DE3314784A1

DE3314784A1 - Schaltungsanordnung zur bewegungsmeldung

Info

Publication number: DE3314784A1
Application number: DE19833314784
Authority: DE
Inventors: Helmut Wertenauer
Original assignee: Hansa Metallwerke AG
Current assignee: Hansa Metallwerke AG
Priority date: 1983-04-23
Filing date: 1983-04-23
Publication date: 1984-10-25

Description

Schaltungsanordnung zur Bewegungsmeldung
Beschreibung Die Erfindung betrifft eine Schaltungsanordnung zur Bewegungsmeldung, insbesondere für Urinale und andere Sanitärarmaturen, mit einem nach dem Doppler-Prinzip arbeitenden, eine Sendediode und eine als Mischdiode arbeitende Empfangsdiode enthaltenden Mikrowellenmodul, das ein niederfrequentes Ausgangssignal abgibt; mit einer Auswertschaltung, welche die Nulldurchgänge des Ausgangssignals des Mikrowellenmoduls erfaßt und hieraus nach einer vorbestimmten Logik ein Ausgangssignal erzeugt; mit einer Treiberstufe, welche das Ausgangssignal der Auswärts schaltung empfängt und hiernach ein Stellglied betätigt. Eine derartige Schaltungsanordnung ist in der älteren Patentanmeldung P 32 10 985.7 beschrieben. Bei ihr wird das niederfrequente Ausgangs signal des Mikrowellenmoduls (bzw. dort zweier Mikrowellenmodulen) direkt bzw. über einen einfachen Verstärker der Auswertschaltung zugeführt. Diese im allgemeinen digital arbeitende Auswertschaltung erfaßt nun die Anzahl der Nulldurchgänge, die das Ausgangssignal der Mikrowellenschaltung erfährt. Aus dieser Anzahl der Nulldurchgänge läßt sich die Entfernung ermitteln, welche der vor dem Mikrowellenmodul stehende Benutzer der Anlage bzw. die überwachte Person oder der entsprechende Gegenstand durchführt.
Die natürliche Auflösungsgrenze dieser bekannten Schaltungsanordnung ist dabei auf eine Entfernung beschränkt, die dem Abstand zwischen zwei Nulldurchgängen des Ausgangssignales des Mikrowellenmoduls entspricht. In manchen Fällen, insbesondere auch bei Urinalanlagen, ist dieses Auflösevermögen jedoch unzureichend, insbesondere dann, wenn die Person oder dergleichen verhältnismäßig ruhig steht.
Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, eine Schaltunosanordnung der eingangs genannten Art derart auszubilden, daß das räumliche Auflösungsvermögen vergrößert wird, das heißt, die kleinste Bewegungsstrecke, die noch erfaßt werden kann, erheblich kleiner ist.
Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß zwischen den Mikrowellenmodul und die Auswertschaltung eine Frequenz-Vervielfachungsschaltung gelegt ist, welcher das Signal des Mikrowellenmoduls mit der Frequenz f zugeführt wird.und hieraus ein Signal erzeugt, dessen Frequenz f' ein Vielfaches der Frequenz des Ausgangssignales des Mikrowellenmoduls ist und das der Auswertschaltung als Eingangssignal zugeführt wird.
Durch die erfindungsgemäß vorgeschlagene Frequenzvervielfachung am Ausgangssignal des Mikrowellenmoduls wird erreicht, daß die Anzahl der Nulldurchgänge um ein entsprechendes Vielfaches ansteigt. Hierdurch kann nicht nur die Auswertschaltung sehr viel feinfühliger arbeiten; es siitauch die minimale Entfernung, über die der Benutzer, die Person bzw. der Gegenstand sich bewegen muß, bis die Anlage anspricht, auf einen entsprechenden Bruchteil ab.
Zweckmäßigerweise enthält die Frequenz-Vervielfachungsschaltung x in Serie geschaltete Quadrierschaltungen, wobei x eine x ganze Zahl größer oder gleich 1 ist, so daß f' = 2 f ist.
Quadrierschaltungen dieser Art sind als integrierte Schaltkreise handelsüblich (vergl. z.B. "Das FET-Kochbuch" der Firma Texas Instruments) und vergleichsweise preiswert. Ihre Anzahl, also letztlich der Grad der Frequenzvervielfachung, kann nach dem jeweiligen Bedarfsfall gewählt werden.
Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung wird nachfolgend anhand der Zeichnung näher erläutert; die einzige Figur zeigt schematisch ein Blockschaltbild einer Schaltungsanordnung.
Mit Figur 1 ist ein Mikrowellen-Dopplermodul bekannter Bauart bezeichnet, das von einer Konstantspannungsquelle 2 gespeist wird. Letztere dient gleichzeitig zur Stromversorgung aller weiterer Schaltungskomponenten.
Der Mikrowellenmodul 1 enthält eine Sendediode, deren ausgesandte und am überwachten Objekt reflektierte Strahlung von einer Mischdiode empfangen wird. Die Mischdiode gibt an der Klemme A des Mikrowellenmoduls 1 ein niederfrequentes Signal S ab, dessen Frequenz f ein Maß für die Bewegungsgeschwindigkeit des überwachten Objektes ist. Zwei aufeinanderfolgende Nulldurchgänge dieses Signals S stellen somit ein Maß für die vom überwachten Objekt zurückgelegte Wegstrecke dar.
Das Signal S wird im Vorverstärker 3 verstärkt und dann auf eine Frequenz-Vervielfachungsschaltung 4 gegeben. Letztere erzeugt aus dem verstärkten Signal S ein Signal S', dessen Frequenz f' ein Vielfaches n der Frequenz f ist (f' = nf).
Frequenz-Vervielfachungsschaltungen sind an und für sich bekannt und brauchen hier nicht näher beschrieben zu werden.
Am einfachsten ist die Verwendung einer Quadrierschaltung, die zu einer Verdoppelung der Eingangsfrequenz führt (f' = 2 f Bei Bedarf lassen sich mehrere derartige Quadrierschaltungen in Reihe hintereinanderlegen, die jeweils die Frequenz um einen Faktor 2 vergrößern (f = 2x f; x = Anzahl der verwendeten Quadrierschaltungen)* Das Ausgangssignal S' der Frequenz-Vervielfachungsschaltung 4 wird auf die im allgemeinen digital arbeitende Auswertschaltung 5 bekannter Bauweise gegeben. Diese zählt die Anzahl der Nulldurchgänge und steuert nach einer vorgegebenen Logik den Treiberkreis 6, mit dem ein Stellglied, bei Sanitärarmaturen im allgemeinen ein Magnetventil oder dergleichen, bestromt wird.
Da das Signal S' n mal soviel Nulldurchgänge wie das ursprüngliche Signal S besitzt, kann die Auswertschaltung nicht nur erheblich feinfühliger arbeiten; ihre natürliche Auflösungsgrenze, die dadurch bedingt ist, daß mindestens ein Nulldurch gang erfaßt werden muß, ist nun um das n-fache erhöht. Dies einer bedeutet, daß die Auswertschaltung schon bei Bewegung des überwachten Objektes reagieren kann, die den n-ten Teil der bisher erfaßbaren Bewegungen beträgt. Dies an einem Zahlenbeispiel erläutert: Bei einer Arbeitsfrequenz des Mikrowellenmoduls 1 von 10 GHz beträgt die geringste Bewegungsstrecke, die ohne Frequenzvervielfachung erfaßt werden kann, 1,5 cm. Bewegt sich das überwachte Objekt nur über eine kleinere Entfernung, spricht die Schaltungsanordnung nicht an.
Werden als Frequenz-Vervielfachungsschaltung 4 zwei Quadrierschaltungen eingesetzt, wird also die Frequenz f des Ausgangssignales S des Mikrowellenmoduls vervierfacht (n = 4), so sinkt der gerade noch auflösbare, minimale Bewegungsweg des Benutzers auf ca. 3,75 mm.
Die oben beschriebene Verwendung einer Frequenz-Vervielfachungsschaltung ist selbstverständlich auch bei solchen Schaltungsanordnungen möglich, die mit mehr als nur einer Mischdiode und-daher auch mit mehr als nur einem Ausgangssignal S des Mikrowellenmoduls arbeiten.

Claims

Patentansprüche j33 Schaltungsanordnung zur Bewegungsmeldung, insbesondere für Urinale und andere Sanitärarmaturen, mit einem nach dem Doppler-Prinzip arbeitenden, eine Sendediode und eine als Mischdiode arbeitende Empfangsdiode enthaltenden Mikrowellenmodul, das ein niederfrequentes Ausgangssignal abgibt; mit einer Auswertschaltung, welche die Nulldurchgänge des Ausgangssignales des Mikrowellenmoduls erfaßt und hieraus nach einer vorbestimmten Logik ein Ausgangssignal erzeugt; mit einer Treiberstufe, welche das Ausgangssignal der Auswertschaltung empfängt und hiernach ein Stellglied betätigt, dadurch gekennzeichnet, daß zwischen den Mikrowellenmodul (1) und die Auswertschaltung (5) eine Frequenz-Vervielfachungsschaltung (4) gelegt ist, welcher das Signal (S) des Mikrowellenmoduls (1) mit der Frequenz (f zugeführt wird und hieraus ein Signal (S') erzeugt, dessen Frequenz (f') ein Vielfaches (n) der Frequenz (f) des Ausgangssignales (S) des Mikrowellenmoduls (1) ist und das der Auswertschaltung (5) als Eingangssignal zugeführt wird.
2. Schaltungsanordung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Frequenz-Vervielfachungsschaltung (4) x in Serie geschaltete Quadrierschaltungen enthält, wobei x eine ganze Zahl größer oder gleich 1 ist, so daß ft = 2x f ist.