DE2551979C3 - Einrichtung zur Erfassung von Fahrzeugen - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft eine Einrichtung zur Erfassung von Fahrzeugen nach dem Oberbegriff des Patentanspruchs.

Eine derartige Einrichtung wird insbesondere verwendet in automatischen Straßenverkehrssteuersystemen, in Geräten zur Untersuchung von Verkehrsflüssen sowie generell in Steueranlagen, für die Informationen über die Anwesenheit und/oder Bewegung von Fahrzeugen erforderlich sind.

Bei einer bekannten Einrichtung der eingangs genannten Art (vgl. US-PS 3 042 899) werden dem Eingang des Verstärkers sowohl das vom Ultraschall-Sendeempfänger empfangene, nämlich vom Fahrzeug reflektierte Signal, als auch das vorher vom Ultraschall-Sendeempfänger ausgestrahlte Signal zugeführt, so daß der Verstärker einen großen Dynamik-Bereich aufweisen muß, da die Feldstärke von reflektiertem Signal und ausgestrahltem Signal sich um viele Größenordnungen unterscheidet (reflektiertes Signal: einige Millivolt oder sogar nur Bruchteile eines Millivolts, ausgestrahltes Signal: hunderte Millivolt). Aus diesem Grund ist der Aufbai; des Verstärkers ziemlich aufwendig.

Daneben treten Schwierigkeiten insoweit auf, als zur Sicherung der Funktionsfähigkeit der bekannten Einrichtung die Frequenz des Ultraschallgenerators mit der Eigenfrequenz des Ultraschall-Sendeempfängers während der gesamten Betriebszeit der Einrichtung auch unter veränderlichen Klimabedingungen genau zusammenfallen muß, was ebenfalls einen hohen Aufwand mit sich bringt. Hierbei wird die Reichweite der Einrichtung (minimale Entfernung, in der ein Fahrzeug gerade noch erfaßt wird) durch die Betriebszeit des Ultraschallgenerators und die Ausschwingdauer des Ultraschall-Sendeempfängers bestimmt. Zwar kann die Betriebszeit des Ultraschall-Sendeempfängers vermindert werden, jedoch muß in diesem Fall zum »Aufschaukeln« des Ultraschall-Sendeempfängers die an ihn anzulegende Spannung erhöht werden.

ίο Demgegenüber ist es Aufgabe "der Erfindung, die Einrichtung der eingangs genannten Art verhältnismäßig einfach aufzubauen bei ebenfalls einfacher Betriebsweise (ohne genaue Einstellung und komplizierte Stabilisierung der Betriebszustände).

Die Lösung dieser Aufgabe erfolgt erfindungsgemäß durch die Lehre nach dem Kennzeichen des Patentanspruchs.

Erfindungsgemäß ist also zunächst ein Schaltglied vorgesehen, das die vom Ultraschallgenerator abgegebenen und vom Ultraschall-Sendeempfänger abgestrahlten Signale an einem gleichzeitigen Zutritt zum Verstärker hindert, so daß dessen Aufbau wesentlich vereinfacht werden kann.

Außerdem ist das Schaltglied selbst durch die Ver-Wendung der Transformatoren-Dioden-Kombination verhältnismäßig einfach ausgebildet, indem insbesondere keine aktiven Bauelemente verwendet werden, wobei diü Transformatoren-Dioden-Kombination auch ziemlich robust ist, insbesondere unempfindlich

3d gegen Temperaturschwankungen, wie sie gerade auf die normalerweise im Freien installierte Einrichtung zur Erfassung von Fahrzeugen einwirken.

Demgegenüber ist noch folgender Stand der Technik bekanntgeworden:

(vgl. DE-PS 1 232375) ein Ultraschall-Echogerät zur Verkehrszählung auf Fahrbahnen mit abwechselnd eingeschaltetem Sender und Empfänger, indem ein Impulsgeber über eine (nicht näher beschriebene) Taststufe abwechselnd einen Ultraschallsender mit

4(i Lautsprecher bzw. einen davon getrennten Ultraschallempfänger mit Ultraschallmikrofon und Auswerteteil erregt, so daß innerhalb einer Impulsfolge die Sendezeit z. B. 10% der Empfangszeit beträgt; und

(vgl. DE-AS 1 087053) eine Schaltungsanordnung für ein Echolotgerät mit einem elektroakustischen Sende-Empfangswandler zur Verhinderung der Einwirkung-von Senderstörungen auf den Empfangsverstärker in den Sendepausen ohne Schwächung der empfangenen Echosignale, bei der ein oder mehrere amplitudenabhängige Widerstände, deren Widerstandswert mit wachsender Amplitude abnimmt, in eine oder beide Ausgangsleitungen des Senders sowie parallel zu dem Eingangstransformator des Empfangsverstärkers geschaltet sind, wobei die amplitudenabhängigen Widerstände je zwei antiparallel geschaltete Halbleiterdioden sind; infolge des mit der Amplitude abnehmenden Widerstandswerts der Dioden wird also das Echolot- bzw. Sendesignal für den

ω elektroakustischen Sende-Empfangs-Wandler weitgehend kurzgeschlossen, so daß im Ergebnis der Echoimpuls bzw. das empfangene Signal ziemlich schwach ist, welcher Umstand im übrigen Einschränkungen für den Aufbau des Ultraschallgenerators mit

h^r> sich bringt, insbesondere dieser nicht als Stoßerre-.'ungsgenerator geschaltet sein kann (in letztcrem Fall muß keine Abstimmung des Ultraschallgenerators auf die Eigenfrequenz des piezoelektrischen Ultraschall-

Sendeempfängers erfolgen, was eine Verringerung der Reichweite der Einrichtung, aber auch stärkere ausgestrahlte Signale gestattet); schließlich sind dort zwei Dioden-Paare vorhanden.

Anhand der Zeichnung wird die Erfindung beispielsweise näher erläutert. Es zeigt

Fig. 1 das Blockschaltbild der erfindungsgemäßen Einrichtung zur Erfassung von Fahrzeugen,

Fig. 2 das Schaltbild des Ultraschallgenerators und des Schaltgliedes gemäß der Erfindung.

Die Einrichtung zur Erfassung von Fahrzeugen enthält einen Taktimpulsgeber 1 (Fig. 1), der an einem der Ausgänge mit einem Ultraschallgenerator 2, bei dem als Wancllerelement ein Ultraschall-Sendeempfänger 3 dient, verbunden ist. An den Ultraschall-Sendeempfänger 3 sind ein Schaltglied 4 und der Generator 2 gelegt. Der Ausgang des Schaltgliedes 4 liegt in Reihe mit einem Verstärker 5 und einer Auswerteeinrichtung 6.

Vorzugsweise stellt der Ultraschallgenerator 2 einen Stoß(erregungs)generator dar, bestehend aus einem Speicher- bzw. Stoßstromkondensator 7 (Fig. 2), der mit dem einen Anschluß an einen Widerstand 8 und einem aus einem Thyristor 9 aufgebauten Schalter und mit dem anderen Anschluß an einen piezoelektrischen Wandler 10 des Ultraschall-Sendeempfängers 3 geschaltet ist (Fig. 1).

Das Schaltglied 4 enthält einen ersten Transformator 11, dessen Primärwicklung 12 parallel zum Wandler 10 geschaltet ist. An jedes Ende der Sekundärwicklung 13 des Transformators 11 sind Diode« 14 und 15 angeschlossen. Das Schaltglied 4 weist einen zweiten Transformator 16 auf, dessen Primärwicklung mit den Dioden 14 und 15 und dessen Sekundärwicklung 18 mit dem Eingang des Verstärkers 5 verbunden sind (Fig. 1). Mittelanzapfungen 19 und 20 (Fig. 2) der Sekundärwicklung 13 und der Primärwicklung 17 sind an den Taktimpulsgenerator 1 angeschlossen.

Der Widerstand 8 ist an eine Spannungsquelle 21 gelegt.

Die Einrichtung zur Erfassung von Fahrzeugen funktioniert wie folgt:

Der Ultraschall-Sendeempfänger 3 wird über der Fahrbahn in einer die maximale Höhe der durchfahrenden Fahrzeuge überschreitenden Höhe derart angeordnet, daß der abwärts gerichtete Ultraschallstrahl durch die passierenden Fahrzeuge geschnitten wird.

Der Taktinipulsgeber 1 erzeugt positive und negative Impulse.

Der Speicherkondensator 7 lädt sich über den Widerstand 8 auf eine hohe Spannung + U auf. Beim Eintreffen eines kurzen positiven Impulses vom Taktimpulsgeber 1 an der Steuerelektrode des Thyristors 9 öffnet sich dieser, und es findet eine schnelle Entladung des Kondensators 7 auf den piezoelektrischen Wandler 10 des Sendeempfängers 3 (Fig. 1) statt, se daß der piezoelektrische Wandler 10 einen zeitlich abklingenden Leistungsultraschallimpuls mit einer der Eigenfrequenz des piezoelektrischen Wandlers 10 gleichen Frequenz erzeugt. Der Sendeempfänger 3

ίο strahlt einen kurzen zeitlich abklingenden Leistungsultraschallimpuls aus, der von der auf seinem Weg befindlichen Fläche reflektiert zum Sendeempfänger 3 zurückkehrt, in diesem durch den piezoelektrischen Wandler 10 in ein elektrisches Signal umgewandelt wird und zur Primärwicklung 12 des ersten Transformators 11 gelangt.

Zwischen den Mittelanzapfungen 19 und 20 der Wicklungen 13 und 17 trifft vom Taktimpulsgeber 1 ein negativer Impuls (an der Anzapfung 20 liegt ein negatives Potential gegenüber der Anzapfung 19) gleichzeitig mit dem zum Öffnen des Thyristors 9 eintreffenden Impuls ein. Durch diesen negativen Impuls werden die Dioden 14 und 15 gesperrt, so daß das zu dieser Zeit am piezoelektrischen Wandler 10 entstehende Leistungssignal zum Eingang des Verstärkers 5 nicht durchkommt, wodurch ein Überlastungsschutz des Eingangskreises des Verstärkers 5 gesichert und der Bau des Verstärkers 5 vereinfacht werden.

Die Dauer des negativen Impulses des Taktimpulsgebers 1 wird derart gewählt, daß das Schaltglied 4 (Fig. 1) während der gesamten Ausstrahlungszeit gesperrt ist. Das reflektierte Signal passiert die offenen Dioden 14 und 15 und gelangt zu der an den Verstär-

J5 ker 5 angeschlossenen Sekundärwicklung 18 des zweiten Transformators 16. Das verstärkte Signal wird durch die Auswerteeinrichtung 6 geformt, die ein Fahrzeugerfassungssignal für das Verkehrssteuersystem bzw. für eine andere Anlage (nicht gezeigt) wäh-

4" rcnd der Anwesenheit des Fahrzeugs im Erfassungsbereich liefert.

Die Impulsfolgefrequenz des Taktimpulsgebers 1 ist derart gewählt, daß die Auslösung des Ultraschallgenerators 2 beim Eintreffen des von der Fahrbahnoberfläche reflektierten Impulses stattfindet.

Zu dieser Zeit ist das Schaltglied 4 gesperrt, so daß das von der Straße reflektierte Signal zum Verstärker 5 nicht durchkommt. Das von der Fahrzeugoberfläche reflektierte Signal kommt früher als das von

so der Fahrbahn reflektierte Signal an und passiert das zu dieser Zeit leitende Schaltglied.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

Claims (1)

1. Patentanspruch:

   Einrichtung zur Erfassung von Fahrzeugen, in der ein Taktimpulsgeber einem Ultraschallgenerator vorgeschaltet ist, der mit einem Ultraschall-Sendeempfänger und mit einem einer Auswerteeinrichtung vorgeschalteten Verstärker zusammenwirkt, wobei gesteuert durch den Taktimpulsgeber nur bei Empfangsbetrieb der Auswerteeinrichtung Signale zuführbar sind, gekennzeichnet durch ein dem Ultraschallgenerator (2) nachgeschaltetes Schaltglied (4), dessen Ausgang an den Verstärker (5) und dessen Steuereingang an einen der Ausgänge des Taktimpulsgebers (1) angeschlossen sind und das aufweist:

   - einen ersten Transformator (11), dessen Primärwicklung (12) parallel an den Sendeempfänger (3) und dessen Sekundärwicklung (13) an beiden Enden an Dioden (14, 15) angeschlossen ist, und

   - einen zweiten Transformator (16), dessen Primärwicklung (17) mit den Enden an die Dioden (14, 15) und dessen Sekundärwicklung (18) an den Eingang der Auswerteeinrichtung (6) gelegt ist, wobei Mittel-Anzapfungen (19, 20) der Sekundärwicklung (13) des ersten Transformators (11) und der Primärwicklung (17) des zweiten Transformators (16) an den Taktimpulsgeber (1) angeschlossen sind (Fig. 1, 2).