190553. lajstromszámú szabadalom • Nagyérzékenységű ultrahangos mozgásérzékelő kapcsolási elrendezés
2 190553 3 A találmány tárgya nagyérzékenységű ultrahangos mozgásérzékelő kapcsolási elrendezés. A kapcsolási elrendezéssel élő és élettelen reflektáló és abszorbeáló tárgyak mozgását, elmozdulását lehet érzékelni és jelezni. Régóta ismert jelenség a fizikában a hullámok interferenciája. Köztudott, hogy ha egy reflektáló tárgyakkal ellátott térben hullámokat gerjesztünk, akkor a tárgyakról szóródó hullámok találkozásukkal a fázishelyzetüknek megfelelően gyengítik vagy erősítik egymást, és Így kialakulnak az úgynevezett állóhullámok. Ha kiválasztjuk a tér egy pontját és oda egy érzékelőt helyezünk, akkor az érzékelő az adott pontban egy bizonyos jelamplitúdót fog érzékelni, aminek nagysága az állóhullámok kialakulásától függ. A kialakult állóhullám rendszert bármilyen tárgy (reflektáló vagy abszorbeáló) elhelyezésével vagy mozgatásával módosíthatjuk, ami azt jelenti, hogy a kiválasztott pontban is megváltozik az érzékelő által érzékelt jelamplitúdó. A Doppler elven működő készülékekben a mozgó tárgy által visszvert jel frekvenciája a mozgó tárgy sebességének a függvényében változik meg. Az érzékeléshez szükséges frekvencia változás lassan tárgy esetén kicsi, esetleg nem is észlelhető. Az állóhullámok megváltozásához nagyon lassú mozgás is elégséges, hiszen a változást nem a tárgy mozgása, hanem a tárgy térbeli helye okozza. Belátható tehát, hogy az állóhullámok megváltoztatásának elvén működő kapcsolási elrendezés rendkívül érzékeny. Az elvnek nagy hátránya is van, és valószínű, hogy ennek köszönhetően mindeddig a kizárólag az állóhullámok megváltoztatásának elvén működő mozgásérzékelőt nem használták. A hátrány pedig az, hogy az érzékelő által mért jelamplitúdó időben nem állandó hanem változó. Ezt a változást a reflektáló tárgyak kismértékű mozgása vagy rezgése a hullám terjedési sebességének vagy frekvenciájának igen kismértékű változása okozhatja. Ezen változások hatására az érzékelő által érzékelt jelamplitúdó akár több nagyságrendet is változhat és a változás frekvenciája 0,01 Hz-0,1 Hz között van. Ismert a 174 806 Isz. magyar szabadalmi leírás, amely az állóhullámok megváltoztatásának elvét is felhasználja mozgás érzékelésére, de csak mint a Doppler elven működő készülékek kiegészítőjeként olyan esetekre, amikor reflexiómentes tárgyak mozgását is kell észlelni. Ez a megoldás sem szünteti meg a fent említett hátrányt. A találmány célja, hogy a különböző tényezők változása útján létrejövő jelamplitúdó változást kiküszöböljük, és a kapcsolási elrendezés működését megbízhatóvá tegyük az érzékenység megváltoztatása nélkül. A találmány nagyérzékenységű ultrahangos mozgásérzékelő kapcsolási elrendezés működésének elve a következő. Az érzékelő a tér adott pontjában érzékeli az adó által kisugárzott és az állóhullámok által meghatározott jelet. Ezt a jelet felerősítjük majd demoduláljuk. A kiintegrált, demodulált jelet felhasználva az erősítő erősítését úgy szabályozzuk, hogy a demodulátor kimenetén a jel közei állandó érték maradjon. Ez a visszaszabályozás valósítja meg a találmány célját hiszen Így elérhető, hogy a különböző hatások miatt lassan ingadozó jelamplitúdó a demodulátor kimenetén már közel állandó érték marad. A mozgó testek és tárgyak által okozott amplitúdó változás viszont az integrátor megfelelően megválasztott időállandója miatt nem jelent visszaszabályozást. A demodulált jelet felerősítjük majd egy feszültség szinthez képest komparáltatjuk. A komparátor kimenetén megjelenő határozott jelváltozásokkal vezéreljük a jelzőárarakört. A nagyérzékenységű ultrahangos mozgásérzékelő kapcsolási elrendezés működését az 1. ábra alapján érthetjük meg, ahol 1 érzékelő, 2 szabályozható szelektív erősítő, 3 demodulátor, 4 integrátor, 5 szabályozó erősítő, 6 erősítő, 7 komparátor, 8 jelzóáramkőr, A 2 szabályozható szelektív erósitő egyik bemenetére csatlakozik az 1 érzékelő, míg a másik bementére az 5 szabályzó erősítő kimenete kapcsolódik, kimenete pedig a 3 demodulátor bemenetéhez van kötve. A 3 demodulátor kimenete a 6 erősítő bemenetéhez és a 4 integrátoron keresztül az 5 szabályzó erősítő bemenetéhez kapcsolódik. A 6 erósitő kimenete a 7 komparátoron keresztül csatlakozik a 8 jelzőáram körhöz. A 9 adóáramkör a 10 adóátalakitóhoz csatlakozik. A találmány szerinti kapcsolási elrendezés működése a következő. Az 1 érzékelő érzékeli a tér adott pontjában lévő jelamplitúdót, amit feszültség ingadozásként a 2 szabályozható szelektív erósitő egyik bemenetére vezetünk (lásd 2. ábra). A 2 szabályozható szelektív erősítő a 9 adóáramkör frekvenciájára van hangolva és így csak az adó által kibocsátott hullámokat erősíti. A 2 szabályozható szelektív erósitő által felerősített jelet a 3 demoduláborra vezetjük ahol megtörténik a jel egyenirányítása és a vivőfrekvencia leválasztása (lásd 3. ábra). A demodulált jelet a 4 integrátoron keresztül vezetjük az 5 szabályozó erősítő bemenetére. Az 5 szabályozó erősítő ezzel a kiintegrált és felerősített jellel (lásd 4. ábra) szabályozza a 2 szabályozható szelektív erősítő erősítését úgy, hogy a 3 demodulator kimenetén csökkenő jel esetén az erósitéa növekedjen, mig növekvő jel esetén csökkenjen. Ezáltal biztosítottuk a 3 demodulátor kimeneti jelének közel állandó értéken tartását. A 4 integrátor integrálási ideje olyan, hogy a visszaszabályozás a hasznos jelre azaz a mozgás, elmozdulás által okozott kb. 1 Hz- 5 KHz közötti frekvenciájú jelekre ne jöjjön 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 60 65 3
