DE19744273A1 - Schaltung zum Erkennen eines Gleichstrompegelübergangs für Sensorvorrichtungen - Google Patents
Schaltung zum Erkennen eines Gleichstrompegelübergangs für SensorvorrichtungenInfo
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Description
Die vorliegende Erfindung betrifft eine Sensorvorrichtung, wie z. B. einen
Berührungssensor, einen Drucksensor, einen Beschleunigungssensor oder
dergleichen. Insbesondere betrifft die vorliegende Erfindung eine Erken
nungsschaltung zum Erkennen des Gleichstrompegelübergangs in einem
Gleichstromsensorsignal von z. B. einer Ultraschall-Berührungssignalsonde, an
der niedrigfrequente Welligkeitskomponenten und hochfrequente Rauschkom
ponenten überlagert sind.
Konventionellerweise werden als Meßvorrichtung zum Messen der Gestalt
und der Größe eines Objektes eine Höhenlehre, eine dreidimensionale Meß
vorrichtung, eine Konturmeßvorrichtung und dergleichen verwendet. In
kontaktartigen Meßvorrichtungen werden viele Arten von Berührungssignal
sonden verwendet. In diesen Berührungssignalsonden gibt es eine Ultra
schall-Berührungssignalsonde. Diese Art der Berührungssignalsonden hat eine
Nadel treibende piezoelektrische Vorrichtung. Die Berührungserkennung wird
durch Überwachen der Amplituden- oder Frequenzänderung des Ausgangs
signals der piezoelektrischen Vorrichtung durchgeführt.
In einem derartigen Berührungssensor mit einer piezoelektrischen Vorrichtung
wird die piezoelektrische Vorrichtung durch eine positive Rückkopplung
gesteuert, um sich in einem Resonanzzustand zu befinden, wodurch die
Erkennungselektrode der piezoelektrischen Vorrichtung ein Sinussignal aus
gibt. Das Sinussignal zeigt Amplitude und Frequenz, die in Reaktion auf
die Sonde, die ein zu messendes Objekt kontaktiert, variieren. Zum Bei
spiel kann für die Berührungserkennung ein Gleichstromsensorsignal, das nur
die Amplitudeninformation aufweist, von dem detektierten Sinussignal ex
trahiert werden. Das Gleichstromsensorsignal zeigt einen abrupt sich ändern
den Gleichstrompegel in Reaktion auf den Sondenkontakt. Deshalb kann
durch das Erkennen des Punktes der abrupten Gleichstrompegeländerung ein
Berührungstriggersignal erzeugt werden. Im einzelnen wird, wie in Fig. 5
gezeigt, das Berührungstriggersignal TG durch Vergleich des Gleichstromsen
sorsignals S mit einem vorbestimmten Referenzpotential VRF erzeugt.
Das oben erwähnte Gleichstrompegel-Übergangserkennungsverfahren hat
jedoch ein derartiges Problem, daß es dazu neigt, einen Erkennungsfehler zu
erzeugen. Wie in Fig. 5 gezeigt hat das Sensorsignal S eine Gleichstrom
versatzkomponente bzw. Gleichstrom-Offset-Komponente, bei der niedrig
frequente Welligkeitskomponenten (nämlich eine den niedrigfrequenten Zu
stand variierende Komponente, oder eine langsame Amplitudenänderung) und
hochfrequente Rauschkomponenten überlagert sind. Deshalb werden, wenn
das Referenzpotential VRF nicht geeignet ist, zusätzlich zu dem Berührungs
triggersignal TG, das am Gleichstrompegel-Änderungspunkt des Sensorsignals
S erzeugt wird, Fehlersignale aufgrund der niederfrequenten Welligkeitskom
ponenten und der hochfrequenten Rauschkomponenten, wie in Fig. 5 gezeigt,
erzeugt. Selbst wenn die hochfrequente Rauschkomponente eine kleine und
etwa konstante Amplitude aufweist, und wenn das Referenzpotential VRF als
eine Referenz zu hoch eingestellt ist, verursacht die niederfrequente Wellig
keitskomponente den Erkennungsfehler. Wenn dagegen das Referenzpotential
VRF für den Zweck des Verhinderns des Erkennungsfehlers zu niedrig
eingestellt wird, wird der ansteigende Punkt des Berührungstriggersignals TG
weit von dem zu erkennenden Übergangspunkt verschoben. Dieses führt
ebenfalls zu einem Erkennungsfehler.
Diese Probleme existieren nicht nur bei einem Berührungssensor, sondern
auch bei einem Drucksensor, einem Beschleunigungssensor und dergleichen,
in denen es erforderlich ist, ähnliche Gleichstromsensorsignale zu verarbeiten.
Die vorliegende Erfindung schafft eine Gleichstrompegel-Übergangserken
nungsschaltung für Sensorvorrichtungen, die in der Lage ist, genau den
abrupten Gleichstrompegelübergang in einem Gleichstromsensorsignal zu
erkennen.
Gemäß der vorliegenden Erfindung umfaßt eine Gleichstrompegel-Übergangs
erkennungsschaltung zum Erkennen eines abrupten Gleichstrompegelübergangs
in einem Gleichstromsensorsignal, auf dem eine Welligkeitskomponente und
eine Rauschkomponente, deren Frequenz höher ist als die Welligkeitskom
ponente, überlagert sind, wobei der abrupte Gleichstrompegelübergang in
Reaktion auf eine zu erkennende physikalische Änderung erzeugt wird,
folgendes:
ein Tiefpaßfilter zum Eingeben des Gleichstromsensorsignals, um die Rausch komponente und die abrupte Gleichstrompegel-Übergangskomponente in dem Gleichstromsensorsignal zu entfernen, wodurch ein Zwischen-Ausgangssignal, das die Welligkeitskomponente einschließt, ausgegeben wird;
ein Amplitudentransformationsmittel, um das Zwischen-Ausgangssignal zum Transformieren der Amplitude des Zwischen-Ausgangssignals in einer vor bestimmten Rate einzugeben, wodurch ein Referenzsignal ausgegeben wird; und
ein Vergleichsmittel zum Vergleichen des Gleichstromsensorsignals mit der Referenzsignalausgabe von dem Amplitudentransformationsmittel, um die Gleichstrompegel-Übergangskomponente zu extrahieren.
ein Tiefpaßfilter zum Eingeben des Gleichstromsensorsignals, um die Rausch komponente und die abrupte Gleichstrompegel-Übergangskomponente in dem Gleichstromsensorsignal zu entfernen, wodurch ein Zwischen-Ausgangssignal, das die Welligkeitskomponente einschließt, ausgegeben wird;
ein Amplitudentransformationsmittel, um das Zwischen-Ausgangssignal zum Transformieren der Amplitude des Zwischen-Ausgangssignals in einer vor bestimmten Rate einzugeben, wodurch ein Referenzsignal ausgegeben wird; und
ein Vergleichsmittel zum Vergleichen des Gleichstromsensorsignals mit der Referenzsignalausgabe von dem Amplitudentransformationsmittel, um die Gleichstrompegel-Übergangskomponente zu extrahieren.
In der bevorzugt ausgeführten Art und Weise ist das Gleichstromsensorsignal
ein Ausgang von einem Amplitudendetektor zum Erkennen einer Amplituden
information in einem Sinussignalausgang von einer Ultraschall-Berührungs
signalsonde.
In der vorliegenden Erfindung werden durch Eingabe des Gleichstromsensor
signals in ein Tiefpaßfilter hochfrequente Rauschkomponenten und die abrup
te Gleichstrompegel-Übergangskomponente, die auch eine hochfrequente
Komponente enthält, entfernt und es kann ein Zwischen-Ausgangssignal, das
die niederfrequenten Welligkeitskomponenten enthält, erhalten werden. Das
Zwischen-Ausgangssignal wird in ein Referenzsignal durch Amplitudenmo
dulation bei einer vorbestimmten Rate umgewandelt. Durch Vergleichen des
Gleichstromsensorsignals mit dem Referenzsignal kann der abrupte Gleich
strompegelübergang sicher erkannt werden.
Anstelle eines konventionellen Referenzsignals, das einen konstanten Pegel
aufweist, wird in der vorliegenden Erfindung das Referenzsignal so gestaltet,
daß die niederfrequenten Welligkeitskomponenten in dem Gleichstromsensorsi
gnal enthalten sind. Deshalb kann der Einfluß sowohl der hochfrequenten
Rauschkomponenten als auch der niederfrequenten Welligkeitskomponenten
entfernt werden, wodurch es sich ergibt, daß der Gleichstrompegel-Über
gangspunkt genau erkannt werden kann.
Die bevorzugte Ausführungsform der vorliegenden Erfindung wird im einzel
nen mit Bezug auf die folgenden Zeichnungen beschrieben.
Fig. 1 zeigt eine Berührungssensorvorrichtung gemäß der Ausführungsform
der vorliegenden Erfindung;
Fig. 2 zeigt den Berührungsdetektor in der Berührungssensorvorrichtung;
Fig. 3 zeigt den Betrieb des Berührungsdetektors;
Fig. 4 zeigt den Betrieb der Berührungstriggersignal-Erzeugung gemäß
einer anderen Ausführungsform; und
Fig. 5 zeigt den Betrieb der Berührungstriggersignal-Erzeugung in einer
konventionellen Vorrichtung.
Wie in Fig. 1 gezeigt, hat die Berührungssensorvorrichtung eine Ultra
schall-Berührungssignalsonde 100 und eine Signalverarbeitungsschaltung 200 zum
Verarbeiten des Ausgangssignals der Sonde 100. Die Sonde 100 hat eine
Nadel 1, an deren vorderen und hinteren Ende eine Kugel 3 bzw. ein
Ausgleich 4 angebracht sind. Die Nadel 1 wird durch einen Nadelhalter 2
an einem etwa mittlere Abschnitt gehalten.
Ungefähr bei dem mittleren Abschnitt der Nadel 1 ist eine piezoelektrische
Vorrichtung 5 zum Vibrieren der Nadel 1 installiert. Ein Antrieb 9 ver
sorgt eine Antriebselektrode 6a der piezoelektrischen Vorrichtung 5 mit
einem Antriebssignal, wodurch ein elektromechanisch umgewandeltes Signal
an eine Erkennungselektrode 6b ausgegeben werden kann. Das elektrome
chanisch umgewandelte Ausgangssignal der piezoelektrischen Vorrichtung 5
wird durch einen Signaldetektor 7 erkannt. Der Ausgang des Signaldetek
tors 7 wird an den Treiber 9 weitergegeben. Durch diese Vorwärtssteue
rung wird die piezoelektrische Vorrichtung 5 in einem Resonanzzustand bei
einer vorbestimmten Resonanzfrequenz betrieben.
Die Ausgabe des Signaldetektors 7 ist ein Sinussignal, dessen Amplitude sich
ändert, wenn die Kugel 3 mit einem zu messenden Objekt in Kontakt ist.
Das Sinusausgangssignal des Signaldetektors 7 wird in einen Amplitudende
tektor 8 eingegeben, wodurch ein Gleichstromsensorsignal S von dem Am
plitudendetektor 8 ausgegeben wird. Das Gleichstromsensorsignal S hat eine
Gleichstrom-Offset-Komponente, bei der niederfrequente Welligkeitskomponen
ten und hochfrequente Rauschkomponenten überlagert sind. Das Gleich
stromsensorsignal zeigt auch ein abruptes Ändern des Gleichstrompegels,
wenn die Kugel 3 in Kontakt mit dem zu messenden Objekt gebracht wird.
Der Amplitudendetektor 8 umfaßt z. B. einen Doppelweg-Gleichrichter und
ein Tiefpaßfilter (LPF). Das Gleichstromsensorsignal S wird in den Berüh
rungsdetektor 10 eingegeben. Der Berührungsdetektor 10 erkennt einen
abrupten Gleichstrompegelübergang in dem Gleichstromsensorsignal S, um ein
Berührungstriggersignal TG auszugeben.
Wie in Fig. 2 gezeigt umfaßt der Berührungsdetektor 10 ein LPF 21 zum
Eingeben des Gleichstromsensorsignals S, eine Amplitudenumwandlungsschal
tung 22 zum Multiplizieren der Amplitude eines Zwischen-Ausgangssignals
von dem LPF 21 mit einem vorbestimmten Koeffizienten k und einen
Komparator 23 zum Vergleichen des Gleichstromsensorsignals S mit einem
Referenzsignalausgang von der Amplitudenumwandlungsschaltung 22.
Das LPF 21 weist eine derartige Grenzfrequenz auf, um die hochfrequente
Rauschkomponente S2 und die abrupte Gleichstrompegel-Übergangskomponen
te S3 in dem Gleichstromsensorsignal S zu entfernen und die Gleichstrom-
Offset-Komponente S0 und die niedrigfrequente Welligkeitskomponente S1 zu
übertragen. Deshalb weist das Zwischen-Ausgangssignal, das von dem LPF
21 ausgegeben wird, nur die Gleichstrom-Offset-Komponente S0 und die
Welligkeitskomponente S1 auf.
Die Amplitudenumwandlungsschaltung 22 ist z. B. ein analoger Multiplizierer.
Das Zwischen-Ausgangssignal (S0 + S1) wird mit dem Koeffizienten k in
der Amplitudenumwandlungsschaltung 22 multipliziert, um das Referenzsignal
k(S0 + S1) zu bilden. Das Gleichstromsensorsignal S und das Referenzsi
gnal k(S0 + S1) werden in den Signaleingangsanschluß bzw. den Referenz
eingangsanschluß des Komparators 23 eingegeben. Wenn sich das Gleich
stromsensorsignal S verringert und das Referenzsignal k(S0 + S1) kreuzt,
wird der Komparator 23 invertiert, um das Berührungstriggersignal TG
auszugeben.
Im einzelnen wird mit Bezug auf Fig. 3 der Betrieb des Berührungsdetektors
10 beschrieben. Wie in Fig. 3 gezeigt, hat das Gleichstromsensorsignal S
die Gleichstrom-Offset-Komponente S0, auf der die niederfrequente Wellig
keitskomponente S1 und die hochfrequente Rauschkomponente S2 überlagert
werden und umfaßt die Gleichstrompegel-Übergangskomponente S3, die bei
einem abrupten Amplitudenänderungspunkt 31 erzeugt wird, der wie bei der
folgenden Gleichung (1) erkannt werden muß. Die Welligkeitskomponente
S1 wird aufgrund der Temperaturänderung, der Alterung und dergleichen
erzeugt.
S = S0 + S1 + S2 + S3 (1)
Durch Eingabe des Gleichstromsensorsignals S an das LPF 21 werden die
hochfrequente Rauschkomponente S2 und die abrupte Gleichstrom
pegel-Übertragungskomponente S3 entfernt, und das Zwischen-Ausgangssignal (S0
+ S1) wird erhalten. Das Zwischen-Ausgangssignal (S0 + S1) wird multi
pliziert mit dem Koeffizienten k (wobei k < 1 ist) in der Amplitudenumwand
lungsschaltung 22. Als Ergebnis wird, wie in Fig. 3 gezeigt, das Zwi
schen-Ausgangssignal (S0 + S1) verringert, um ΔS, um das Referenzsignal
k(S0 + S1) darzustellen. Das Referenzsignal k(S0 + S1) wird in den
Komparator 23 als eine Referenz zur Invertierungserkennung eingegeben.
Bei dem abrupten Gleichstrompegel-Änderungspunkt 31 steigt das Berüh
rungstriggersignal TG auf den hohen Pegel.
Es ist anzumerken, daß eine genaue Berührungserkennung durchgeführt
werden kann durch ein Setzen des Koeffizienten k (nämlich durch Setzen
von ΔS in Fig. 3) auf einen geeigneten Wert, wie unten beschrieben.
Die Differenz ΔS zwischen dem Ausgangssignal (S0 + S1) und dem
Referenzsignal k(S0 + S1) ist folgende:
ΔS = (1-k) (S0 + S1) (2).
Unter der Annahme, daß der Koeffizient k ein positiver Wert kleiner als 1
ist, ist es notwendig, um Erkennungsfehler zu vermeiden, daß ΔS immer
größer ist als die Amplitude des hochfrequenten Rauschens S2. Deshalb
wird die folgende Bedingung (3) erhalten:
ΔS = (1-k) (S0 + S1) < |S2| (3).
Durch Lösen der Gleichung (3) für den Koeffizienten k wird die folgende
Ungleichung (4) erhalten:
In dieser Ausführungsform ist die Gleichstrom-Offset-Komponente S0 positiv
und konstant. Unter der Annahme, daß die niederfrequente Welligkeitskom
ponente S1 zwischen dem positiven Maximum |S1| und dem negativen
Maximum - |S1| sich um die Gleichstrom-Offset-Komponente ändert, ist es
notwendig, um immer die Bedingung (3) zu erfüllen, daß der Koeffizient k
durch folgende Ungleichung (5) ausgewählt wird.
Die Ungleichungen (4) und (5) sind notwendige Bedingung, um das Berüh
rungstriggersignal ohne Rauschbeeinflussung zu erzeugen. Wenn jedoch der
Koeffizient k zu klein gesetzt wird, kann das Berührungstriggersignal TG
weg von dem Gleichstrompegel-Änderungspunkt 31 erzeugt werden. Deshalb
wird es praktisch bevorzugt, den Koeffizienten k so nahe an 1 wie möglich
in der Bedingung (4) oder (5) zu wählen, wobei ΔS klein gesetzt wird.
In dem konventionellen Verfahren, das in Fig. 5 gezeigt wird, ist es not
wendig, um den Berührungsdetektor von Fehlerkennung abzuhalten, das
Referenzpotential VRF in Berücksichtigung sowohl der hochfrequenten
Rauschkomponente als auch der niederfrequenten Welligkeitskomponente fest
zulegen. Im Gegensatz dazu wird, wie in Fig. 3 gezeigt, in dieser Aus
führungsform das Referenzsignal so generiert, daß es die niederfrequente
Welligkeitskomponente enthält. Da es deshalb nicht notwendig ist, den
Einfluß der Welligkeitskomponente zu berücksichtigen, kann ΔS klein
gesetzt werden.
Zum Setzen des Koeffizienten k in einer tatsächlichen Vorrichtung, wird ein
bestimmter Koeffizient k vorher gesetzt. Unter dieser Bedingung ist festzu
stellen, daß der vorher gesetzte Koeffizient k zu klein ist, wenn ein Berüh
rungstriggersignal erzeugt wird, obwohl die Sonde nicht in Kontakt mit
einem Objekt ist. Aufgrund dieser Betrachtung kann der Koeffizient k so
nahe wie möglich an 1 ohne Fehlererkennung gesetzt werden.
Wie von der Formel (3) ersichtlich ist, ist ΔS nicht konstant, aber durch
die sich langsam ändernde Komponente S1 beeinflußt. Jedoch unter der
Annahme, daß S1 ausreichend kleiner als S2 ist, wird die folgende Nähe
rung (6) gefolgert. Das heißt ΔS wird als annähernd konstant unter der
obigen Bedingung betrachtet.
ΔS = (1-k) (S0 + S1) ≒ (1-k) S0 (6)
Deshalb kann in diesem Fall der Koeffizient k so nahe wie möglich an 1
in der folgenden Ungleichung (7) gewählt werden.
Wie oben in der Ausführungsform beschrieben, wird eine hochfrequente
Rauschkomponente von dem Gleichstromsensorsignal entfernt, um ein Refe
renzsignal, das eine niederfrequente Welligkeitskomponente einschließt,
auszugeben und dann wird das Gleichstromsensorsignal mit dem Referenzsi
gnal verglichen. Deshalb kann, ohne Beeinflussungen einer hochfrequenten
Rauschkomponente und einer niederfrequenten Welligkeitskomponente, der
Gleichstrompegelübergang in dem Gleichstromsensorsignal in Reaktion auf die
Sondenberührung genau erkannt werden.
Obwohl die oben beschriebene Ausführungsform auf einen Berührungssensor
mit einer Ultraschall-Berührungstriggersonde in einer Weise angewandt wird,
daß die Berührungsmessung durchgeführt wird, die auf dem Gleichstromsen
sorsignal, das eine Amplitudeninformation einschließt, basiert, ist die vor
liegende Erfindung nicht auf die Ausführungsform beschränkt. Es ist
anzumerken, daß andere Gleichstromsensorsignale, wie z. B. Frequenzinfor
mation oder Phaseninformation, extrahiert von einem Sondenausgang, für die
Berührungserkennung verwendet werden können. Darüber hinaus kann die
vorliegende Erfindung für eine Gleichstromsignalverarbeitung von einem
Drucksensor, einem Beschleunigungssensor und dergleichen verwendet wer
den.
Fig. 5 zeigt einen anderen Fall, daß ein Gleichstromsensorsignal S abrupt
bei einem zu ermittelnden Zeitablauf anwächst. In diesem Fall kann auch
die Schaltung in Fig. 2 verwendet werden, durch geeignetes Setzen des
Koeffizienten k auf größer als 1. Ähnlich der oben beschriebenen Aus
führungsform kann die Gleichstrompegel-Übergangskomponente in einer
derartigen Weise erkannt werden, daß das Gleichstromsensorsignal mit dem
Referenzsignal k(S0 + S1) verglichen wird.
Obwohl die vorliegende Erfindung in bezug auf die bestmöglichen Aus
führungsformen gezeigt und beschrieben wurde, ist es für die Fachleute der
Technik verständlich, daß die vorhergehenden und vielfältige weitere Ände
rungen, Auslassungen und Zusätze in Form und Detail davon durchgeführt
werden können, ohne den Rahmen der vorliegenden Erfindung zu verlassen.
In ihrer Gesamtheit wird die Offenbarung der japanischen Patentanmeldung
Nr. 8-267029, eingereicht am 8. Oktober 1996, einschließlich Beschreibung,
Ansprüchen, Zeichnungen und Zusammenfassung hierin eingeschlossen.
Claims (7)
1. Schaltung zur Erkennung eines abrupten Gleichstrompegelübergangs in
einem Gleichstromsensorsignal, auf dem eine Welligkeitskomponente und
eine Rauschkomponente, deren Frequenz höher ist als die Welligkeits
komponente, überlagert sind, wobei der abrupte Gleichstrompegelüber
gang in Reaktion auf eine zu erkennende physikalische Änderung er
zeugt wird, wobei die Schaltung aufweist:
ein Tiefpaßfilter zur Eingabe des Gleichstromsensorsignals, um die Rauschkomponente und die abrupte Gleichstrompegel-Übergangskom ponente in dem Gleichstromsensorsignal zu entfernen, wodurch ein Zwischen-Ausgangssignal, das die Welligkeitskomponente einschließt, ausgegeben wird;
Amplitudenumwandlungsmittel zur Eingabe des Zwischen-Ausgangssi gnals, um die Amplitude des Zwischen-Ausgangssignals bei einer vor bestimmten Rate umzuwandeln, wodurch ein Referenzsignal ausgegeben wird; und
Komparatormittel zum Vergleich des Gleichstromsensorsignals mit der Referenzsignalausgabe von dem Amplitudenumwandlungsmittel, um die Gleichstrompegel-Übergangskomponente zu extrahieren.
ein Tiefpaßfilter zur Eingabe des Gleichstromsensorsignals, um die Rauschkomponente und die abrupte Gleichstrompegel-Übergangskom ponente in dem Gleichstromsensorsignal zu entfernen, wodurch ein Zwischen-Ausgangssignal, das die Welligkeitskomponente einschließt, ausgegeben wird;
Amplitudenumwandlungsmittel zur Eingabe des Zwischen-Ausgangssi gnals, um die Amplitude des Zwischen-Ausgangssignals bei einer vor bestimmten Rate umzuwandeln, wodurch ein Referenzsignal ausgegeben wird; und
Komparatormittel zum Vergleich des Gleichstromsensorsignals mit der Referenzsignalausgabe von dem Amplitudenumwandlungsmittel, um die Gleichstrompegel-Übergangskomponente zu extrahieren.
2. Schaltung nach Anspruch 1, wobei das Amplitudenumwandlungsmittel
zum Multiplizieren des Zwischen-Ausgangssignals mit einem Koeffizien
ten k (wobei k < 1 ist), um das Referenzsignal zu generieren, ausge
stattet ist, wenn der abrupte Gleichstrompegelübergang sich in Richtung
eines fallenden Pegels befindet.
3. Schaltung nach Anspruch 2, wobei der Koeffizient k in der folgenden
Ungleichung möglichst nahe 1 gesetzt wird:
wobei S0: eine Gleichstromkomponente, S1: eine Welligkeitskomponente, S2: eine Rauschkomponente sind.
wobei S0: eine Gleichstromkomponente, S1: eine Welligkeitskomponente, S2: eine Rauschkomponente sind.
4. Schaltung nach Anspruch 3, wobei der Koeffizient k in der folgenden
Gleichung nahe 1 gesetzt wird:
wobei |S1|: ein positives Maximum der Welligkeitskomponente, -|S1|: ein negatives Maximum der Welligkeitskomponente sind.
wobei |S1|: ein positives Maximum der Welligkeitskomponente, -|S1|: ein negatives Maximum der Welligkeitskomponente sind.
5. Schaltung nach Anspruch 3 oder 4, wobei der Koeffizient k in der
folgenden Gleichung nahe 1 gesetzt wird, wenn die Gleichstromkom
ponente so ausreichend größer als die Welligkeitskomponente |S1| ist:
6. Schaltung nach Anspruch 2, wobei das Gleichstromsensorsignal eine
Ausgabe eines Amplitudendetektors zum Erkennen einer Amplituden
information in einer Sinussignalausgabe von einer Ultraschall-Berüh
rungssignalsonde ist.
7. Eine Berührungssensorvorrichtung, umfassend:
eine Ultraschall-Berührungssignalsonde, an der eine piezoelektrische Vorrichtung derart installiert ist, daß sie in einem Resonanzzustand betrieben wird, wodurch ein Sinussignal ausgegeben wird;
einen Amplitudendetektor zum Eingeben des Sinussignals, um die Amplitudeninformation des Sinussignals zu erkennen, wobei ein Gleich stromsensorsignal ausgegeben wird, auf dem eine Welligkeitskomponente und eine Rauschkomponente, deren Frequenz größer ist als die der Welligkeitskomponente, überlagert sind, wobei eine abrupte Gleichstrom pegel-Übergangskomponente in dem Gleichstromsensorsignal erzeugt wird, wenn die Berührungssignalsonde mit einem Objekt kontaktiert wird;
ein Tiefpaßfilter zur Eingabe des Gleichstromsensorsignals, um die Rauschkomponente und die abrupte Gleichstrompegelübergangskomponen te in dem Gleichstromsensorsignal zu entfernen, wodurch ein Zwischen-Aus gangssignal, das die Welligkeitskomponente enthält, ausgegeben wird;
ein Amplitudenumwandlungsmittel zum Eingeben des Zwischen-Aus gangssignals, um die Amplitude des mittleren Ausgangssignals bei einer vorbestimmten Rate umzuwandeln, wodurch ein Referenzsignal ausgege ben wird; und
Komparatormittel zum Vergleichen des Gleichstromsensorsignals mit der Referenzsignalausgabe von dem Amplitudenumwandlungsmittel, um die Gleichstrompegel-Übergangskomponente zu extrahieren.
eine Ultraschall-Berührungssignalsonde, an der eine piezoelektrische Vorrichtung derart installiert ist, daß sie in einem Resonanzzustand betrieben wird, wodurch ein Sinussignal ausgegeben wird;
einen Amplitudendetektor zum Eingeben des Sinussignals, um die Amplitudeninformation des Sinussignals zu erkennen, wobei ein Gleich stromsensorsignal ausgegeben wird, auf dem eine Welligkeitskomponente und eine Rauschkomponente, deren Frequenz größer ist als die der Welligkeitskomponente, überlagert sind, wobei eine abrupte Gleichstrom pegel-Übergangskomponente in dem Gleichstromsensorsignal erzeugt wird, wenn die Berührungssignalsonde mit einem Objekt kontaktiert wird;
ein Tiefpaßfilter zur Eingabe des Gleichstromsensorsignals, um die Rauschkomponente und die abrupte Gleichstrompegelübergangskomponen te in dem Gleichstromsensorsignal zu entfernen, wodurch ein Zwischen-Aus gangssignal, das die Welligkeitskomponente enthält, ausgegeben wird;
ein Amplitudenumwandlungsmittel zum Eingeben des Zwischen-Aus gangssignals, um die Amplitude des mittleren Ausgangssignals bei einer vorbestimmten Rate umzuwandeln, wodurch ein Referenzsignal ausgege ben wird; und
Komparatormittel zum Vergleichen des Gleichstromsensorsignals mit der Referenzsignalausgabe von dem Amplitudenumwandlungsmittel, um die Gleichstrompegel-Übergangskomponente zu extrahieren.
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JP8267029A JP2889196B2 (ja) | 1996-10-08 | 1996-10-08 | センサ信号の直流レベル変化検知回路 |
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DE19744273B4 DE19744273B4 (de) | 2015-05-28 |
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Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
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