DE2507632B2 - Anordnung zur feststellung des vorhandenseins eines fahrzeuges in einem bereich einer leitungsschleife - Google Patents

Description

Größe und Konfiguralion verwendet werden.

Für einen typischen Fall einer Verkehrsüberwachung wird die Schleife 10 in einer linksgängigen Tasche unter der Straßendecke angeordnet, um das Vorhandensein oder das Durchfahren eines Fahrzeuges festzustellen. Jede große Mctallmassc, wie beispielsweise ein Fahrzeug, welche in den Bereich über der Schleife eintritt, ändert die Schlcifeninduktivität. Durch Überwachung der Schleifeninduktivität kann daher in an sich bekannter Weise das Vorhandensein einer Metallmasse entweder direkt oder indirekt festgestellt werden.

Um Änderungen in der Schleifeninduktivität sehr leicht feststellen zu können, ist die Schleife 10 mit einer Oszillatorschaltung 12 gekoppelt, welche gewöhnlich in einem Gehäuse auf einer Straßenseite angeordnet ist. Die Oszillatorschaltung 12 bildet in an sich bekannter Weise zusammen mit der Schleife 10 einen Oszillator, welcher auf einer von der Schleifeninduktivität abhängigen Frequenz schwingt. Die Schaltungswerte werden normalerweise so gewählt, daß die Mittelfrcqucnz der Schleife und der Oszillatorschaltung beispielsweise bei JO kHz liegt. Die durch ein auf die Schleife auffahrendes Fahrzeug hervorgerufene Frequenzänderung hängt natürlich in wesentlichem Maß von den Eigenschaften des Fahrzeugs ab. Ein typischer Personenkraftwagen kann die Os/.illalorfrequenz um etwa 2% ändern. Ein schmales Motorrad kann die Schlcifcnfrequenz lediglich in.ί 0,05°/« ändern. Durch entsprechende Überwachuni? der Frequenz lies Schleifenoszillatorsignals können Frequcn/änderimgen festgestellt und als festzustellendes Fahrzeug interpretiert werden.

Gemäß der Ausl'ührungsform nach F i g. 1 wird sodann das Schleifenoszillatorsignal als Eingangssignal in einen mehrstufigen Schleifcnzähler 14 eingespeist. Zur Erläuterung sei angenommen, daß der Schleifenzähler 14 zehn Stufen umfaßt und daher 1024 Perioden des Schleifenoszillatorsignals zählen kann. Der Schleifcnzähler !4 liefert auf einer Ausgangsleitung 16 ein Überlaufsignal, wenn 1024 Perioden des Schleifcnosz.illatorvignals gezählt sind.

Um die Zeildauer (TD) zu messen, welche erforderlich ist. damit der Schleifenzählcr 14 1024 Perioden zählen kann, ist eine Taktimpulsquellc 18 vorgesehen, welche eine Zeittaktstufe bzw einen Zähler 20 ansteuert. Sowohl der Zähler 20 als auch der Zähler 14 werden in dem Zeitpunkt zurückgestellt, wenn das Schleifenzähler-Überlaufsignal auf der Ausgangsleitung 16 auftritt.

Eine Vergleichsstufe bzw. eine Subtraktionsstufe 22 vergleicht die durch die Zeittaktstufc 20 gelieferte Zeitdauer TD mit einer Bezugszeitdauer TR. welche in einem Speicher 24 gespeichert ist F i g. 1 zeigt, daß die Subtraktionsstufe 20 durch das auf der Leitung 16 auftretende Schleifenzähler-Überlaufsignal wirksam geschaltet wird. Ist dies der Fall, so bestimmt die Subtraktionsstufe 22 die Differenz zwischen der gemessenen Dauer TDund der Bezugsdauer TR.

Das Ausgangssignal der Subtraktionsstufe 22 wird in eine Anpassungsgesehwindigkeitsstufe 26 eingespeist, welche ihrerseits zur Änderung der Bezugsdauer an den Speicher 24 angekoppelt ist Speziell schließt die Geschwindigkeitsanpassungsstufe 26 eine Servoschieife, um die Bezugsdauer im Sinne der Reduzierung der Differenz zwischen der gemessenen Dauer TD und der Bezugsdauer TR zu ändern

Ein durch die Subtraktionsstufe 22 geliefertes Signal 5, das ein Maß für die Differenz zwischen der meßbaren Dauer TD und der Bezugsdauer 77? ist wird in den Eingang einer Schwellwert-Logikstufe 28 eingespeist. Übersteigt die Differenz 5 einen extern wählbaren Schwellwert (beispielsweise a oder b), so erzeugt die Schwellwert-Logikslufe ein Rufsignal auf einer Ausgangsleitung 30, wodurch das Vorhandensein eines Fahrzeugs über der Schleife angezeigt wird. Zur Erläuterung der Wirkungsweise der Anordnung nach Fig. 1 sei zunächst eine Situation angenommen, in welcher sich kein Fahrzeug in der Nachbarschaft der

ίο Schleife 10 befindet. Der Schleifenzähler 14 zählt zyklisch von Null bis 1023 und liefert je Zählzyklus, d. h., je einmal für 1024 Oszillatorsignalperioden ein Übcrlaufsignal auf der Leitung 16.

Die gemessene Zeitdauer 773 und die Bezugszeitdauer TR sind gleich, so daß daher die Differenz. 5zwischen diesen gleich Null ist. Daher ändert die Anpassungsgeschwindigkeitsstufe 26 den Inhalt des Speichers 24 nicht. Auch ist das Signal S nicht so groß, daß die Schwcllwcrt-Logikstufc 28 ein Rufsignal auf der Leitung 30 erzeugt.

Es sei nun angenommen, daß ein Fahrzeug auf die Schleife 10 auffährt, wodurch deren Induktivität reduziert und die Frequenz des in den Schleifenzähler 14 eingespeisten Oszillatorsignals vergrößert wird. Daher wird das Schleifenzähler-Übcrlaufsignal in bezug auf den obengenannten Zählzyklus früher geliefert, wodurch die gemessene Zeitdauer TD reduziert wird. Das durch die Subtraktionsstufc 22 gelieferte Signal S springt infolgedessen von Null auf eine größere Zahl.

Wenn dieses Signal über den in die Schwellwerk Logikslufe 28 eingegebenen Schwellwert springt, so liefert diese Stufe 28 ein Rufsignal auf der Leitung 30. Weiterhin beginnt die Anpassungsgeschwindigkeitsstufc 26 den Inhalt des Speichers 24 im Sinne einer Reduzierung des Wertes S gegen Null zu ändern. Wird der Inhalt des Speichers 24 während vieler Zyklen des Schleifcnzählcrs 14 relativ langsam geändert, so kann die Srhwollwert-l.ngiksti.ilO 28 in einer großen Zeitperiode weiter das Rufsignal erzeugen. Auf diese Weise kann das fortlaufende Vorhandensein eines Fahrzeugs über der Schleife 10 in einem großen Intervall (lypischerweise über zehn Minuten) festgestellt werden. Ist das Fahrzeug während einer großen Zeitdauer über der Schleife 10 vorhanden gewesen, so kann die fortlaufende inkrementförmige Änderung des Bezugsdauerinhalts des Speichers 24 eventuell das Vorhandensein des Fahrzeuges verwischen und damit das durch die Schwellwcrt-Logikstufe 28 gelieferte Rufsignal abschalten.

Es sei nun der andere Fall angenommen, daß kein Fahrzeug auf die Schleife 10 auffährt wobei sich jedoch die Schleifeninduktivität aufgrund einer langsamen Änderung der Umgebungsbedingungen ändert Eine derartige Änderung der Schleifeninduktivität ändert natürlich auch die durch den Schleifenzähler 14 festgelegte Frequenz des Schleifenoszillatorsignals. Daher springt das von der Subtraktionsstufe 22 gelieferte Signal von Null auf irgendeinen höheren Wert. Ist dieser höhere Wert kleiner als der in die Sch well wert-Logikstufe 28 eingegebene Schwellwert so wird auf der Leitung 30 kein Rufsignal erzeugt. Unabhängig vom Wert des Signals 5 ändert jedoch die Anpassungsgeschwindigkeitsstufe 26 den Bez- gsdauer-Inhalt des Speichers 24, wodurch die Bezugsdauer an die geänderten Umgebungsbedingungen angepaßt wird.

Bei der obigen Erläuterung der Anordnung nach F i g. 1 wurde lediglich von dem Fall ausgegangen, daß die Schleifeninduktivität abnimmt und die Schleifenos-

/illaior Frequenz zunimmt. Der umgekehrte Fall kann jedoch auch entweder zusätzlich durch Änderung der llingebungsbcdingungen oder durch ein vom Schlcifenbereich wegfahrendes Fahrzeug hervorgerufen werden. In diesem Fall wird der Weit des Signals 5 bei der in s Fig. 1 angenommenen Polarität negativ. Daher sprich: die Schwellwert-Logikslufc 28 nicht auf die Änderung an, auch wenn diese den vordefinierten Schwellwert übersteigt. F.s wird also kein Rufsignal erzeugt. Um /wischen den beiden Zuständen abnehmender und zunehmender Schleifeninduktivität und entsprechender zunehmender und abnehmender Schleifenfrequenz zu unterscheiden, wird im folgenden davon gesprochen, UaIi sich die Schleifcnfrequenz in einer Rufrichtung (/iinehmende .Schleifenfrequenz) und in einer Nichtruf-Richtung (abnehmende Sehleifenfrequenz) ändert. Die durch die Anpassungsgeschwindigkeitsstufe 26 geschlossene Servoschlcife arbeitet für Abweichungen des durch die Subtraktionsstufe 22 gelieferten Wertes 5 in beiden Richtungen, um den Bezugsdauer-Inhalt des Speichers 24 im Sinne einer Reduzierung des Wertes .S" i'cgcn Null zu andern. Wie sich aus den folgenden Auslnhrungen noch ergibt, ändert die Anpassungsgcschwindigkeitssiufe 26 die Bezugsdaucr entweder lel.üiv langsam oder relativ schnell. Speziell erfolgt die Anpassung, d. h.. (.lic Änderung der im Speicher 24 !-'speicherten Bezugsdauer in euiem Anfangsintervall, wenn die Anordnung zunächst eingeschaltet wird, und ■!iirh in dem Fall, in dem die durch den Wert 5gegebene I rc(|uenzabweicl.ung in Nichtruf-RichUing groß ist, μ. !'!iell. Andererseits erfolgt die Anpassung als Funktion mn kleinen Frequenzabweichungen und jeder Abweichung in Rufrichlung langsam. Wie sich aus den '■'L'enden Ausführungen noch ergibt, ermöglicht diese ^v inmetrische Anpassung an Frequenzabweichungen

nie kontinuierliche Feststellung des Vorhandenseins ί nies Fahrzeugs in einer relativ langen Zeitperiode von !■eisjiielswcise 10 bis 12 Minuten: gleichzeitig kann .i.'ivi .iIm-t auch ein nachfolgendes Fahrzeug sehr M'hneil lestgestelit werden, wenn ein vorher vorhandene^ I ahr/eug vom Bereich über der Schleife weggefah-

I : g. 2 zeigt eine bevorzugte konkrete Ausführungs- >':!ii der in Fig. 1 schematisch dargestellten Anord- ^:;u:ig. Fhenso wie bei der Anordnung nach F i g. 1 liefert der .Schleifenoszillator 12 in der Anordnung nach F i g. 2 einen Fingangsimpuls pro Schleifensignalperiode für den .Schleifenzahler 14. Es sei angenommen, daß der Schlcilen/ähler 14 nach F i g. 2 ein zehnstufiger Buiärzähler mit 1024 verschiedenen Zählzuständen ist, ν-clehe im folgenden mit Null bis 1023 bezeichnet werden. Der Schleifenzähler 14 zählt Impulse, die vom Schlcifenoszillator 12 in eine Schleifenzähler-Eingangsklemme 40 eingespeist werden, wenn ein Freigabesignal in eine Schleifenzähler-Eingangsklemme 42 eingespeist wird. Der Schleifenzähler 14 kann als Funktion eines in eine Schleifenzähler-Rückstellenklemme 44 eingespeisten Signals auf Null zurückgestellt werden. Weiterhin liefert der Schleifenzähler 14 nach Zählung bis 1023 ein Überlaufsignal an einer Ausgangsklemme 46.

Wie anhand von Fig. 1 erläutert wurde, wird die Frequenz des Schleifenoszillators 12 dadurch überwacht, daß die Zeitdauer einer festen Anzahl von Schleifensignalperioden durch den Schleifenzähler 14 gezähl· wird. Bei der in Fig. 2 dargestellten Ausführungsform wird die Dauer der festen Anzahl von Schleifenzählerzyklen durch einen Dauer-Zähler 48 in Verbindung mit einem Voreinstelizähler 50 gezählt. Vor der Erläuterung der Wirkungsweise des Dauer-Zählers und des Voreinslellzählers sei auf ein Sequenzsteuer-Logiknetzwerk 52 hingewiesen, das die Fortschaltung und den Betrieb der Schaltung nach F i g. 2 steuert.

Das Sequenzsteucr-Logiknetzwerk 52 enthält fünf Stell-Rückstell-Flip-Flops54,56,58,60und62,welchein Form eines Ringzählers geschaltet sind, so daß lediglich ein Flip-Flop in einem Zeitpunkt ein Signal »1« liefert. Die Fortschaltung des einzigen Bits »1« vom Flip-Flop 54 sukzessiv durch die Flip-Flops 56, 58,60 und 62 wird als »Dctekiorzyklus« bezeichnet. Während jedes Detektorzyklus werden fünf verschiedene Steuerzuständc mit Operationen und Signalübertragungen definiert. Die Übertragung des einzigen Bits »1« von einem Hip-Flop in das folgende Flip-Flop im Logiknetzwerk 52 erfolgt koinzident mit einem Taktimpuls, welcher durch eine sehr genaue Kristall-Taktimpulsquelle 64 geliefert wird. Obwohl in F i g. 2 aus Übersichtlichkeitsgründen nicht eigens dargestellt, ist jedoch festzuhalten, daß die Taktimpulse im Gatter eingespeist werden, welche an die Stell- und Rückstclleingänge der Flip-Flops im Netzwerk 52 angekoppelt sind, so daß jedes Flip-Hop nur koinzident mit dem Auftreten eines von der Quelle 64 gelieferten Taktimpulses gestellt und rückgcstellt wird.

Das Netzwerk 52 definiert während jedes Detektorzyklus die folgenden Zustände:

CJO. Fortschaltcn (ADV), Lesen (RD). Rückstellen (RST) und Voreinstellen (PRST). Die vorgenannten Schaltzustände werden sukzessiv festgelegt, wenn das einzige Bit »1« vom Flip-Flop 54 durch die Flip-Flops 56, 58, 60 und 62 fortgeschaltet wird. Die Fortschaltung des Bits »1« durch das Logiknetzwerk 52 wird durch ein »Start«-Signal ausgelöst, das über ein Gatter 63 in den Stelleingang des Flip-Flops 54 eingespeist wird. Dieses »Slart«-Signal wird als Funktion der Schleifensignalperiode erzeugt, welche auf das Umschalten des Flip-Flops 62 auf das Bit »1« folgt. Vor der weiteren Erläuterung der Wirkungsweise des Logiknetzwerkes 52 und speziell der Kriterien zur Fortschaltung des einzigen Bits »1« von einem Flip-Flop zum nächsten sei zunächst wieder der obenerwähnte Dauer-Zähler 48 betrachtet. Dieser Dauer-Zähler 48 ist ebenso wie der Schleifenzähler 14 ein mehrstufiger Binärzähler.

Es sei angenommen, daß der Zähler 48 durch 16 Stufen gebildet ist und daher 65 536 verschiedene Zählzustände annehmen kann. Er zählt Taktimpulse, welche von der Taktimpulsquelle 64 in eine Eingangsklemme 70 eingespeist werden, wenn auch ein Freigabesignal in eine Freigabeklemme 72 eingespeist wird. Es sei angenommen, daß die Taktimpulsquelle 64 mit einer Frequenz von 2 MHz arbeitet. Als Funktion eines in eine Rückstellklemme 74 des Dauer-Zählers eingespeisten Signals wird der Zähler auf eine Nullzählung zurückgeschaltet. An einer Ausgangsklemme 76 des Dauer-Zählers wird ein Überlaufsignal geliefert, wenn dieser Zähler im höchsten Zählzustand 65 535 steht.

Während des GO-Schaltzustandes, der dann eingestellt ist, wenn das Flip-Flop 54 auf das Bit »1« geschaltet ist, zählt der S.chleifenzähler 14 Perioden des Schleifenoszillatorsignals als Funktion des Ausgangssignals »1« des Flip-Flops 54, wodurch der Schleifcnzähler über die Klemme 42 freigegeben wird. Weiterhir zählt der Dauer-Zähler 48 während des GO-Schaltzustandes Taktimpulse, da das Ausgangssignal »1« de; Flip-Flops 54 in einen Eingang eines Oder-Gatters 8i eingespeist wird, dessen Ausgangssignal auf die

609538A3<

Freigabeklemme 72 des Dauer-Zählers 48 gegeben wird. Wenn der Schleifenzähler 14 den Zählwert 1023 erreicht, und ein Überlaufsignal an der Klemme 46 liefert, so wird das Flip-Flop 54 des Regelnctzwerkes zurückgestellt und das Flip-Flop 56 über ein Und-Gattcr 82 gestellt, wodurch der Fortschalt-Zustand festgelegt wird. Wenn der Dauer-Zähler 48 bis zum Zählwert 65 535 gezählt hat und ein Überlaufsignal auf der Ausgangsleitung 46 liefert, so wird ein Und-Galter 84 wirksam geschaltet, um das Flip-Flop 56 rück/uslcllcn und das Flip-Flop 58 über ein Oder-Galter 85 zu stellen, wodurch vom Fortschalt-Zustand auf den Lesezusland umgeschaltet wird. Der RückstellzusUind. welcher dadurch festgelegt wird, daß das Flip-Flop 60 ein Ausgangssignal »1« liefert, tritt bei dem Taktimpuls auf, der unmittelbar auf die Umschaltung des Flip-Flops 58 in den logischen Zustand »1« folgt. Entsprechend liefert das Flip-Flop 66 bei dem Taktimpuls eine logische »1«, welcher auf die Umschaltung des Flip-Flops 60 auf die logische »1« folgt.

Während des Voreinstcll-Zusumdes in jedem Detcklorzyklus wird der Inhalt des vorerwähnten Vorcinstellzählcrs 50 über Gatter 90 in den Dauer-Zähler 48 eingespeist. Dieser Voreinstellzählcr 50 wird durch einen Binärzähler gebildet, welcher im vorliegenden Ausfiihrungsbeispiel 16 Stufen besitzt, so daß er ebenso wie der Dauer-Zähler 48 von Null bis 6!5 535 zählen kann. Wie im folgenden noch genauer erläutert wird, dient der Voreinstellzähler zur Einspeisung eines Zählwertcs in den Dauer-Zähler während jeder Detektorperiode, wobei der Zählwert eine solche Größe besitzt, das das auf der Leitung 46 auftretende Schlcifcr-Zähler-Überlaufsignal und das auf der Leitung 76 auftretende Überlauf-Signal des Dauer-Zählers bei Fehlen einer ins Gewicht fallenden Änderung der Schlcifensignalfrequcn/ zeitlich koinzidcnt auftreten.

Speziell wird der Inhalt des Voreinstellzählcrs, welcher durch die anhand von Figuren noch genauer zu erläuternden Anpassungsgesehwindigkcitsstufen 98 gesteuert wird, über die Übertragungsgatter 90 während des Voreinstellzustandes in jedem Detektorzyklus in den Dauer-Zähler eingespeist. Zur grundsätzlichen Erläuterung der Wirkungsweise der Anordnung nach F i g. 2 sei zunächst angenommen, daß sie sich in einem Ruhezustand befindet, in dem in einer langen Zcitperiodc keine wesentlichen Änderungen der .Schleifcnsignalfrcqiicnz aufgetreten sind. In diesem Falle liefern der Schlcifcnzähler 14 und der Dauer-Zahler 48 das Überlaufsignal zeitlich koinzidcnt. Es sei nun angenommen, daß ein Fahrzeug auf die Schleife auffährt, wodurch die Frequenz des Schlcifensignals vergrößert wird. Das führt dazu, daß der Schleifenzähler 14 schneller zählt und daher auf der Leitung 46 ein Überlaufsignal liefert, bevor der Dauer-Zähler ein Überlaufsignal geliefert hat. Wie im folgenden noch genauer erläutert wird, hebt dann die Anpassungsgeschwindigkeitsstufe 98 die Zählung im Voreinstellzähler an, so daß der Dauer-Zähler sein Überlaufsignal im Detektorzyklus früher liefert. Das bedeutet mit anderen Worten, daß die Zählung im Voreinstellzähler durch die Anpassungsgeschwindigkeitsstufe 98 in einer Richtung geändert wird, in der das Überlaufsignal des Dauer-Zählers in Richtung auf eine zeitliche Koinzidenz mil dem Überlaufsignal des Schleifenzählers geführt wird. Die Kompensation der Zeitdifferenz zwischen dem Überlaufsignal des Schleifenzählers und dem Überlaufsignal des Dauer-Zählers erfolgt inkrementförmig über viele Detektorzyklen mit einer durch die Anpassungsge-

schwindigkeitsstufe 98 festgelegten Geschwindigkeit Das heißt, die Zeitdifferenz zwischen dem Auftreten de: Überlaufsignals des Schleifenzählers und dem Überlauf signal des Dauerzählers kann schnell kompensier S werden, wenn sich die Anordnung sehr schnell ar Änderungen der Schleifeninduktivität anpassen soll Andererseits kann diese Kompensation auch langsarr erfolgen, wenn sich die Anordnung langsam ar Änderungen der Schleireninduktivität anpassen soll. Ir ίο Anwendungsfällen für Fahrzeugverkehr ist es ofi wünschenswert, das Vorhandensein eines Fahrzeug! über einer Schleife während einer großen Periode kontinuierlich festzustellen, so daß die Anpassungsge· schwindigkeitsstufe 98 den Zählerinhalt des Zählers 50 in einer anhand von F i g. 4 noch zu beschreibenden Weise langsam ändert, um die Zeitdifferenz zwischen dem Auftreten des Überlaufsignals des Schleifenzählers und des Überlaufsignals des Dauer-Zählers in einer sehr großen Anzahl von Detektorperioden zu kompensieren ™ Ist es andererseits wünschenswert, daß die Anordnung sehr schnell auf ein nachfolgendes Fahrzeug anspricht, nachdem eine Änderung der Schleifeninduktivität durch ein vom Bereich der Schleife wegfahrendes Fahrzeug aufgetreten is·., so muß der Zählerinhalt des Voreinstell-Zählers sehr schnell geändert werden, um das Überlaufsignal des Schleifenzählers und das Überlaufsignal des Dauer-Zählers innerhalb weniger Detcklorzyklen in zeitliche Koinzidenz zu bringen.

Vorstehend wurde der Zusammenhang zwischen dem -i° Überlaufsignal des Schleifenzählcrs und dem Überlaufsignal des Dauer-Zählers während eines Ruhezustandes und fur den Fall betrachtet, daß ein Fahrzeug auf die Schleife auffährt und die Schlcifensignalfrequenz beträchtlich vergrößert. Es wurde auch bereits ausgefuhrt, daß der Zählwert im Voreinstellzähler als Funktion einer zunehmenden Schleifensignalfrcqucnz derart geändert wird, daß das Überlaufsignal des Dauer-Zahlers im Detektorzyklus früher auftritt, um die Zcitdi.fercnz zwischen den Überlaufsignalen des Schleitenzahicrs und des Dauer-Zählers zu kompensieren. Nach einem bestimmten Intervall von beispielsweise 12 Minuten hat sich die Anordnung vollständig angepaßt, d. n., die Zeitdiflerenz zwischen dem Auftreten der Uberlaufsignalc des Schleifenzählers und des Dauer- « /Zahlers ist vollständig verschwunden, so daß die Anordnung das weitere Vorhandensein des Fahrzeugs über der Schleife nicht mehr länger feststellt. F.s sei nun der Fall betrachtet, daß das festgestellte Fahrzeug vom Bereich über der Schleife wegfährt. Die Schleifensignal- - Irequcnz nimmt dann ab, so daß das Oberlaufsignal Ht-s Schleifenzählers auf der Leitung 46 auftritt, nachdem das Uberlaufsignal des Dauer-Zählers auf der Leitung /6 aulgetreten ist. Daher reduziert die Anpassungsgeschwind.gkeitsstufe danach den Zählwert im Voreinstellzähler 50. um erneut das Überlaufsignal des uauer-Zahlers innerhalb jedes Detektorzyklus derart zu variieren, daß die Zeitdifferenz zwischen den Uberlau Signalen des Schleifenzählers und des Dauerte λ λ ™^mP^ensierl wird. Aus der obigen Erläuterung aer Anordnung nach F i g. 2 ist daher ersichtlich, daß die Bezugsdauer, welche durch den Dauer-Zähler 48 festgelegt wtrd. die gemessene Zeitdauer einer festen Anzahl von Schleifensignalperioden derart nachregelt, aau die Zeitdifferenz zwischen der gemessenen Zeitdauer und der Bezugs;:eitdauer auf Null reduziert wird.

, ^cT^ ^{des G}°-^Zustandes zählt der Schleifenzähler 14 Schleifensignalperioden. während der Dauer-Zäh-

ler 48 Taktimpulse zählt. Es sei angenommen, daß das Überlaufsignal des Schleifcn/ühlers 14 vor dem Übcrlaufsignal des Daucr-Zählcrs 48 auftritt. Dadurch wird das Flip-Flop 54 zurückgestellt und das Flip-Flop 56 gestellt, so daß vom GO-Zustand auf den Fortschalt-Zustand umgeschaltet wird. Ein LO/HI-Flip-Ι-Ίορ 100, das während des Rückslell-Zustandcs des vorherigen Deteklorzyklus gesetzt wurde, bleibt gesetzt, so daß es ein LO/Zählausgangssignal liefert. Während des Fortschall-Zustandcs bleibt der Dauer-Zähler 48 über das Oder-Gatter 80 wirksam geschaltet. Daher zählt der Dauer-Zähler weiter, bis er überläuft. Wenn der Dauer-Zähler 48 überläuft, stellt er das Flip-Flop 56 des Steuerlogik-Netzwcrkes 52 über das Gatter 84 zurück und stellt das Flip-Flop 58, wodurch is vom Fortsehall-Zustand auf den Lesezustand umgeschaltet wird. Die Anzahl der während des Fortschalt-Zustandes auftretenden Taklimpulse wird durch einen Fehlerzählcr 102 gezählt. Der Ausgang der Taktimpulsquellc 64 ist direkt an den Hingang dieses Fehlerzählcrs 102 angeschaltet. Der Fehlerzählcr 102 wird durch das Ausgangssignal eines Oder-Gatters 104 freigegeben, das an einem Freigabeeingang 106 des Zählers 102 angekoppelt ist. Während des Fortschalt-Zustandcs wird der Fehlerzählcr über ein Und-Gattcr 108 freigegeben, so daß das Oder-Gatter 104 ein Eingangssignal »1« enthält. Das Und-Gatter 108 wird immer dann während des Fortschalt-Zustandes durchgeschaltct, wenn ein Anfangs-Zustand nicht festgelegt ist. F.in Anfangs-Zustand ist lediglich dann gegeben, wenn die Anordnung eingeschaltet wird (im folgenden noch genauer beschrieben). Der Fchlcrzähler wird während jedes Riickstcll-Zustandcs eines Detektorzyklus über eine Eingangsklemme 110 zurückgestellt. Daher zählt der Fehlerzählcr 102 die Anzahl von Taktimpulsen bzw. die Dauer des Fortschalt-Zustandes, welche die Zeitdiffcrenz zwischen dem Auftreten der Überlaufsignale des Schleifenzählers und des Dauer-Zählers repräsentiert.

Das Ausgangssignal des Fehlcrzählers ist an den Eingang einer Schwellwert-Logikstufe 112 angekoppelt, welche der Logikstufc 28 nach Fig.] analog ist. Diese Logikstufe 112 nach Fig. 2 besitzt zwei Ausgänge, welche ein Signal »1« liefern, wenn die Zählung des Fehlerzählers kleiner als der durch diese Stufe 4s festgelegte Schwcllwert ist. Wenn die Zählung des Fehlerzählcrs 102 den durch die logische Stufe 112 festgelegten Schwellwcrt übersteigt, so liefert eine Überscliwellwert-Ausgangsleitung 114 ein Signal »1«. Ist andererseits die Zählung des Fehlerzählers 102 kleiner als der durch die Logikstufe 112 festgelegte Schwellwert, so liefert eine Unterschwellwert-Ausgangsleitung 116 ein Signal »1«. Die Signale auf diesen Ausgangsleitungen 114 und 116 legen fest, wann ein »Ruf«-Signal erzeugt werden soll.

Es sei nun angenommen, daß das Überlaufsignal auf der Leitung 76 des Dauer-Zählers während eines Detektorzyklus vor dem Überlaufsignal auf der Leitung 46 des Schleifenzählers auftritt. In diesem Fall tritt der Überlauf des Dauer-Zählers während des GO-Zustandes auf, wodurch das LO/HI-Zähl-Flip-Flop 100 über ein Und-Gatter 118 zurückgestellt wird. Dann Hefen das Flip-Flop 100 ein Hl-Zählausgangssignal, wodurch ein Und-Gatter 120 während des GO-Zustandes durchgeschaltet wird. Der Ausgang des Und-Gatters 120 ist an einem Eingang des Oder-Gatters 104 angekoppelt, das, wie oben erwähnt, den Fehlerzähler 102 freigibt. Daher zählt der Fehlerzähler 102 die Anzahl von Taktimpulsen bzw. die Dauer zwischen dem Auftreten der Überlauf signale des Dauer-Zählers und des Schleifenzählers. Wi< oben erwähnt, bestimmt die Schwellwert-Logikslufi 112, ob die Zählung des Fehlerzählers 102 über odei unter dem durch diese festgelegten Schwellwert liegt. E: ist weiterhin zu bemerken, daß beim Auftreten de: Überlaufs des Schleifenzählers der GO-Zustand abge schaltet und das Stcuerlogik-Netzwerk 52 auf der Fortsehall-Zustand umgeschaltet wird. Wenn da; Flip-Flop 100 ein Hl-Zählausgangssignal liefert, so wire das Logiknetzwerk 52 beim unmittelbar folgender Taktimpuls vom Fortschalt-Zustand in den Lese-Zustand umgeschaltet.

Wird ein Ruf-Flip-Flop 130 gestellt, so liefert es ein Rufsignal, wodurch ein Vorhandensein eines Fahrzeugs angezeigt wird. Dieses Ruf-Flip-Flop 130 wird über Gatter 132 und 134 während des Lese-Zustandes gestellt bzw. zurückgestellt. Der Lese-Zustand ist dadurch definiert, daß das Flip-Flop 58 im Sequenzsteucr-Logiknetzwerk 52 ein Signal »1« liefert. Das Ruf-Flip-Flop 130 wird über das Gatter 132 dann gestellt, wenn das Zähl-Flip-Flop 100 während jedes Detektorzyklus ein LO-Zählsignal liefert und wenn die Schwellwcrtlogikslufc 112 einen Überschwcllwertzustand des Fehlerzählcrs feststellt. Es ist zu bemerken, daß das LO-Zählsignal des Flip-Flops 100 auftritt, wenn der Überlauf des .Schleifenzählers während eines Detcktorzyklus vor dem Überlauf des Dauer-Zählers auftritt. Der Übcrschwellwert-Zustand, bei dem auf der Leitung 114 ein Signal »1« vorhanden ist, tritt auf, wenn die im Fehlerzählcr 102 gespeicherte Zählung während dieses Detcktorzyklus größer als der durch die Schwellwcrtslufe 112 festgelegte Schwellwerl ist. Wenn die Zählung im Fehlerzähler den Schwellwert übersteigt, so weicht die gemessene Zeitdauer einer festen Anzahl von Schleifensignalpcrioden so weit von der Bezugszeitdauer ab, daß das tatsächliche Vorhandensein eines Fahrzeugs über der Schleife festgestellt ist.

Das Ruf-Flip-Flop 130 wird während des Lcse-Zustandes jedes Detektorzyklus zurückgestellt, wenn die Schwellwertlogikstufe 112 anzeigt, daß die Frequenzabweichung der Schleifeiu.ignalfrequenz, welche durch die Größe der Zählung im Fehlcrzähler 102 gegeben ist. nicht ausreicht, um ein Rufsignal zu erzeugen. Um zu vermeiden, daß das Ruf-Flip-Flop 130 in einem Fall hin und herkippt, in dem der Schwellwert eben überschritten ist, legt die Schwellwertlogikstufe 112 vorzugsweise eine untere Zählung für jeden wählbaren Schwellwert derart fest, daß das Überschwellwertsignal nach einem Übersteigen des Schwellwertes gehalten wird, bis der Fehler auf einen im Vergleich zum Schwellwert kleineren Wert fällt. Es sei beispielsweise ein Schwellwert von 12 Zählungen angenommen. Wenn der Fehler 12 Zählungen übersteigt, so wird das Überschwellwertsignal erzeugt und gehalten, bis der Fehler beispielsweise unter 11 Zählungen fäl't.

Vor der Erläuterung der F i g. 3 und 4, welche eine Ausführungsform der Anpassungsgeschwindigkeitsstufe 98 sowie deren Betriebsbedingungen zeigen, sei auf eine Anfangszeittaktstufe 140 und eine Freigabe-Zeittaktstufe für die Anpassungsgeschwindigkeitsstufe nach F i g. 2 hingewiesen. Die Anfangszeittaktstufe 140 spricht lediglich auf die Einschaltung der Anordnung an, was schematisch durch einen Schalter 144 dargestellt ist. Die Anfangszeittakt-Stufe 140 legt ein Intervall von beispielsweise 30 Sekunden fest, in dem sich die Anordnung sehr schnell an die vorhandenen Umgebungsbedingungen anpaßt. Während dieses Intervalls

3773

iefert die Anfangs-Zeittakt-Stufe 140 ein Anfangssignal iuf einer Leitung 146, das die schnelle Speicherung einer Zählung im Voreinstellzählei 50 auslöst, um das Überlaufsignal des Dauerzählers in zeitliche Koinzidenz mit dem Überlaufsignal des Schleifenzählers zu bringen. Um die Erzeugung eines Rufsignals während dieses Anfangsintervalls zu verhindern, sperrt das Anfangssignal djs Und-Gatter 108, das am Eingang des Oder-Gatters 104 liegt, welches seinerseits mit dem Freigabeeingang des Fehlerzählers 102 gekoppelt ist. Daher zählt der Fehlerzähler 102 keine Taktimpulse, welche nach dem Oberlauf des Schleifenzählers und vor dem Überlaufen des Dauer-Zählers während dieses Anfangsintervalls auftreten. Damit wird die Erzeugung eines Rufsignals verhindert, wobei jedoch die Anpassungsgeschwindigkeitsstufe die Zählung im VoreinstellzählerSO im vorbeschriebenen Sinne ändern kann.

Die Zeiitaktstufe 142 wird durch ein vom Flip-Flop 130 geliefertes Rufsignal wirksam geschaltet und legt ein Intervall von beispielsweise 10 Minuten fest. Wie im folgenden anhand von F i g. 4 noch erläutert wird, kann sich die Anordnung während dieses Intervalls von 10 Minuten nicht anpassen, d.h. die Zählung des Voreinstellzählers 50 wird nicht geändert. Durch die Wirkung der Freigabe-Zeittaktstufe 142 kann die Anordnung das Vorhandensein eines Fahrzeugs langer halten, bevor das weitere Vorhandensein des Fahrzeuges durch die Anpassung der Anordnung verwischt wird.

Die Gesamtfunktion der Anpassungsgeschwindigkeitsstufe 98 wurde oben in Verbindung mit F i g. 2 beschrieben. Es sei noch einmal erwähnt, daß diese Stufe auf einen im Fehlerzähler 102 gespeicherten Fehler anspricht und eine Servoschleil'e schließt, wobei die Zählung im Voreinstellzähler derart geändert wird, daß das Auftreten des Überlaufsignals des Dauer-Zählers zeitlich mit dem Auftreten des Überlaufsignals des Schleifenzählers zusammenfällt. Die Anpassungsgeschwindigkeitsstufe 98 ändert weiterhin die Zählung im Voreinstellzähier 50 langsam oder schnell, um eine entsprechend langsame oder schnelle Anpassung an Änderungen der Schleifeninduktivität zu gewährleisten.

Zur Erläuterung der Wirkungsweise der Anpassungsgeschwindigkeitsstufe 98 wird auf die Tabelle nach Fig.3 Bezug genommen, aus der die Änderung der Zählung im Voreinstellzähier 50 als Funktion der verschiedenen Bedingungen ersichtlich ist. In fünf Zeilen der Tabelle nach F i g. 3 ist jeweils ein anderer Satz von Bedingungen angegeben, die in Spalten 1 bis 4 eingetragen sind. In Spalten 5 und 6 ist die eintretende Wirkung eingetragen. Die sechs Spalten in jeder Zeile stellen folgendes dar:

Spalte (1): Anfang — »1« und »0« repräsentieren jeweils einen Zeitpunkt innerhalb und außerhalb des durch die Zeittaktstufe 140 festgelegten Anfangsintervalls. Das Zeichen X in Spalte (1), Zeile (3) zeigt an, daß für andere in Zeile (3) angegebene Bedingungen kein Unterschied darin besteht, ob das Anfangsintervall definiert ist oder nicht.

Spalte (2): Δ — Schleifenfrequenz — die Pfeile in Spalte 2 /eigen eine Änderung der Schleifenfrequenz im Sinne einer Vergrößerung oder Verkleinerung an. Die Schleifenfrequenz nimmt zu, wenn ein Fahrzeug auf die Schleife auffährt und die Schleifeninduktivität verkleinert, und nimmt ab, wenn ein Fahrzeug vom Bereich (15 über der Schleife wegfährt.

Spalte (3): LO/Hl-Zähl-Flip-Flop - diese Spalte zeigt den Schaltzustand des Flip-Flops 100 nach F i g. 2 an.

Spalte (4): Schweilwert — diese Spalte gibt die Entscheidung der Schwellten-Logikstufe 112 an, ob die Zählung im Fehllerzähler 112 über oder unter dem definierten Schwellwert liegt. Ein X in dieser Spalte bedeutet, daß die Wirkungen gemäß Spalte 5 und 6 unabhängig von der Schwell wertbedingung eintreten.

Spalte (5): Anpassung — diese Spalte gibt die gewünschte Anpassungsgeschwindigkeit (entweder schnell oder langsam) des Voreinstellzählers 50 als Funktion der in den Spalten 1 bis 4 angegebenen Bedingungen an.

Spalte (6): Zählen - diese Spalte gibt die Richtung (aufwärts oder abwärts) an, in welcher der Voreinstellzähier 50 als Funktion der in den Spalten 1 bis 4 angegebenen Bedingungen zählen muß, damit sich die Anordnung anpassen kann.

Zeile 1 in F ig.3 zeigt, daß das Zähl-Flip-Flop 100 während der Anfangsperiode als Funktion einer Zunahme der Schleifenfrequenz im Schallzusland LO steht und daß der Voreinstellzähier unabhängig von der Schwellwertbedingung schnell aufwärts zählen muß, um das Übei'laufsignal ties Dauer-Zählers in /eitliche Koinzidenz mit dem Überlaufsignal des Schleifenzählers zu bringen.

Zeile 2 in F i g. 3 zeigt, daß das Flip-Flop 100 während des Anfangsintervalls als Funktion einer abnehmenden Schleifenfrequenz im H!-Zustand steht, wobei der Voreinstellzähier 50 unabhängig von der durch die Logikstufe 112 gegebenen Schwellwertbedingung schnell abwärts zählen muß. um das Überlaufsignal des Dauer-Zählers in zeitliche Koinzidenz mit dem Überlaufsignal des Schleifenzählers zu bringen.

Zeile 3 in Fig. 3 zeigt, daß der Voreinstellzähier bei Abnahme der Schleifenfrequenz und Erzeugung des Zählzustandes HI im Flip-Flop 100 im Falle des Überschreitens des Schwellwertes durch den Fehler schnell abwärts zählen muß, um wiederum das Überlaufsignal des Dauer-Zählers in zeitliche Koinzidenz mit dem Überlaufsignal des Schleifenzahlcrs zu bringen. Zeile 3 repräsentiert einen Zustand, bei dem sich die Anordnung an das Vorhandensein eines Fahrzeugs angepaßt hat, das dann plötzlich vom Bereich über der Schleife wegfährl, wodurch die Schleifenfrequenz abnimmt. In diesem Fall soll sich die Anordnung schnell an diesen neuen Zustand anpassen, damit ein nachfolgend auf den Schleifenbereich auffahrendes Fahrzeug festgestellt werden kann.

Zeile 4 in F i g. 3 zeigt den Fall nach Beendigung des Anfangsintervalls, in dem die Schleifenfrequenz zugenommen hat, so daß das Zähl-Flip-Flop 100 in den Zählzustand LO geschähet ist. Wenn die Schwellwert-Logikstufe 112 einen Überschwellwertzustand anzeigt, so wird durch das Ruf-Flip-Flop 130 nach Fig. 2 ein Rufsignal erzeugt, wobei darüber hinaus die Anpassungsgeschwindigkeitsstufe 98 nach der durch die Zeittaktstufe 142 in Fig. 2 festgelegten Zeitverzögerung ein langsames Aufwärtszählen des Voreinstellzählers 50 bewirkt. Unter denselben, in Zeile 4 nach F i g. 2 angegebenen Bedingungen wird vor der Anpassung ar die Änderung der Frequenz kein Rufsignal erzeugt unc auch keine Verzögerung durch die Zeittaktstufe 14; hervorgerufen, wenn der Fehlcrzähler keine Über Schwellwertbedingung in der Logikstufe 112 erzeugt Das heißt, das langsame Aufwärtszählen des Vorein Stellzählers wird sofort ausgelöst. Damit entsprechet die Bedingungen nach Zeile 4 in F i g. 3 einer Änderunj oder Abweichung der Schleifcnfrcquenz in der Rufrich tung. Ist die Abweichung zur Erzeugung eine

/O₁₆

Rufsignals groß genug, so wird die Anpassung während des durch die Zeittaktstufe 142 festgelegten Intervalls abgeschaltet. Reicht die Abweichung zur Erzeugung eines Rufsignals nicht aus, was bei sich langsam ändernden Umgebungsbedingungen der Fall sein kann, so wird die Anpassung sofort mit langsamer Geschwindigkeit ausgelöst.

Zeile 5 in F i g. 3 zeigt den nach der Anfangsperiode auftretenden Zustand, wenn die Schleifenfrequenz zwecks Erzeugung einer Zählstellung Hl im Flip-Flop 100 abnimmt. Ist die Abweichung kleiner als der durch die Logikstufe 112 festgelegte Schwellwert, so zählt der Voreinstellzähler 50 langsam abwärts, um das Überlaufsignal des Dauer-Zählers in zeitliche Koinzidenz mit dem Überlaufsignal des Schleifenzählers zu bringen.

Zusammenfassend kann in Verbindung mit F i g. 3 festgestellt werden, daß sich die Anordnung während der Anfangsperiode immer schnell anpaßt. Nach der Anfangsperiode paßt sich die Anordnung immer langsam an, wenn die Abweichung kleiner als der definierte Schwellwert ist. Liegt die Abweichung in Rufrichtung über dem definierten Schwellwert, so erfolgt die Anpassung langsam; liegt die Abweichung in Nichtruf-Richtung, so erfolgt die Anpassung schnell.

Fig.4 zeigt eine bevorzugte Ausführungsform der Anpassungsgeschwindigkeitsstufc 98 nach Fig. 3 zur Realisierung der in der Tabelle nach F i g. 3 angegebenen Bedingungen. Der in Fig.4 dargestellte Voreinstellzähler ist gleich dem Voreinstellzähler 50 nach F i g. 2. Wie oben erwähnt, umfaßt der Voreinstellzähler 16 Binärstufen. Der Voreinstellzähler zählt von der Taktimpulsquelle 64 (F i g. 2) gelieferte Taktimpulse, die an der Dateneingangsklemme 158 eingespeist werden. Damit der Voreinstellzähler zählen kann, muß in den Freigabeeingang 160 ein Freigabesignal eingespeist werden. Der Voreinstellzähler 50 ist als Aufwärts-Abwärts-Zähler geschaltet, welcher normalerweise mit der Ausnahme abwärts zählt, daß in eine Aufwärtssu ucrleitung 162 ein Aufwärts-Steuersignal eingespeist wird.

Es sei noch einmal erwähnt, daß die Zeilen 1, 2 und 3 in Fig. 3 die Bedingungen für schnelle Anpassung des Voreinstellzählers 50 angeben. Bei der Ausführungsform nach Fig. 4 wird der Voreinstellzähler 50 zur schnellen Anpassung direkt über Oder-Gatter 164 und 166 freigegeben. Solange die Gatter 164 und 166 durchgeschaltet sind, zählt der Voreinstellzähler 50 Taktimpulse, welche über die Eingangsleitung 158 eingespeist werden. Drei Und-Gatter 168, 170 und 172 dienen zur Realisierung der Funktionen gemäß der ersten, zweiten und dritten Zeile in F i g. 3.

Speziell ist das Und-Gatter 168 während des Anfangsintervalls durchgeschaltet, wenn der Zählwert LO für die Dauer des Fortschalt-Zustandes vorhanden ist, der durch das Flip-Flop 56 des Sequenzsteuer-Logiknetzwerkes 52 festgelegt ist. Es sei noch einmal daran erinnert, daß die Dauer des Fortschalt-Zustandes direkt auf die Frequenzabweichung bzw. den im Fehlerzähler 102 gespeicherten Fehler bezogen ist, wenn der Zählwert LO vorhanden ist. Daher gibt das Und-Gatter 168 den Voreinstellzähler 50 für die Dauer des Fortschalt-Zustandes über die Oder-Gatter 164 und 166 frei, so daß der Voreinstellzähler aufwärts zählt, da das durch das Flip-Flop 100 nach Fig. 2 gelieferte Zählsignal LO in die Aufwärts-Stcuerklemme 162 des Voreinstellzählers 50 eingespeist wird.

Durch das Und-Gatter 170 werden die in Zeile 2 nach Fig. 3 angegebenen Bedingungen realisiert. In diesem FnII wird iedoch die Dauer, während der das Und-Gatter 170 durchgeschaltet ist, durch die Dauer des GO-Zustandes festgelegt, nachdem das Zähl-Flip-Flop 100 den Zählwert Hl angenommen hat. Diese Dauer ist ein Maß für die Abweichung der Schleifensignalfrequenz.

Durch das Und-Gatter 172 werden die Bedingungen für eine schnelle Anpassung des Voreinstellzählers gemäß Zeile 3 in Fig. 1 realisiert, wobei dieses Gatter für eine Dauer durchgeschaltet ist, die auf die Größe der Abweichung der Schleifensignalfrequenz bezogen ist. Wenn die Gatter 170 und 172 durchgeschaltet sind, so zählt der Voreinstellzähler abwärts. Für eine langsame Anpassung des Voreinstellzählers 50 werden die Taktimpulse durch einen Anpassungs-Verzögerungszähler 180 geschickt, welcher durch 1024 teilt. Dieser Anpassungs-Verzögerungszähler ist also ein in zwei Richtungen zählender lOstufiger Zähler, der von Null bis 1023 zählen kann. Taktimpulse werden in einen Eingang 182 des Anpassungs-Verzögerungszählers 180 eingespeist, welcher zählt, wenn in einem Freigabe-Steuereingang 184 ein Freigabesignal eingespeist wird. Der Anpassungs-Verzögerungszähler 180 zählt normalerweise mit der Ausnahme abwärts, daß ein Steuersignal in eine Aufwärts-Steuerklemme 186 eingespeist wird. An den Ausgang des Anpassungs-Verzögerungszählers 180 ist ein Zähldetektor, beispielsweise ein Und-Gatter 188 angeschaltet, um das Auftreten eines einzigen Zählwertes, beispielsweise 1023, festzustellen. Wenn das Gatter 188 diese Zählung feststellt, so gib', es den Voreinstellzähler über das Oder-Gatter 166 frei, um einen Taktimpuls in diesen Zähler einzuspeisen. Es ist wichtig zu bemerken, daß der Voreinstellzähler über die Oder-Gatter 164 und 166 freigegeben wird, und direkt Taktimpulse zählt, wenn sich die Anordnung schnell anpaßt. Paßt sich die Anordnung langsam an, so wird der Voreinstellzähler über das Und-Gatter 188 und das Oder-Gatter 166 freigegeben, so daß er lediglich einen Taktimpuls aus jeweils 1024 Taklimpulsen zählt.

Durch den Anpassungs-Verzögerungszähler 180 werden Taktimpulsc unter der Wirkung von Und-Gattern 190 und 192 gezählt, welche die Bedingungen gemäß Zeile 4 und 5 in Fig. 3 realisieren. Das Und-Gatter 190 wird durchgeschaltet, wenn während des durch das Flip-Flop 58 im Sequenzsteuer-Logiknetzwerk 52 festgelegten Lese-Zustandes der Zählwert LO vorhanden ist. Darüber hip.aus wird das Und-Gatter 190 nur dann durchgeschaltet, wenn nach dem durch die Zeittaktstufe 142 festgelegten Verzögerungsintervall ein Anpassungs-Freigabesignal vorhanden ist.

Das Und-Gatter 192 wird durchgeschaltet, wenn der Schwell wert Hl und ein Überschwellwertzustand vorhanden sind. Die Ausgänge der Und-Gatter 190 und 192 sind an den Eingang eines Oder-Gatters 194 angekoppelt, das die Freigabe-Eingangsleitung des Anpassungs-Verzögerungszählers 180 ansteuert.

Zur Erläuterung der Wirkungsweise der Anpassungsgeschwindigkeitsstufe nach Fig.4 sei zunächst angenommen, daß die Anordnung nach F i g. 2 eingeschaltet wird urjd das Anfangsintervall auftritt. Während der Dauer des Anfangsintervalls sei als Beispiel angenotn men, daß das Überlaufsignal des Schleifenzählers sehi weit vor dein Überlaufsignal des Dauer-Zählers auftrit¹ und daß der Fehlcrzähler 102 während mehrerci Detektorzyklen den Zählwert 64 annimmt. Da:

bedeutet, daß der durch das Sequenzsteuer-Logiknetz werk 52 festgelegte Fortschalt-Zustand während jede: dieser Detektor/.yklcn eine Dauer von 64 Taktimpulset besitzt und daß das Gatter 168 nach F i g. 4 64 Taktim

pulse während jedes Detektorzyklus in den Voreinstellzähler 50 einspeist. Daher nimmt der Zählerinhalt des Voreinstellzählers 50 inkrementförmig zu, wodurch das Zeitintervall zwischen dem Auftreten des Überlaufsignals des Schleifenzählers und dem Überlaufsignal des Dauer-Zählers kompensiert wird. Die Überlaufsignale des Schleifenzählers und des Dauer-Zählers sind schließlich zeitlich koinzident. Es sei nun angenommen, daß das Anfangsintervall abgeschlossen ist. Sind die Überlaufsignale des Schleifenzählers und des Dauer-Zählers zeitlich koinzident, so legt die Schwellwert-Logikstufe 112 einen Überschwellwertzustand fest. Während jedes Lese-Zustandes wird ein Taktimpuls in den Anpassungs-Verzögerungszähler 180 eingespeist, wodurch dieser aufwärts oder abwärt:: zählt, was davon abhängt, ob dus Überlaufsignal des Schleifenzählers oder das Überlaufsignal des Dauer-Zählers zuerst auftritt. Die Zähleinrichtung hängt also vom Schaltzustand des Zähl-Flip-Flops 100 ab. Wenn sich die Anordnung in Ruhe befindet, kann der Anpassungs-Verzögerungszähler während jedes Detektorzyklus um einen Zählwert aufwärts oder abwärts zählen. Dies hat jedoch normalerweise keinen Einfluß auf den Voreinstellzähler, da dieser für lediglich einen Taktimpuls als Funktion lediglich eines speziellen Zählwertes der 1024 Zählwerte des Anpassungs-Verzögerungszählers 180 freigegeben wird.

Es sei nun die in Zeile 4 nach Fig. 3 angegebene Bedingung angenommen, bei der die Schleifenzählerfrequenz wesentlich zunimmt und eine Überschwellwertbedingung entsteht. Gemäß den obigen Ausführungen führt dies dazu, daß das Ruf-Signal 130 (Fig. 2) ein Flip-Flop erzeugt und daß die Zeittaktstufe 142 das Anpassungs-Freigabesignal für ein bestimmtes Zeitintervall abschaltet. Während dieses Intervalls werden keine Eingangssignale in den A-ipassungs-Verzöge- anpassen.

rungszähler 180 eingespeist. Nach Ablauf des durch die Zeittaktstufe 142 festgelegten Intervalls wird das Gatter 190 durchgeschaltet, um für jeden Detektorzyklus ein Zählsignal in den Anpassungs-Verzögerungszähler 180 einzuspeisen. Für jeweils 1024 in den Anpassungs-Verzögerungszähler 180 eingegebene Zählwerte wird lediglich ein Zählwert in dem Voreinstellzähler 50 gegeben. Daher wird der Voreinstellzähler 50 lediglich einmal pro 1024 Detektorzyklen fortgeschaltet. Diese langsame Anpassungsgeschwindigkeit im Voreinstellzähler stellt sicher, daß das Vorhandensein des Fahrzeugs in einer großen Zeitperiode von beispielsweise 12 Minuten gehalten werden kann. Es sei nun angenommen, daß das Fahrzeug von der Schleife wegfährt und daß die Schleifenfrequenz plötzlich abnimmt, wie dies in Zeile 3 nach Fig.3 angegeben ist. Durch diesen Vorgang wird das Gatter 170 durchgeschaltet, so daß für die Dauer, welche durch das Intervall des GO-Zustandes nach der Umschaltung des Zähl-Flip-Flops 100 festgelegt ist, Taktimpulse direkt in den Voreinstellzähler 50 eingespeist werden. Das heißt mit anderen Worten, daß für eine von der Abweichung bzw. der Differenz zwischen dem Auftreten der Überlaufsignale des Schleifenzählers und des Dauer-Zählers abhängige Dauer Taktimpiilse direkt in den Voreinstellzähler 30 eingespeist werden. Zählt in diesem Fall der Fehlerzähler beispielsweise bis 64, so werden während jedes Detektorzyklus 64 Taktimpulse in den Voreinstellzähler eingespeist. Diese schnelle Anpassungsgeschwindigkeit unterscheidet sich wesentlich von der langsamen Anpassungsgeschwindigkeit, bei der pro 1024 Detektorzyklen ein Zählwert in den Voreinstellzähler 50 eingespeist wird. Während der schnellen Anpassung kann sich daher die Anordnung mehr als 60 000mal schneller als während der langsamen Anpassung

Hierzu 3 Blatt Zeichnungen

Claims (16)

Patentansprüche:

1. Anordnung zur Feststellung des Vorhandenseins eines Fahrzeugs in einem Bereich einer Leitungsschleife, bei der an die Leitungsschleife ein Oszillator angekoppelt ist, der auf einer von der Induktivität der Leitungsschleife abhängigen Frequenz schwingt, gekennzeichnet durch eine Zeittaktschaltung (14, 18, 20) zur Messung der Zeitdauer einer festen Anzahl von Perioden des Oszillatorsignals, durch eine Bezugssignalstufe (24), welche ein einer Bezugsdauer entsprechendes Signal liefert, durch eine Vergleichsstufe (22) zur Bestimmung der Differenz zwischen der gemessenen i$ Zeitdauer und der Bezugsdauer, und durch eine Schwellwertstufe (28), welche auf ein einen Schwellwert übersteigendes Differenzsignal anspricht und ein Signal erzeugt, welches das Vorhandensein eines Fahrzeugs in dem bestimmten Bereich der Straße anzeigt.

2. Anordnung nach Anspruch 1, gekennzeichnet durch eine auf das Differenzsignal ansprechende Rückkoppelstufe (26, 28) zur Änderung der Bezugsdauer im Sinne einer Reduzierung des Differenzsi- gnals gegen Null.

3. Anordnung nach Anspruch 1 und 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Rückkoppelstufe (98) einen Kreis (190, 192, 194, 180, 188, 166) zur langsamen Änderung der Bezugsdauer, einen Kreis (168, 170, 172, 164, 166) zur schnellen Änderung der Bezugsdauer sowie einen auf die Größe und die Richtung der Differenz ansprechenden Kreis zur selektiven Wirksamschaltung der Kreise zur langsamen und schnellen Änderung der Bezugsdauer umfaßt.

4. Anordnung nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Zeiltaktschaltung (14, 18, 20) einen ersten Zähler (14) zur Zählung der festen Anzahl von Perioden, eine Taktimpulsquelle (18) sowie einen zweiten Zähler (20) zur Zählung der Taktimpulse im Zählintervall des ersten Zählers (14) enthält.

5. Anordnung nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß ein Sequenzsteuer-Netzwerk (52) zur Festlegung aufeinanderfolgender Detektorzyklen mit einer Stufe (62) zur Erzeugung eines Startsignals während jedes Detektorzyklus vorgesehen ist, daß der erste Zähler (14) nach dem Auftreten des Startsignals Perioden des Oszillatorsignals zählt und nach M-Zählungen ein erstes Überlaufsignal liefert, daß der zweite Zähler (48) nach Auftreten des Startsignals Taktimpulse von der Taktimpulsquelle (64) zählt und nach /VZählungen ein zweites Überlaufsignal liefert, daß zur Einspeisung eines Zählwertes in den zweiten Zähler (48) vor dem Auftreten des Startsignals eine Voreinstellstufe (50) vorgesehen ist und daß ein Rufsignalkreis (102, 112) vorgesehen ist, welcher bei Auftreten des ersten Übcrlaufsignals vor dem /weiten Überlaufsignal ein Rufsignal liefert, das das Vorhandensein eines Fahrzeugs in den bestimmten Bereich anzeigt.

6. Anordnung nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß die AnpassungsgeschwindigkeitssUifc (98) zur Änderung des durch die Voreinstellstufe (50) in den zweiten Zähler (48) eingespeisten Zählwertes in dem Sinne dient, daß das Intervall zwischen der Erzeugung des ersten und /weiten Überlaufsignals reduziert wird.

7. Anordnung nach einem der Ansprüche 1 bis 6, gekennzeichnet durch folgende Ausbildung des das Rufsignal erzeugenden Kreises: Ein dritter Zähler (102) zur Erzeugung eines Zählwertes, welcher ein Maß für die Anzahl der zwischen der Erzeugung des ersten und zweiten Überlaufsignals auftretenden Taktimpulse ist, und eine einen Rufschwellwert festlegende Schwellwertstufs (112), wobei das Rufsignal lediglich dann erzeugt wird, wenn der durch den dritten Zähler (102) gelieferte Zählwert den Rufschwellwert übersteigt.

8. Anordnung nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß die Änderung des durch die Voreinstellstufe (50) in den zweiten Zähler eingespeisten Zählwertes (48) durch die Anpassungsgeschwindigkeitsstufe (98) als Funktion des durch den dritten Zähler (102) gelieferten Zählwertes erfolgt.

9. Anordnung nach einem der Ansprüche 1 bis 8, gekennzeichnet durch eine auf das Rufsignal ansprechende Zeittaktstufe (142) zur Festlegung eines Intervalls fester Dauer, in dem die Anpassungsgeschwindigkeitsstufe (98) abgeschaltet ist.

10. Anordnung nach einem der Ansprüche 1 bis 9. dadurch gekennzeichnet, daß die Anpassungsge· schwindigkeitsstufe (98) sowohl auf da» Auftreten des ersten Schwellwertsignals vor dem zweiten Schwellwertsignal als auch auf einen vom dritten Zähler (102) gelieferten und einen Schwellwert übersteigenden Zählwert anspricht, um den vom Voreinstellkreis (50) in den zweiten Zähler (48) eingespeisten Zählwert mit großer Geschwindigkeit zu ändern.

11. Anordnung nach einem der Ansprüche 1 bis 10, gekennzeichnet durch eine Zeittaktstufe (140). welche ein Anfangsintervall fester Dauer festlegt, wobei die Anpassungsgeschwindigkeitsstufe (98) auf ein Ausgangssignal der das Anfangsintervall festlegenden Zeittaktstufe (140) anspricht, um den von der Voreinstellstufe (50) in dem zweiten Zähler (48) eingespeisten Zählwert mit großer Geschwindigkeit zu ändern.

12. Anordnung nach einem der Ansprüche I bis 11, dadurch gekennzeichnet, daß die Rufschwellwertstufe 112) auf eine den Schwellwert übersteigende Differenz nur in einer Richtung anspricht.

13. Anordnung nach einem der Ansprüche 1 bis 12, dadurch gekennzeichnet, daß die Anpassungsgeschwindigkeitsstufe (98) die Bezugsdauer während jedes Detektorzyklus um einen Bruchteil der Differenz ändert, um die Differenz inkrcmentförmig gegen Null zu reduzieren.

14. Anordnung nach einem der Ansprüche 1 bis 13, dadurch gekennzeichnet, daß die Anpassungsgeschwindigkeitsstufe (98) auf Richtung und Größe der Differenz anspricht.

15. Anordnung nach einem der Ansprüche 1 bis 14, dadurch gekennzeichnet, daß der dritte Zähler (102) ein Fehlerzähler ist, welcher eine Anzahl von Taktimpulsen zählt, die ein Maß für die Differenz zwischen der Dauer der festen Anzahl von Perioden und der Be/ugsdauer ist, und daß der Zählwcrt des Fehlerzählers durch die Anpassungsgeschwindigkcilsstufe(98) gegen Null reduziert wird.

16. Anordnung nach einem der Ansprüche 1 bis 15, gekennzeichnet durch eine Stufe (100) zur Erzeugung eines Anzcigesignals für den Fall, daß die Bezugsdaucr die Dauer der festen Anzahl von

Perioden übersteigt und daß der Rufsignalkreis (112, 130) eine auf das Anzeigesignal ansprechende Stufe (130) zur Erzeugung des Rufsignals enihält.

Die vorliegende Erfindung betrifft eine Anordnung zur Feststellung des Vorhandenseins eines Fahrzeuges in einem Bereich einer Leitungsschleife, bei der an die Leitungsschleife ein Oszillator angekoppelt ist. der auf einer von der Induktivität der Leitungsschleife abhängigen Frequenz schwingt.

Seit mehreren Jahren werden für verschiedene Anwendungsfälle Induktionsschleifen-Detektoren verwendel, um das Vorhandensein oder das Vorbeifahren eines Fahrzeugs festzustellen. Derartige Detektoren werden beispielsweise in vom Verkehr angesteuerten Regelsystemen verwendet, um die für einen Regler erforderlichen Eingangsdaten zu erzeugen, welcher Signallampen (Ampeln) steuert. In einem anderen typischen Anwendungsfall kann ein Detektor an einen Zähler angekoppelt werden, welcher lediglich die an einer bestimmten Stelle vorbeifahrenden Fahrzeuge zählt.

Für Verkehrszwecke sind verschiedene Typen von Induktionsschleifen-Detektoren bekanntgeworden. Die Detektoren enthalten generell elektronische Schaltungen, welche mit einer Schleife (das ist eine Leitungsschleife) zusammenarbeiten, die unter der Straßendecke in einer parallel zu dieser verlaufenden Ebene angeordnet sind. Diese Schaltungen enthalten Komponenten, welche zusammen mit der Schleife einen Oszillator bilden, dessen Schwingfrequenz von der Schleifeninduktivität abhängt (siehe dazu beispielsweise »Siemens-Zeitschrift 1970«, Heft 2, Seiten 61 bis 65). Die Schleifeninduktivität hängt ihrerseits davon ab, ob die Schleife durch das Vorhandensein eines Fahrzeuges belastet wird oder nicht. Ein über der Schleife befindliches Fahrzeug verringert die Schleifeninduktivitat und vergrößert damit die Oszillatorfrequenz. Die Schaltungen überwachen die Oszillatorfrequenz und erzeugen ein »Ruf«-Signal (ein das Vorhandensein eines Fahrzeuges anzeigendes Signal), wenn eine ausreichende Frequenzänderung festgestellt wird. Bei bekannten Detektoren sind verschiedene Möglichkeiten zur Überwachung der Oszillatorfrequenz ausgenutzt worden, wobei generell analoge Schaltungen mit Filtern und Phasendetektoren verwendet werden.

Der vorliegenden Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine verbesserte Anordnung der in Rede stehenden Art anzugeben, welche zur Überwachung der Schleifeninduktivität auf digitaler Basis arbeitet.

Zur Lösung dieser Aufgabe ist eine Anordnung der eingangs genannten Art erfindungsgemäß durch folgende Merkmale gekennzeichnet: Eine Zeittaktschaltung zur Messung der Zeitdauer einer festen Anzahl von Perioden des Oszillatorsignals, eine Bezugssignalstufe, welche ein einer Bezugsdauer entsprechendes Signal liefert, eine Vergleichsstufe zur Bestimmung der Differenz zwischen der gemessenen Zeitdauer und der Bezugsdauer, und eine Schwellwertstufe, welche auf ein einen Schwellwert übersteigendes Differenzsignal anspricht und ein Signal erzeugt, welches das Vorhandensein eines Fahrzeugs in dem bestimmten Bereich der Straße anzeigt.

Bei einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung legt die Anordnung (Detektor) sequentielle Detektorperioden fest. Während jeder Detektorperiode zählt ein digitaler Zähler (im folgenden als Schleifenzähler bezeichnet) Perioden des Schleifenoszillatorsignals. Gleichzeitig mißi ein zweiter digitaler Zähler (im folgenden auch als Dauerzähler bezeichnet) die Dauer einer vorgegebenen Anzahl von Schleifensignalperioden durch Zählung von Impulsen, die durch eine sehr genaue Taktimpulsquelle geliefert werden. Die gemessene Dauer wird dann mit einer Bezugsdauer verglichen (deren Wert auf der gemessenen Dauer während vorangegangener Detektorperioden beruht), wobei die Differenz ein Maß für eine Änderung der Schleifensignalfrequenz und damit auch für eine Änderung der Schleifeninduktivität ist. Eine Schwellwertstufe legt dann fest, ob die Änderung einer ausreichenden Größe zur Erzeugung eines »Ruf«Signals ist.

Gemäß einem weiteren wichtigen Aspekt der Erfindung wird die Differenz (im folgenden auch als Abweichung bezeichnet) zwischen der gemessenen Dauer und der Bezugsdauer als Fehlereingangssignal verwendet, um die Bezugsdauer in Richtung auf die gemessene Dauer zu modifizieren, wodurch es möglich wird, daß der Detektor sich selbst abstimmt oder an verschiedene Umgebungsbedingungen anpaßt. Der Wert der Anpassung hängt von der Größe und der Richtung der Abweichung ab.

In weiterer Ausgestaltung der Erfindung wird die Bezugsdauer als Funktion von kleinen Abweichungen oder Differenzen zwischen der gemessenen Dauer und der Bezugsdauer langsam geändert. Weiteihin erfolgt die Modifikation der Bezugsdauer immer dann langsam, wenn die Abweichung in einer ersten Richtung, d. h. in einer Richtung zur Erzeugung eines »Ruf«-Signals, erfolgt. Andererseits erfolgt die Modifikation der Bezugsdauer als Funktion von großen Abweichungen in einer zweiten »Nichiruf«-Richtung schnell. Daher kann der Detektor das fortlaufende Vorhandensein eines Fahrzeugs in einer relativ langen Zeitperiode feststellen. Weiterhin kann er auch schnell ein nachfolgendes Fahrzeug feststellen, das die Schleife unmittelbar nach dem Zeitpunkt erreicht, in dem ein erstes Fahrzeug von der Schleife weggefahren ist.

Die Erfindung wird im folgenden anhand von in den Figuren der Zeichnung dargestellten Ausführungsbeispielen näher erläutert. Es zeigt

F i g. 1 ein Blockschaltbild einer Ausführungsform der Erfindung,

Fig. 2 ein detailliertes Blockschaltbild einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung,

Fig. 3 eine Tabelle, aus der die verschiedenen Zustände ersichtlich sind, in denen eine Anpassungsstufe nach Fig. 2 eine langsame oder eine schnelle Anpassung durchführt, und

F i g. 4 ein Blockschaltbild einer Ausführungsform der Anpassungsgeschwindigkeitsstiife nach F i g. 2.

Fig. 1 zeigt eine Anordnung gemäß der Erfindung zur Überwachung der durch eine Induktionsschleife 10 festgelegten Frequenz. In den wesentlichen Anwendupi'sfallen der Anordnung gemäß der Erfindung wird die Induktionsschleife 10 durch mehrere Windungen (beispielsweise 3) einer elektrischen Leitung gebildet, welche unmittelbar unter einer Straßendecke parallel zu dieser angeordnet ist. Typischerweise wird eine rcchtcckförmige Rinne von etwa 1,8 · 1,8 m in die Straßendecke geschnitten, in welche die Leitungsschleife eingesetzt wird und welche dann durch eine Epoxidharz-Verbindung verschlossen wird. In an sich bekannter Weise können Schleifen verhi