DD203781A1 - Schaltungsanordnung zur mikrorechnergesteuerten digitalisierten analoganzeige in ultraschallentfernungsmessern - Google Patents

Abstract

Die Erfindung beinhaltet eine Schaltungsanordnung zur mikrorechnergesteuerten digitalisierten Analoganzeige in Ultraschallentfernungsmessern. Angewendet wird die Erfindung zur Anzeige von Ultraschallechosignalen, der automatischen Echoueberwachung und wahlweise fuer weitere Serviceaufgaben der Ultraschallentfernungsmessung. Der nuetzliche Effekt besteht in einer hohen Zuverlaessigkeit und Flexibilitaet bei der Ultraschallentfernungsmessung, im geringen Energiebedarf und einfachen Aufbau mit geringem Bauelementeaufwand, indem systemgerechte elektronische Bauelemente verwendet werden. Erfindungsgemaesz werden die empfangenen Echosignale in ein ihrer Intensitaet laengenproportionales Digitalsignal umgewandelt und einem Empfangs-Flip-Flop zugefuehrt, das in definierten Zeitintervallen von einer Mikrorechneranordnung gelesen und in einen Schreib-/Lesespeicher geschrieben wird. Die Daten werden anschlieszend durch den Mikrorechner nach Grenzwertverletzungen untersucht und diese gegebenfalls signalisiert. Auf einer Kette von Leuchtelementen und einer Ziffernanzeige werden d. Echos angezeigt. Gleichzeitig uebernimmt die Schaltungsanordnung weitere Funktionen, wie Uhr, Stoppuhr, Fahrt-und Windgeschwindigkeitsmesser und mathematischer Rechner. Angewendet wird die Erfindung zur Erfassung, Verarbeitung und Darstellung mehrerer nacheinander empfangener Echosignale bei Ultraschallentfernungsmessern.

Description

Erfinder: Berlin, 2. У. 1982

Dipl.-Ing. Gerd Pustiauk (P 1262)

Zustellungsbevolltn.:

Institut für Regelungstechnik im

Kombinat YEB ЕАУ7 Berlin-Treptow

"Friedrich Ebert"

Patent-Ing. Peter Mittelberger л ^

Schaltungsanordnung zur niikrorechnergesteuerten digitalisierten Analoganzeige in UItraschallentfernungsmesser!

G 01 S 15/96

Anwendungsgebiet der Erfindung

Die Erfindung wird zur Anzeige von Ultraschallechosignalen, der automatischen Echoüberwachung und wahlweise für weitere Serviceaufgaben bei der Ultraschall entfernungsmessung angewendet.

Charakteristik der bekannten technischen Lösungen

Bekannt ist aus der Zeitschrift "Yacht" Heft 16 und 22/1979 die digitale und analoge Anzeige von Ortungsentfernungen mittels Ziffernanzeige, Drehspulmeßwerk oder Rotlichtanzeige. Digitale und analoge Anzeigen ermöglichen jedoch lediglich die Darstellung eines einzigen Echosignals mit geringem Aussagewert. Darüber hinaus sind die Drehspulmeßwerke stoßempfindlich. Die Rotlichtanzeige ermöglicht hingegen die Darstellung eines breiten Echospektrums sit hoher Aussagekraft, Der wesentliche ITachteil derartiger Anordnungen liegt .jedoch in der Verwendung mechanischer Antriebe. 2iese зіпі störanfällig und wartunsrsbe-

dürftig. (Gerät "ITavigraf HAG 311" 7EB Schiffselektronik Rostock). 7/eiterhin ist die mechanische Echoregistrierung mit Schreibgeräten bekannt (Fischortungsstand POS 30 VEB Schiffselektronik Rostock).

Neben den bekannten mechanischen Nachteilen sind diese Geräte wegen ihrer Kompliziertheit für billige Kleinstecholote ungeeignet. Bekannt ist ebenfalls die Echoanzeige mittels Katodenstrahlröhre (Fischortungsstand FOS 30 VEB Schiffseiektronik Rostock). Derartige Geräte haben einen hohen Energieverbrauch und sind mechanisch empfindlich. Bekannt ist außerdem die digitalisierte Analoganzeige von Ultroschallechos der Hydroortung gemäß DD-WP 140 300. Der aussagekräftigen Anzeige steht hierbei ein hoher Schaltungsaufwand und eine geringe Flexibilität entgegen.

Ziel der Erfindung

Der nützliche Effekt der Erfindung besteht in einer hohen Zuverlässigkeit und Flexibilität bei der Ultraschallentfernungsmessung sowie großen Aussagefähigkeit im. geringen Energiebedarf und einfachen Aufbau.

Darlegung des Wesens der Erfindung

Die Erfindung stellt sich die Aufgabe, mit geringem Schaltungs- und Bauelementenaufwand eine Ultraschallentfernungsmessung einschließlich zusätzlicher Überwachungs- und Serviceaufgaben zu realisieren, indem sie systemgerechte elektronische Bauelemente und keine mechanisch bewegten oder elektrisch. beanspruchte Teile verwendet. Die Schaltungsanordnung soll bei hohem Leistungsvermögen einfach und kompakt mit geringer elektrischer Leistungsaufnahme realisierbar sein sowie infolge des gewählten Anzeigeverfahrens eine größere Aussagekraft als andere digitale Anzeigen beinhalten,

Erfindungssremäß wird ein durch die eintreffenden ЕсЬоіатзиізе

gesetztes Empfangs-Flip-Plop durch eine Mikrorechnerschaltungsanordnung zyklisch abgefragt und die Informationen nacheinander in einen Schreib/Lesespeicher des Rechners eingeschrieben. Der Inhalt des Schreib/Lesespeichers wird anschließend im Multiplexbetrieb auf eine an sich bekannte Kette von L euch t el ein en ten, vorzugsweise Leuchtdioden, ausgegeben. Die Intensität der Ultraschalechos bestimmt hierbei die Breite des leuchtenden Bereiches. Die Anzeige liefert eine anschauliche Darstellung über den gewählten Meßbereich. Der Mikrorechner wertet die Anzeige auf Verletzung beliebig vorgebbarer Grenzwerte aus. Eine Ziffernanzeige ermöglicht die numerische Entfernungsanzeige. Mittels weiterer Meßgeber werden bei der Hydroortung Punktionen wie Fahrt- und V/indgeschwindigkeitsmesser realisiert.

Ausführungsbeispiel

Die Erfindung soll an einem Ausführungsbeispiel erläutert werden. Die zugehörige Zeichnung zeigt das Blockschaltbild zur mikrorechnergesteuerten digitalisierten Analoganzeige in Ultraschall entf emungsmessern. Die durch einen Sender 1 über einen Ultraschallschwinger 2_;abgestrahlten Ultraschallimpulse werden von reflektierenden Objekten zurückgeworfen und gelangen nach Umwandlung im Ultraschallschwinger 2 zu einem Empfänger 3. Zum Ausgleich der Schalldämpfung vergrößert der Mikrorechner die Verstärkung des Empfängers 3 mit zunehmender Laufzeit. In einem Amplituden/Impulslängenwandler 4 werden die verstärkten Echosignale in Digitalsignale umgewandelt, deren Länge der Echointensität proportional ist. Diese Digitalsignale setzen ein Empfangs-Plip-Plop 5. Das Empfangs-FIiρ-Plop. 5 wird durch eine parallele Sin/Ausgabeeinheit β des Mikrorechners in konstanten Zeitintervallen gelesen und anschließend jeweils zurückgesetzt. Länge und Anzahl dieser Intervalle hängt von der Anzahl der Anzeigeelemente und vom gewählten Darstellunssmaßstab ab. Die Lsnse der Zeitintervalle

wird durch, einen programmierbaren Zähler/Zeitgeber 7 und per Software eingestellt- Bei entsprechend hoher Abtastrate ist eine digitale Filterung der Echoinformationen möglich. Dadurch wird die Unempfindlichkeit gegenüber kurzen Störimpulsen erhöht. Eine zentrale Verarbeitungseinheit 8 legt die Echoinformationen eines jeden Abfrageintervalls in einem Schreib/besespeicher 9 ab. Anschließend werden die Echoinformationen über die parallele Ein/Ausgabeeinheit 6 im Multiplexbetrieb auf einer Kette von beuchtelementen 10 angezeigt. Gleichzeitig werden diese Informationen auf Verletzung von vorher eingebbaren Grenzwerten untersucht. Bei Verletzung dieser Grenzwerte- erfolgt die Meldung über die blinkende Kette von Leuchtelementen 10 oder über eine akustische Signaleinrichtung 11. Dadurch, daß die Ein- und Ausgäbebauel emente jeweils in einer Matrix verschaltet sind, sind Erweiterungen ohne wesentlichen Bauelementemehraufv/and' möglich. Die Entfernung einzelner Echos, wie des Bodenechos bei der Hydroortung, wird auf einer Ziffernanzeige 12 angezeigt. Der Programmablauf des Mikrorechners ist in einem Festwertspeicher enthalten. Die Bedienung des Mikrorechners erfolgt über eine Tastatur 14. Damit werden Betriebsarten, Meßbereiche u. a. eingestellt. Die Betriebsarten und Meßbereiche werden mit einer Betriebsartenanzeige 15 angezeigt. Der Mikrorechner übernimmt weitere Funktionen, wie zusätzlicher Betrieb als Uhr und Stoppuhr, in der Hydroortung als Fahrt- und Windgeschwindigkeitsmesser mit Hilfe weiterer Meßgeber 16 oder als mathematische Rechner zur Meßwertweiterverarbeitung. Als Mikrorechner wird vorzugsweise ein Sinchipmikrorechner verwendet.

Claims (1)

1. Srfindungsanspruch

   1..Schaltungsanordnung zur mikrorechnergesteuerten digitalisierten Analoganzeige in Ultraschall entfernungsmesser^ die als Kette von Leuchtelementen mit einem steuernden Digitalteil und analogen Schaltungsbaugruppen verbunden ist, gekennzeichnet dadurch, daß ein Mikrorechner, vorzugsweise ein Sinchipmikrorechner, über eine parallele Sin/Ausgabeeinheit (6) mit an einen Ultraschallschwinger (2) angeschlossenen Sender (1) und Empfänger (3), v/elcher mit einem Amplituden/Impulslähgenwandler (4) und einem nachfolgenden Smpfangs-Plip-Plop (5) verbunden ist, Ultraschallimpulse sendet und empfängt und daß der Mikrorechner über die prallele Sin/Ausgäbeeinheit (β) mit einer an sich bekannten Kette von beuchtelementen (10) und einer Ziffernanzeige (12) zur Anzeige von Ultraschall echos und Daten, mit einer Tastatur (14) und einer Betriebsartenanzeige (15) zur Betriebsarten-und Meßbereichswahl verschaltet sowie an eine akustische Siganleinrichtung (11) und eine Anzahl von Meßgebern (16) angeschlossen ist.

   - Hierzu 1 Seite Zeichnung. -