DE1199319B - Taktgeber zur Steuerung von Geber und Empfaenger eines Ultraschallgeraetes zur Feststellung von Fahrzeugen auf einer Fahrbahn - Google Patents

Description

• Taktgeber zur Steuerung von Geber und Empfänger eines Ultraschallgerätes zur Feststellung von Fahrzeugen auf einer Fahrbahn Die Erfindung bezieht sich auf einen Taktgeber der im Titel genannten Art. Derartige Taktgeber dienen der Erzeugung von periodisch aufeinanderfolgenden Impulsgruppen, bei denen die Einzelimpulse an getrennten Ausgängen abgreifbar sind. Diese Taktgeber bestehen aus der Kettenschaltung einzelner Transistoren, die über Widerstände und Kondensatoren miteinander gekoppelt sind. Die mit einer solchen Schaltung erzeugten Impulse besitzen zwar eine ausreichende Zeitgenauigkeit, jedoch ist ihre Flankensteilheit für die Feststellung von Fahrzeugen auf einer Fahrbahn mit Hilfe eines Ultraschallgerätes störend, da das Schaltspektrum in den Empfangsbereich des Ultraschallgerätes fällt und Fehlanzeigen auslösen kann.
• Das Ziel der Erfindung ist ein Taktgeber zur Steuerung des Sende- und Empfangsvorganges in einem Ultraschallgerät, das bei ausreichender Genauigkeit der Impulsintervalle eine geringe Flankensteilheit erzeugt und bei dem der Aufbau einer einzelnen Stufe der Kettenschaltung übersichtlicher und mit einem wesentlich geringeren Aufwand an Bauelementen gelöst ist. Im Gegensatz zu den bisher bekannten Taktgebern stößt sich der Taktgeber gemäß der Erfindung selbständig durch das Einschalten der Betriebsspannung an, während bisher die Impulsfolgen durch einen gesonderten Einschaltvorgang ausgelöst werden mußten.
• Erfindungsgemäß wird das dadurch erreicht, daß die Koppelglieder jeweils aus einem an die Betriebsstromquelle angeschlossenen Kollektorwiderstand des vorgeordneten Transistors, einem Kondensator, der zwischen den Kollektor des vorgeordneten Transistors und die Basis des nachgeordneten Transistors geschaltet ist, und einem Basiswiderstand des nachgeordneten Transistors, der über einen temperaturabhängigen und auf den Temperaturgang der Schallgeschwindigkeit abgestimmten Spannungsteiler an die Betriebsstromquelle angeschlossen ist, bestehen, so daß die einzelnen Transistoren bei eingeschalteter Betriebsstromquelle im Ruhezustand geöffnet sind und immer nur einer von ihnen vorübergehend gesperrt ist und daß ferner die Impulsausgänge zum Abgriff von Impulsen geringer Flankensteilheit an die lediglich den Kopplungskondensator enthaltende Schaltverbindung zwischen zwei Transistoren angeschlossen sind.
• Weitere Einzelheiten der Erfindung ergeben sich aus nachstehender Beschreibung der in der Zeichnung dargestellten Ausführungsbeispiele. Es zeigt Fig. 1 ein Schaltbild eines ersten Ausführungsbeispieles, F i g. 2 ein Impulsdiagramm und F i g. 3 ein zweites Ausführungsbeispiel eines Taktgebers.
• Beim Einschalten der Betriebsspannung U1 über den SchalterS wird der Taktgeber der Fig. 1 dadurch angestoßen, daß der Transistor, der als letzter durch den Einschaltevorgang leitend wird, die Impulsgabe einleitet. Es sei angenommen, daß Transistor T3 als letzter leitend wird. Da die Basisspannung des Transistors T 1 durch dessen Schwellwert annähernd Null war, wird sie beim Öffnen des Transistors T3 über den Kondensator C 1 positiv, und der Transistor T1 wird gesperrt. Anschließend entlädt sich der Kondensator C 1 wieder über den Widerstands1, so daß der Transistor T 1 nach einem durch die Zeitkonstante R 1 C 1 bestimmten Zeitintervall durch Minusspannung an der Basis geöffnet wird. Durch das Öffnen des Transistors T 1 erhält der folgende Transistor T2 über den Kondensator C2 eine positive Basisspannung und wird gesperrt.
• Durch die darauf folgende Entladung des Kondensators C 2 über den Widerstand R 2 wird auch dieser Transistor T2 nach einer durch die Zeitkonstante R 2 C 2 bestimmten Zeit wieder leitend und sperrt über den Kondensator C 3 in der beschriebenen Weise den Transistor T3, der nach einer Entladung des Kondensators C 3 über den Widerstand R 3 in der durch die Zeitkonstante R 3 C 3 bestimmten Zeit wieder leitend wird.
• Dieser Vorgang wiederholt sich fortlaufend in dieser zyklisch in sich geschlossenen Anordnung.
• Dabei entsteht an den Klemmen K1 bzw. K2 bzw.
• K 3 immer dann ein negativer Impuls, wenn der entsprechende Transistor T 1 bzw. T 2 bzw. T3 gerade gesperrt ist, so daß sich ein zeitlicher Verlauf der Impulse an den einzelnen Klemmen ergibt, wie er in F i g. 2 wiedergegeben ist. Es ist zu erkennen, daß das Ende des Impulses von der Dauer t 1 an der Klemme K1 den Beginn des Impulses an der Klemme K2 auslöst. Nach einer Impulsdauer t2 entsteht an der Klemme K3 ein Impuls von der Dauer t3. Mit dem Ende des Impulses an der Klemme K 3 wird ein erneuter Impuls von der Dauer t 1 an der Klemme K1 erzeugt.
• Das Diagramm der F i g. 2 gibt lediglich den Zeitablauf der Impuisgabe wieder, wobei keine Aussage über die Form der einzelnen Impulse gemacht werden soll. Es ist lediglich der Einfachheit halber die Rechteckform zugrunde gelegt worden. Wie jedoch bereits erwähnt, haben die tatsächlichen Impulse eine von F i g. 2 abweichende Form mit geringer Flankensteilheit. Diese geringe Flankensteilheit der Ausgangsimpulse wird dadurch erreicht, daß die Ausgangsklemmen jeweils an die Verbindungsleitung zwischen dem Kollektor eines Transistors und dem Kondensator der folgenden Schaltstufe angeschlossen sind. Jedem Ausgang ist somit der kapazitive Eingangswiderstand der nächsten Schaltstufe parallel geschaltet. so daß man die gewünschte Abflachung der Impulsflanken ohne zusätzlichen Aufwand erhält.
• Zur Erzielung einer größeren Flankensteilheit kann dann zwischen den Anschlußpunkt der Ausgangsklemme und den Kondensator ein ohmscher Widerstand eingeschleift werden.
• Die KondensatorenC1, C2 und C3 werden in den Impulspausen über die entsprechenden KollektorwiderständeR11, R21 und R 31 auf die Betriebsspannung U1 aufgeladen. Die Dauer der einzelnen Impulse tl, t2 und t3 ist jedoch nicht nur von den einzelnen Zeitkonstanten, sondern auch von der Spannung U2 abhängig. Diese Spannung U2 wird an einem Spannungsteiler, der aus einem Widerstand Wil und aus einem temperaturabhängigen Widerstand Wi2 gebildet ist, abgegriffen. Durch diese Temperaturabhängigkeit der zeitbestimmenden Spannung U2 wird erreicht, daß die Temperaturabhängigkeit der Schallgeschwindigkeit für ein Ultraschall-Echogerät kompensiert werden kann.
• Der Anschluß der Ultraschalleinrichtung an die Ausgangsklemmen des Taktgebers der F i g. 1 ist folgendermaßen durchzuführen. An die Ausgangsklemme K1 ist der Sender anzuschließen, der dann durch die an dieser Klemme entstehenden negativen Ausgangsimpulse getastet wird. Die Empfangseinrichtung ist derart an die AusgangsklemmeK3 anzuschließen, daß sie immer nur während der an dieser Klemme entstehenden Impulse eingeschaltet wird. Durch den gegenseitigen Abstand zwischen einem Impuls an der Klemme K1 und einem Impuls an der Klemme K 3 wird erreicht, daß Echos, die nicht von einem Fahrzeug oder von der Fahrbahn selbst herrühren, sondern durch Gegenstände in der Nähe des Ultraschallgebers hervorgerufen werden, unterdrückt werden. Diese Maßnahme ist deshalb von besonderer Wichtigkeit, weil die verwendeten Ultraschallgeber nicht nur in ihrer Hauptstrahlungsrichtung, sondern auch in Nebenrichtungen Energie abgeben. Da diese in Nebenrichtungen abgegebene Energie an sich schon schwach ist und außerdem die Echoenergie mit der vierten Potenz des zurückgelegten Weges abnimmt, ist sie nach einer gewissen Zeit für den Empfänger wirkungslos.
• Soll nun eine Impulsgruppe von mehr als drei Impulsen erzeugt werden, so ist die Anordnung der F i g. 1 durch Hinzufügen von gleichartigen Schaltstufen zu erweitern. Es ist jedoch dann nicht mehr sichergestellt, daß in dem durch den Einschaltvorgang erzielten Schaltzustand nur eine Schaltstufe in den Sperrzustand versetzt wird. Dies ist aber für eine ordnungsgemäße Funktion der Anordnung erforderlich. Um das Entstehen dieses unerwünschten Zustandes zu vermeiden, ist es zweckmäßig, die Anordnung gemäß Fig. 3 als offene Kette auszubilden.
• Zwangläufig muß dann eine Impulsquelle zum Anstoß dieser offenen Kette vorgesehen werden. Diese Impulsquelle besteht im Ausführungsbeispiel nach F i g. 3 in einer Erweiterung der ersten Schaltstufe zu einer astabilen Kippstufe bekannter Art, die aus dem Transistor TO, dessen Kollektorwiderstand R01, dem Widerstand RO, dem Kondensator Co und einem Widerstand R 12 sowie dem Widerstand RO 2, dem Kondensator C1, dem Transistor T 1, dessen Kollektorwiderstand R 11 und dem Widerstand R 1 besteht. Die Kippfrequenz dieser astabilen Kippstufe muß so klein sein, daß der Durchlauf der Kette zwischen den einzelnen Impulsen dieser ersten Kippstufe mit Sicherheit erfolgen kann. Die einzelnen Schaltstufen der Anordnung mit ihren Ausgängen K1 bis K4 sind denen der Fig. 1 gleich, so daß sich eine ins einzelne gehende Funktionsbeschreibung der Anordnung der Fig. 3 erübrigt. Die einzelnen Transistoren T1 bis T4 werden wiederum nacheinander dadurch in den Sperrzustand versetzt, daß der in der Kette vorangehende Transistor leitend wird.
• Die Kopplungskondensatoren C 1 bis C 4, die vor dem Öffnen des vorangehenden Transistors mit ihrem linken Belag negativ und mit ihrem rechten Belag auf Null-Potential aufgeladen waren, werden jeweils durch das Öffnen des vorangehenden Transistors mit ihrem linken Belag auf Null-Potential angehoben, so daß an ihrem rechten Belag ein positiver, den folgenden Transistor sperrender Impuls entsteht.
• Die Beschreibung des Erfindungsgegenstandes ist gemäß den Figuren auf die Verwendung von pnp-Transistoren abgestellt. Die Anordnung kann jedoch in bekannter Weise durch einfache Abänderung für Transistoren des npn-Typs umgestellt werden.

Claims (3)

1. Patentansprüche: 1. Taktgeber zur Steuerung von Geber und Empfänger eines Ultraschallgerätes zur Feststellung von Fahrzeugen auf einer Fahrbahn, der zum Zwecke der Erzeugung von periodisch aufeinanderfolgenden Impulsgruppen, deren Einzelimpulse an getrennten Ausgängen abgreifbar sind, aus einer Kettenschaltung einzelner Transistoren, die über aus Widerständen und Kondensatoren gebildeten Koppelglieder miteinander verbunden sind, besteht, dadurch gekennz ei eh ne t, daß die Koppelglieder jeweils aus einem an die Betriebsstromquelle (U1) angeschlossenen Kollektorwiderstand (R 11, R 21, R 31, R 41) des vorgeordneten Transistors, einem Kondensator (C1 bis C43 der zwischen den Kollektor des vorgeordneten Transistors und die Basis des nachgeordneten Transistors geschaltet ist, und einem Basiswiderstand (R1 bis R4) des nachgeordneten Transistors, der über einen temperaturabhängigen und auf dem Temperaturgang der Schallgeschwindigkeit abgestimmten Spannungsteiler (Wil, Wt2) an die Betriebsstromquelle (U1) angeschlossen ist, bestehen, so daß die einzelnen Transistoren (T1 bis T4) bei eingeschalteter Betriebsstromquelle im Ruhezustand geöffnet sind und immer nur einer von ihnen vorübergehend gesperrt ist und daß ferner die Impulsausgänge (K1 bis K4) zum Abgriff von Impulsen geringer Flankensteilheit an die lediglich den Kopplungskondensator enthaltende Schaltverbindung zwischen zwei Transistoren angeschlossen sind.
2. 2. Taktgeber nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß er als dreistufige, zyklisch in sich geschlossene Kettenschaltung ausgebildet ist, dergestalt, daß der Kollektor des letzten Tran- sistors (T3) über den Kondensator (C1) der ersten Stufe mit der Basis des ersten Transistors (T1) zusammengeschaltet ist.
3. 3. Taktgeber nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß er als mehrstufige offene Kette ausgebildet ist, deren erste Stufe als astabile Kippstufe ausgebildet ist, deren Impulsabstand größer als die Summe aller Impulszeiten der angeschlossenen Kette ist, so daß die Kette erst nach Abgabe des Impulses ihrer letzten Stufe neu angestoßen wird.

   In Betracht gezogene Druckschriften: Deutsche Auslegeschrift Nr. 1 047841.