 0이고, 스위치(29)의 세 번째 위치에서는(세 번째 입력단(29E3)은 출력단(29A)과 연결됨) 0이고, 스위치(29)의 네 번째 위치에서는(네 번째 입력단(29E4)은 출력단(29A)과 연결됨) 0이다.
이렇게 함으로써, 업/다운 카운터(7)의 입력단(7T)에는 간격(Is) 동안 임펄스가 도달한다. 이렇게 함으로써, 업/다운 카운터(7)의 출력신호(7a)는 한 수치만큼 상승한다. 왜냐하면 플립플롭(8)의 출력신호(8a)는 1이기 때문이다. 이러한 점 은 적외선 수신 다이오드(2)의 출력신호(2a)가 조절가능한 전류공급원(9)의 전류(9e)를 통해 다시 과잉보정되도록 한다. 따라서, 업/다운 카운터(7)의 출력신호(7a)는 한 수치만큼 변동이 있다. 카운터가 정적인 상태에서 변동이 없고 고정되어 있으면, 예를 들면 시프트 레지스터(21)의 양 왼쪽 비트(21c와 21d)는 카운팅 기준으로서(이하, 설명되는 바와 같이) 동원될 수 있다. 비트 연속 0 0 또는 1 1은 카운터 상태를 변하게 하지 않는다. 비트 연속 0 1은 카운터 상태를 내리고, 비트 연속 1 0은 카운터 상태를 올린다.
회로의 출력단(A)에는 업/다운 카운터(7)의 출력신호(7a)가 접하기 때문에, 이 접속에서는 투명 플레이트(17)로부터 물체(3)의 간격을 위한 척도가 감소될 수 있다. 이에 반해 첫 번째 접속(A')에서는 스위치(29)의 출력신호(29a)가 놓인다. 상기 신호는 물체(3)의 간격 변화를 위한 척도이다. 따라서, 첫 번째 접속(A')에서 속도를 위한 척도가 감소할 수 있다. 상기 속도로 물체(3)는 투명 플레이트(17)에 대해 움직인다. 회로의 두 번째 접속(L)을 매개로 한편으론 FSM(20)가 프로그래밍될 수 있다. 다른 한편으론, 두 번째 접속(L)을 매개로 업/다운 카운터(7)의 카운터 상태는 프리셋팅(presetting)이 가능하다.

Claims (8)

  1. 동기신호(1a';1a)를 방출하기 위해 클록 신호 발생기(4';4)와 연결된 적어도 하나의 방사 송신기(1';1)와, 상기 방사 송신기(1';1)에 의해 방출되고 물체(3';3)에 의해 반사된 방사 펄스(1a';1a)를 수신하는 적어도 하나의 방사 수신기(2';2)와, 클록 신호 발생기(4';4)와 연결된 신호 입력단(6E';6E) 및 방사 수신기(2';2)가 제공하는 출력 신호의 세기를 조절하는 조절가능한 전류공급원(9)에 연결된 신호 출력단(6A';6A)을 포함하는 조절가능한 증폭기(6';6)를 포함하는, 물체(3';3)에 의해 반사되는 광신호(3a';3a)를 분석하는 회로에 있어서,
    상기 방사 수신기(2';2)의 출력신호 펄스(2a';2a)와 조절가능한 증폭기(6';6)의 기준신호 펄스(6a';6a)를 비교하는 비교기(5';5)를 더 포함하고, 상기 기준신호 펄스(6a';6a)의 진폭은 비교기(5';5)의 출력신호(5a';5a)에 따라 달라지고, 상기 기준신호 펄스(6a';6a)는 상기 조절가능한 증폭기 내에서 발생하며 또한 방사 수신기(2';2)에 의해 수신된 광신호(3a';3a)와 동시에 발생하고, 상기 방사 수신기(2';2)의 출력신호 펄스(2a';2a)는 회로에서 분석하기 전에 각각의 내부 기준신호 펄스(6a';6a)에 의하여 보정되는 것을 특징으로 하는 회로.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 증폭기의 조절 입력단(6S';6S)은 컨트롤러(7';7,8)의 출력단(7A';7A)과 연결되고, 상기 컨트롤러의 입력단(7E';7E)은 비교기(5';5)의 출력단(5A';5A)과 연결되는 것을 특징으로 하는 회로.
  3. 제1항에 있어서,
    상기 방사 수신기(2)에 대해 병렬로 임피던스(10)가 접속되고, 상기 임피던스의 커패시티는 방사 수신기(2)의 커패시티의 몇 배에 달하고, 상기 임피던스의 옴 저항은 방사 수신기(2)의 옴 저항의 일부(fraction)에 해당하는 것을 특징으로 하는 회로.
  4. 제2항에 있어서,
    상기 조절가능한 증폭기(6)는 디지털 조절 입력단(6S)을 가지며, 상기 컨트롤러(7,8)는 업/다운 카운터(7)를 가지며, 상기 업/다운 카운터의 카운트 방향 입력단(7E)은 플립플롭(8)의 출력단(8A)과 연결되고, 상기 플립플롭의 셋/리셋 입력단(8E)은 비교기(5)의 출력단(5A)과 연결되며, 플립플롭(8)의 클록 입력단(8T)과 카운터(7)의 클록 입력단(7T)은 클록 신호 발생기(4)와 연결된 것을 특징으로 하는 회로.
  5. 제4항에 있어서,
    상기 카운터(7)는 방사 송신기(1a';1a)의 동기신호의 사이클 동안 방사 수신기(2';2)의 출력신호 펄스(2a';2a)의 진폭의 변화에 따라 여러 개의 카운팅 클록을 수신하는 것을 특징으로 하는 회로.
  6. 제5항에 있어서,
    상기 카운터(7)는 특정 카운터 상태로 조절가능한 것을 특징으로 하는 회로.
  7. 삭제
  8. 삭제
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