DE2945115C2

DE2945115C2 - Mikrowellen-Bewegungsmelder

Info

Publication number: DE2945115C2
Application number: DE19792945115
Authority: DE
Inventors: Des Erfinders Auf Nennung Verzicht
Original assignee: Getronik Elektronische Geraete 3002 Wedemark De GmbH
Current assignee: Getronik Elektronische Geraete 3002 Wedemark De GmbH
Priority date: 1979-11-08
Filing date: 1979-11-08
Publication date: 1983-12-01
Also published as: FR2469718A1; BE886078A; DE2945115A1; NL8005885A

Description

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Die Erfindung betrifft einen Mikrowellen-Bewegungsmelder gemäß Oberbegriff des Anspruchs 1.

Einen solchen Bewegungsmelder zeigt die DD-PS 190 bei einer automatischen Steuerung für Fahrzeuge zum Verhindern von Zusammenstößen zwischen Fahrzeug und einem Hindernis. Ein Diskriminator wird durch ein Gatter geöffnet, wenn die Ausgangssignale beider Kanäle um +90° außer Phase sind, d. h. wenn die Doppler-Signale einer Abstandsverringerung entsprechen. Der Diskriminator wird durch das Gatter gesperrt wenn die Ausgangssignale beider Kanäle um —90° außer Phase sind, d h. wenn die Doppler-Signale einer Abstandsvergrößerung entsprechen. Das eine Abstandsverringerung anzeigende Gleichstromsignal eines dem Diskriminator nachgeschalteten Detektors wird einem Gatter und einer Summierschaltung zugeführt, die vom Gatter nur dann aktiviert wird, wenn am Ausgang des Detektors ein Gleichstromsignal vorhanden ist. Der Summierschaltung wird ferner ein der Geschwindigkeit der Abstandsverringerung oder der Abständsvergrößerung proportionales Signal zugeführt Die Geschwindigkeit wird aus der Amplitude der Doppler-Frequenzsignale bestimmt. Das Ausgangssignal der Summierschaltung ist somit eine Funktion der Geschwindigkeit der Abstandsverringerung, des Abstandes und der Momentangeschwindigkeit Bei diesem bekannten Bewegungsmelder werden somit Abstandsvergrößerungen zum Hindernis anzeigende Signale nicht ausgewertet. Es werden lediglich solche Signale zur Steuerung ausgenutzt, die einen bestimmten »Abstand« und das »Annähern« anzeigen. Die Verwendung solcher Signale beispielsweise zum öffnen und Schließen von Türen ist nicht zufriedenstellend, weil geeignete Schwellwerte, insbesondere für den Schließvorgang festgelegt werden müssen, die stets einen gewissen Sicherheitszuschlag erfordern. Hierdurch entsteht eine nachteilige Trägheit der Steuerung, was beispielsweise bei der erwähnten Anwendung zur Betätigung von Türanlagen den Nachteil hat, daß größere Türöffnungszeiten entstehen.

In der Veröffentlichung »Mikrowellen im Dienst der Sicherheit« in der Zeitschrift »nachrichten elektronik« (1978), S. 303-306, wird der Einsatz von nach dem Doppler-Prinzip mit Mikrowellen arbeitender Geräte zur dreidimensionalen Überwachung sowohl von Innenräumen als auch von Freigelände nach grundsätzlichen Gesichtspunkten beschrieben. Es wird auch die Möglichkeit einer Verwendung als Steueranlagen z. B. für Türsteueranlagen erwähnt. Es finden sich in dieser Veröffentlichung aber keine genaueren, nachvollziehbaren Beschreibungen der Geräte oder Anlagen.

Die Aufgabe der vorliegenden Erfindung besteht darin, einen Mikrowellen-Bewegungsmelder gemäß Oberbegriff des Anspruchs 1 so auszubilden, daß eine schnellere Steuerung von in Abhängigkeit von Objektbewegungen und Objektabstand betätigbaren Anlagen erzielbar ist.

Diese Aufgabe wird durch die im Kennzeichen des Anspruchs 1 angegebene Ausbildung gelöst.

Durch die erfindungsgemäße Ausbildung wird auch ein eine Abstandsvergrößerung zum Objekt anzeigendes Signal ausgewertet und ein entsprechendes Steuersignal durch logische Verknüpfung gewonnen. Dieses eine Abstandsvergrößerung anzeigende Steuersignal kann unmittelbar zur Steuerung ausgenutzt werden. Das Festlegen von Abstandsschwellwerten und das »Abwarten« einer Schwellwertüberschreitung ist nicht mehr notwendig. Dies ist besonders vorteilhaft beim Einsatz als Türsteueranlage, weil die Türöffnungszeigen wesentlich verkürzt werden können. Im Gegensatz zu der bekannten Steuerung nach der DD-PS 78 190 braucht durch die erfindungsgemäße Ausbildung nicht mehr das Signal »Abstand« ausgewertet zu werden. Sobald das Signal »Abstandsvergrößerung« erkannt wird, kann nach einem vorhergegangenen öffnen der Tür sofort wieder geschlossen werden.

Vorteilhafte und zweckmäßige Weiterbildungen der erfindungsgemäßen Aufgabenlösung sind in den Unteransprüchen gekennzeichnet.

Die Erfindung soll nun anhand eines in dt r Zeichnung dargestellten Ausführungsbeispieles näher erläutert werden.

Die Zeichnung zeigt ein Blockschaltbild, wobei lediglich der Teil des Mikrowellen- Bewegimgsmelders genauer dargestellt ist der den Empfängern nacngeschaltet ist. Der genaue Aufbau des Sende- und Empfangsgerätes, das vorzugsweise als Radargerät ausgebildet ist, sowie der Verlauf der ausgestrahlten und am Ziel bzw. an einer Person reflektierten Strahlen sind im Stand der Technik wohlbekannt und werden daher als bekannt vorausgesetzt.

Das Empfangsgerät weist vorliegend zwei Empfänger 2 und 4 auf, die zusammen mit dem Sendegerät (nicht dai gestellt) und der in bekannter Weise als Sende- und Empfangsantenne ausgebildeten einzige.i Antenne (nicht dargestellt) zu einem einzigen kompakten Gerät zusammengefaßt sind (nicht dargestellt). Die Empfänger 2 und 4 weisen in an sich bekannter Weise als wesentliche Bauteile Dioden auf, in denen ein Bezugssignal mit der Sendefrequenz und das am Ziel oder der Person reflektierte Signal gemischt werden.

Die Empfänger 2 und 4 sind mit unterschiedlichen Abständen zum Sendegerät angeordnet (nicht dargestellt), so daß sowohl die Bezugssignale als auch die reflektierten Signale an den Empfängern mit unterschiedlicher Phasenlage eintreffen. Die Ausgangssignale der Empfänger sind in der Frequenz und Amplitude gleich. Die Empfänger 2 und 4 sind nun beispielsweise so angeordnet, daß das Signal des Empfängers 4 dem Signal des Empfängers 2 um die Phase Θ (beispielsweise 70°) voreilt, wenn sich eine Person dem Gerät nähert. Entfernt sich eine Person von dem Gerät, so eilt das Signal des Empfängers 2 dem des Empfängers 4 um die Phase© vor.

Die Ausgangssignale der Empfänger 2 und 4 werden zunächst in Vorverstärkern 6 und 8 verstärkt (beispielsweise um 4OdB) und werden danach in Verstärkern 8 und 10 weiter verstärkt (beispielsweise um 7OdB). Den Verstärkern 10 und 12 sind Impulsformer 14 und 16 nachgeschaltet, an deren Ausgängen Rechteckspannungen konstanter Amplitude anstehen. Diese Rechtecksignale werden in einem Phasenvergleich^ 18 verarbeitet, der zwei Ausgänge 20 und 22 aufweist. Am Ausgang 20 steht ein Rechiecksignal an, wenn sich das Ziel bzw. eine Person dem Gerät nähen. Am Ausgang 22 steht ein Rechtecksignal an, wenn sich das Ziel bzw. die Person vom Gerät entfernt. Bewegt sich das Ziel bzw. die Person quer zum Gerät, stehen an den Ausgängen 20 und 22 abwechselnd in kurzer Reihenfolge R^chtecksignale an.

Die Ausgangssignale des Phasenvergleichers 18 werden Gleichrichtern 24 und 26 zugeführt, an die sich /?C-Glieder 28 und 30 (Tiefpässe) und Schmitt-Trigger 32 und 34 anschließen.

Das vorverstärkte Ausgangssignal des Empfängers 4 wird über eine Leitung 36 ferner auf einen einstellbaren Verstärker 38 (Verstärkung z. B. 0—35 dB) gegeben. Auf den einstellbaren Verstärker folgen ein Gleichrichter 40 und ein RC-C\\ed 42 (Tiefpaß). An diesem Punkt

steht eine der Eingangsspannung proportionale Gleichspannung (nicht dargestellt) an. An das ÄC-Glied ist ein Schmitt-Trigger 44 angeschlossen, der als Schwellwertschalter ausgebildet ist Übersteigt die Gleichspannung einen bestimmten Wert (Schwellwert), schaltet der Schmitt-Trigger 44 durch. Dies ist der Fall, wenn sich das Ziel bzw. die Person dem Gerät auf eine bestimmte Entfernung genähert hat

Auch die Schmitt-Trigger 32 und 34 sind vorzugsweise als Schwellwertschalter ausgebildet.

An den Ausgängen 46 und 50 der Schmitt-Trigger 32 und 44 stehen Signale an, wenn sich das Ziel bzw. die Person dem Gerät nähert. An den Ausgängen 48 und 50 der Schmitt-Trigger 34 und 44 stehen Signale an, wenn sich das Ziel bzw. die Person vom Gerät entfernt. Bewegt sich das Ziel bzw. die Person quer zum Bewegungsmeldegerät, so stehen an sämtlichen Ausgängen derSchmitt-Trigger^,34 und44Signale an.

Die Ausgangssignalöä^er^hmitt-Trigger 32, 34 und 44 sind in einer logischen Schaltung 52 miteinander verknüpft.

Die Ausgänge 46 und 48 sind an ein Exclusiv-ODER-Gatter 54 gelegt Die Ausgänge 46 und 50 sind an ein UND-Gatter 56 und die Ausgänge 48 und 50 an ein UND-Gatter 58 gelegt. Außerdem sind die Ausgänge des Exclusiv-ODER-Gatters 54 und des UND-Gatters 56 in einem UND-Gatter 60 verknüpft.

Durch diese Verknüpfung der Ausgangssignale der Schmitt-Trigger 32,34 und 44 stehen an den Ausgängen 62, 64 und 66 der UND-Gatter 56, 58 und 60 unter folgenden Voraussetzungen Ausgangssignale an:

— Am Ausgang 62, wenn an den Ausgängen 46 und 50 Signale mit Hochpegel anstehen,

— am Ausgang 64, wenn an den Ausgängen 48 und 50 Signale mit Hochpegel anstehen, und

— am Ausgang 66, wenn an den Ausgängen des Exclusiv-ODER-Gatters 54 und des UND-Gatters 56 Signale mit Hochpegel anstehen.

Am Ausgang des Exclusiv-ODER-Gatters 54 ist nur dann ein Signal mit Hochpegel vorhanden, wenn entweder am Ausgang 46 oder am Ausgang 48 Signale mit Hochpegel anstehen. Wenn beide Ausgänge 46 und 48 Signale mit Hochpegel sind, was z. B. bei einer Querbewegung der Fall sein kann, steht am Ausgang des Exclusiv-ODER-Gatters 54 ein Signal mit Niedrigpegel an.

Durch die logische Schaltung 52 wird somit nicht nur die Bewegung des Zieles bzw. der Person, sondern auch die Bewegungsrichtung eindeutig erkannt, wenn sich das Ziel bzw. die Person auf das G erät zubewegt.

Soll zusätzlich auch noch eindeutig Bewegung und Richtung erkannt werden, wenn sich das Ziel bzw. die Person vom Gerät wegbewegt, so sind der Ausgang des Exclusiv-ODER-Gatters 54 und der Ausgang 64 des UND-Gatters 58 zusätzlich in einem UND-Gatter zu verknüpfen, wie dies in der Zeichnung gestrichelt eingezeichnet ist (LJND-Gatter 63).

Das oben beschriebene Bewegungsmeldegerät kann vorzüglich zum selbsttätigen öffnen und Schließen von Türen und auch als Warngerät eingesetzt werden.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

Claims

Patentansprüche:

I. Mikrowellen-Bewegungsmelder mit einem Sendegerät und einem Empfangsgerät, das über zwei mit unterschiedlichen Abständen zum Sendegerät angeordnete Empfänger von einem Ziel reflektierte Signale empfängt und daraus Dopplerfrequenzsignale in zwei getrennten Kanälen zur Verstärkung und Signalformung ableitet mit einem Phasenvergleicher, der die Phasenlage der Ausgangssignale beider Kanäle vergleicht und ein erstes Signal abgibt, wenn sich das Ziel dem Bewegungsmelder nähert, und ein zweites Signal abgibt, wenn sich das Ziel vom Bewegungsmelder entfernt, und mit einer Verknüpfungsschaltung, der ein aus einem der Kanäle abgeleitetes, der Entfernung zum Ziel proportionales Signal sowie das erste Ausgangssignal des Phasenvergleichers zugeführt werden, und die ein Ausgangssignal abgibt wenn diese beiden Signale gleichzeitig zugeführt werden, dadurch gekennzeichnet, daß das einer vorbestimmten Entfernung zum Ziel entsprechende Ausgangssignal des einen Kanals (4, 8) mit dem ersten, eine Abstandsverringerung zum Ziel anzeigenden Ausgangssignal des Phasenvergleichers (18) in einem ersten UND-Gatter (56) und zusätzlich mit dem zweiten, eine Abstandsvergrößerung zum Ziel anzeigenden Ausgangssignal des Phasenvergleichers (18) in einem zweiten UND-Gatter (58) verknüpft ist, und daß die beiden Ausgangssignale des Phasenvergleichers (18) an die Eingänge eines Exclusiv-ODER-Gatters (54) gelegt sind, dessen eines eine Querbewegung des Zieles zum Bewegungsmelder anzeigendes Ausgangssignal mit dem Ausgangssignal des ersten UND-Gatters (56) in einem dritten UND-Gatter (60) verknüpft ist.
2. Mikrowellen-Bewegungsmelder nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet daß das Ausgangssignal des einen Kanals (4, 8) vor der Verknüpfung auf eine Reihenschaltung aus einem -»o einstellbaren Vorverstärker (38), einem Gleichrichter (40), einem ÄC-Glied (Tiefpaß) (42) und einem als Schwellwertschalter ausgebildeten Schmitt-Trigger (44) gegeben wird.
3. Mikrowellen-Bewegungsmelder nach An-Spruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das erste Ausgangssignal des Phasenvergleichers (18) vor der Verknüpfung auf eine Reihenschaltung aus einem Gleichrichter (24), einem RC-G\\ed (Tiefpaß) (28) und einem als Schwellwertschalter ausgebildeten Schmitt-Trigger (32) und das zweite Ausgangssignal des Phasenvergleichers (18) vor der Verknüpfung auf eine Reihenschaltung aus einem Gleichrichter (26), einem WC-Glied (Tiefpaß) (30) und einem als Schwellwertschalter ausgebildeten Schmitt-Trigger (34) gegeben wird.