DE69009573T2 - Einrichtung zur Detektion der Durchfahrt von mindestens einem beweglichen Gegenstand an mindestens einem bestimmten Punkt seiner Bewegung. - Google Patents

Description

• Die Erfindung bezieht sich auf eine Vorrichtung zum Detektieren des Durchtritts mindestens eines beweglichen Gegenstands an mindestens einem vorgegebenen Punkt seiner Bewegung entlang einer Bahn im Inneren eines Raumes, in Bezug auf welchen die Bewegungen des beweglichen Gegenstands ausgewertet werden.
• Insbesondere bezieht sie sich auf die Detektion der Durchfahrt von geführten Transportmitteln an vorgegebenen Punkten auf ihrer be treffenden Bahn, beispielsweise:
• - Nachstellung von Positioniervorrichtungen und/oder Geschwindigkeitsrechnern, die mit Hilfe herkömmlicher Mittel funktionieren, bei denen eine Neigung zu Fehler, z.B. infolge von Schlupf, besteht,
• - Identifizierung mindestens eines beweglichen Gegenstands und/oder mindestens eines Punktes auf der Bahn.
• Es sind bereits zahlreiche Vorrichtungen zum Detektieren des Durchtritts mindestens eines beweglichen Gegenstands in mindestens einem vorgegebenen Bereich in einem Raum bekannt, in welchem der bewegliche Gegenstand Bewegungen ausführt (FR-PS A-2.195.812 und FR-PS A-2.593.761).
• Diese Vorrichtungen weisen jeweils zwei getrennte Teile auf, und zwar eine Abfrageeinheit und einen Antwortgeber, wobei von diesen beiden getrennten Teilen der eine dem beweglichen Gegenstand zugeordnet ist und der andere als in dem Raum feststehend gilt, bezüglich dessen sich der Gegenstand bewegt.
• Die Abfrageeinheit weist dabei ihrerseits eine Sendeeinheit und eine Empfangseinheit auf.
• Offensichtlich weist sie auch Schaltungen zur Verarbeitung der Infonnationen auf, die entsprechend den jeweils vorgesehenen Anwendungsbereichen eingehen, wobei diese Schaltungen mit der Emfangseinheit verbunden sind; zur Gewährleistung dieser Funktionen sind diese Abfrageeinheit und die Verarbeitungsschaltungen an eine Stromversorgung angeschlossen.
• Eines der schon lange bestehenden, aber erst heute gelösten Probleme besteht insbesondere darin, einen Antwortgeber zu schaffen, der ein sogenannter passiver Antwortgeber ist, da er von dem in der Abfrageeinheit eingehenden Signal gespeist wird und infolgedessen keine eigene Stromversorgung aufweist, sei es in Form von Batterien oder durch Anschluß an ein Stromnetz.
• Bei einer dieser bekannten Vorrichtungen (ER-PS A-2.195.812):
• - weist die Abfrageeinrichtung einerseits zwei in Richtung des Bereichs, in dem der Durchtritt des Antwortgebers überwacht wird, weisende Sender auf, und zwar einen Sender für ein Hochfrequenzsignal in Form einer elektromagnetischen Welle, wahrend der andere Sender mit niedrigerer Frequenz arbeitet, die bei diesem Beispiel ein elektrostatisches Feld aufbaut, und andererseits einen Empfänger für das vom Antwortgeber aus den von den Sendern bei seinem Durchtritt in dem vorgenannten Bereich empfangenen Signalen erzeugte Signal, das vom Antwortgeber umgehend wieder ausgesendet wird,
• - weist der Antwortgeber hauptsächlich Antennenelemente auf, mit denen ein nichtlinearer Baustein wie eine Diode verbunden ist, die für ihre Fähigkeit zur Modifizierung und insbesondere zum Mischen der eingegangenen Signale vor deren erneuter Aussendung zum Empfänger in Form einer modulierten Trägerwelle bekannt ist.
• Nun demoduliert der Empfänger dieses Signal und verarbeitet dessen Komponente mit niedrigerer Frequenz.
• In ihrer Auslegung für den Einsatz zur Überwachung des Durchtritts von Artikeln, die jeweils ein Etikett tragen, das im wesentlichen den Antwortgeber bildet, am Ausgangs eines Ladens greift diese Vorrichtung auf eine Abfrageeinrichtung zuruck, deren Abmessungen mit den Begrenzungen nicht vereinbar sind, insbesondere mit den Vergleichsgrenzen, die in mit Transportmitteln verbundenen Anwendungsbereichen gesetzt sind, und welche vor allem auf die Anwesenheit des Antwortgebers in einem sehr großen Raum empfindlich anspricht und somit die erforderliche Präzision vermissen läßt, um beispielsweise Positionieranzeiger abzugleichen, und welche aber auch, und vor allem, durch die Überwachungseinrichtungen auf einer parallelen Bahn gestört werden kann, und zwar umso starker, als sie keinerlei Information uber die Bewegungsrichtung liefert.
• Bei einer anderen bis heute bekannt gewordenen Vorrichtung (FR- PS A-2.593.761) weist die Abfrageeinheit folgendes auf:
• - eine Eihrichtung zur Amplitudenmodulation eines Hochfrequenzsignals mit ausreichend hoher Leistung (rund 10 GHz und 200 mW) mit Hilfe eines Signals mittlerer Frequenz (rund 200 NHz), indem die Trägerwelle insgesamt oder gar nicht mit der Taktung der Frequenz der von einem Oszillator erzeugten Welle zerhackt wird, und
• eine Einrichtung zum Aussenden dieser so in ihrer Amplitude vormodulierten hochfrequenten Trägerwelle zu einem Punkt, an dem der Durchtritt des Antwortgebers auf seinem Durchtritt bezüglich der Abfrageeinheit überwacht wird.
• Diese Abfrageeinheit weist außerdem Einrichtungen zum Empfangen mindestens einer hochfrequenten Trägerwelle auf, die vom Antwortgeber in ihrer Amplitude übersteuert ist, welcher bei Bewegung durch den von der Abfrageeinheit überwachten Punkt das ausgesendete Signal empfängt und mittels einer Richtungsgabel daraus folgendes weitersendet:
• - einen Anteil auf einem Kanal, auf dem eine Schaltung die Taktsignale rekonstruiert und diese an eine Verzögerungsleitung anlegt, auf welcher sie nun um einen gewissen Betrag phasenverschoben werden, der kleiner ist als die Impulsbreite, und
• - einen anderen Anteil auf einem Kanal, auf dem die bereits modulierte Trägerwelle erneut durch die Impulse von der Verzögerungsleitung unterteilt wird.
• Somit wird genau die in dieser Weise zweifach unterteilte Trägerwelle umgehend vom Antwortgeber zum Empfänger wieder ausgesendet, der das Signal demoduliert und durch Phasenvergleich verarbeitet.
• Bei solchen Vorrichtungen werden die Antwortgeber bekanntlich personalisiert, um mindestens einen beweglichen Gegenstand bzw. mindestens einen Punkt in dessen Bewegung zu identifizieren.
• Zu diesem Zweck weist die Verzögerungsleitung verschiedener Antwortgeber ihre Zeitkonstante auf, die entsprechend angepapt ist, wahrend der Phasenvergleicher der Abfrageeinheit Referenzsignale empfängt, die jeder möglichen Phasenverschiebung eigentümlich sind.
• Um die Bewegungsrichtung des beweglichen Gegenstands feststellen zu können, ist es außerdem bekannt, mit einem Antwortgeber zu arbeiten, der zwei Signalempfangsschaltungen aufweist, die in einer zur Bewegungsbahn des beweglichen Gegenstands parallelen Richtung voneinander beabstandet sind.
• Eine bekannte vorteilhafte Anordnung der Empfangsschaltungen im Antwortgeber ist die sogenannte symetrische Anordnung, d.h. die Anordnung in gleichem Abstand beiderseits der Antenne zur erneuten Aussendung im Antwortgeber.
• Unter Berücksichtigung des geringen Platzbedarfs, den diese Schaltungen nur aufweisen müssen, werden sie in Form einer gedruckten Schaltung ausgeführt.
• Die Nachteile dieser bekannten Vorrichtungen bestehen in den Störungen, die durch die Signale hervorgerufen werden, die von Kanälen kommen, die parallel zum überwachten Weg bzw. Kanal kommen, und vor allem in der Präzision bei der Bestimmung des Durchtritts des beweglichen Gegenstands senkrecht zu dem auf seinem Weg vorgegebenen Punkt, die angesichts der Voraussetzungen immer noch unzureichend ist, die für Einrichtungen, insbesondere informationstechnische Einrichtungen, gelten, die zur Verarbeitung von eingehenden Informationen erfüllt sein müssen, beispielsweise um die Geschwindigkeit zu bestimmen und den Abgleich von Meßaufnehmern in der Radarkontrolle zu gewährleisten.
• Eines der Ergebnisse, das erfindungsgemäß erzielt werden soll, ist eine Vorrichtung der bereits genannten Art, die eine hohe Genauigkeit aufweist, ohne hierzu Bausteine einzusetzen, die noch kostspieliger oder noch empfindlicher als die bei den bisher bekannten Vorrichtungen eingesetzten Bauelemente sind.
• Zu diesem Zweck soll erfindungsgemaß eine derartige Vorrichtung geschaffen werden, die sich insbesondere dadurch auszeichnet:
• daß einerseits die Doppelschaltung für den Empfang, die im Antwortgeber enthalten ist, zwei Elemente aufweist, die beim Durchtritt des beweglichen Gegenstands an dem überwachten Punkt zwei Signale von im wesentlichen äquivalenter Art erzeugen, und
• - andererseits diese Elemente so ausgelegt und miteinander verbunden sind, daß mindestens eine Charakteristik dieser Signale entggengesetzte Werte annimmt, welche unter Verbindung miteinander mindestens ein resultierendes Signal bilden, dessen mindestens eine Charakteristik an mindestens einem vorgegebenen Punkt beim Durchtritt des Senders senkrecht zum Antwortgeber sich mit einer Änderungsamplitude stark verändert, die von eventuellen anderen Veränderungen der betrachteten betreffenden Charakteristik des resultierenden Signals so unterscheidbar ist, daß auf diese Weise ein insbesondere elektrisches Phänomen auftritt, das im folgenden als Zackenphänomen bezeichnet wird und in dem resultierenden Signal zwei Abschnitte mit jeweils einer bestimmten Dauer aggrenzt.
• Zum besseren Verständnis wird die Erfindung nachstehend anhand eines nicht einschränkenden Ausführungsbeispiels unter Bezugnahme auf die beigefügte Zeichnung beschrieben, in welcher:
• Fig. 1 das Grundprinzip der erfindungsgemäßen Vorrichtung veranschaulicht;
• Fig. 2 eine bevorzugte Ausführungsvariante dieser Vorrichtung zeigt;
• Fig. 3 eine Detaildarstellung der Bausteine der Abfrageeinheit ist;
• Fig. 4 ein schematisiertes Blockschaltbild der Antenne des Antwortgebers zeigt;
• Fig. 5 das schematisierte Blockschaltbild der Ausbildung der Antenne des Antwortgebers bei einer Ausführungsvariante ist, und
• Fig. 6 bis 9 jeweils verschiedene Kurven zur Darstellung der Veränderung der Umhüllenden der bei der erfindungsgemaßen Vorrichtung genutzten Signale in Abhängigkeit von der Zeit zeigen.
• Aus der Zeichnung wird deutlich, daß die Vorrichtung 1 zum Detektieren des Durchtritts mindestens eines beweglichen Gegenstandes 2 an mindestens einem vorgegebenen Punkt 3 auf dessen Bewegungsbahn entlang einer Bahn 4 im Inneren eines Raumes, bezüglich dessen die Bewegungen des beweglichen Gegenstands gewertet werden, in herkömmlicher Weise zwei getrennte Einheiten 5, 6 aufweist, und zwar eine Abfrageeinheit 5 und einen Antwortgeber 5, wobei von diesen beiden getrennten Einheiten die eine dem beweglichen Gegenstand zugeordnet ist, wahrend die andere als feststshend betrachtet wird, insbesondere als auf einem im wesentlichen kontinuierlichen Träger 6a, der sich entlang der Bahn befindet, auf welcher sich der bewegliche Gegenstand bewegt.
• Bei dem dargestellten Beispiel ist dem beweglichen Gegenstand 2 die Abfrageeinheit 5 zugeordnet, wahrend der Antwortgeber 6 hier fixiert ist, doch ist es auch im Rahmen der Erfindung möglich, daß die Abfrageeinheit feststeht, während der Antwortgeber beweglich ist.
• Die Abfrageeinheit 5 weist ihrerseits eine Sendeeinheit 7 und eine Empfangseinheit 8 auf, sowie ferner eine Einrichtung 9 zur Verarbeitung der eingegangenen Informationen, welche mit der Empfangseinheit 8 verbunden ist; außerdem ist zur Gewährleistung dieser Funktionen diese Einheit an eine (nicht dargestellte) Stromversorgungsquelle angeschlossen.
• Der Antwortgeber 6 ist dagegen ein sogenanntes passives Element, da es keine eigene Stromversorgung aufweist, sei es in Form einer Batterie oder durch Anschluß an ein Stromnetz.
• Er wird somit aus dem von der Abfrageeinheit eingehenden Signal versorgt.
• Die Sendeeinheit 7 weist zwei Sender 10, 11 auf, deren Senderichtung im wesentlichen auf einen Punkt 12 ausgerichtet ist, der bezüglich der Abfrageeinheit feststeht und an dem der Durchtritt eines Punktes 13 überwacht wird, der seinerseits bezüglich des Antwortgebers fixiert ist.
• Einer dieser Punkte 12, 13 kann konstant mit dem Punkt 3 auf der Bahn im wesentlichen zusammenfallen, an dem der Durchtritt des beweglichen Gegenstands 2 überwacht wird.
• Die Punkte 12, 13 fallen jedoch nur in dem Augenblick zusammen, in dem sich der bewegliche Gegenstand durch den vorgegebenen Punkt 3 auf der Bahn 4 bewegt.
• Einer (10) der Sender 10, 11 sendet ein Hochfrequenzsignal 14 in Form einer elektromagnetischen Welle aus, wahrend der andere (11) ein Signal 15 niedrigerer Frequenz aussendet.
• Beide Sender weisen jeweils eine Stromquelle 16, 17 und eine an die Sendefrequenz angepaßte und mit dieser abgestimmte Antenne 18, 19 auf.
• Der Antwortgeber 6 weist hauptsächlich Antennenelemente 20, 21, 22 auf, die an den Empfang der vorgenannten Signale 14, 15 angepaßt und auf diese abgestimmt sind, und an welche ein nichtlinearer Baustein 23, beispielsweise eine Diode, angeschlossen ist, die, sobald der Antwortgeber die beiden genannten Signale empfängt, diese in bekannter Weise mischt und dieses Gemisch umgehend in Form einer modulierten Trägerwelle 24 zu mindestens einer Antenne 25 wieder aussendet, welche natürlich im Empfänger 8 enthalten ist.
• Bei dem in Figur 2 dargestellten Beispiel fallen in der Abfrageeinheit 5 die Antenne 18 zum Senden eines Hochfrequenzsignals 14 und die Antenne 25 zum Empfangen der modulierten Trägerwelle 24 zusanrnen und deshalb sind diese Antennen 18, 25 an die Hochfrequenzquelle 16 und an die Schaltung 26 im Inneren des Empfängers 8 über eine Richtungsgabel 27 angeschlossen.
• In den Fällen, in denen mehrere bewegliche Gegenstände auf der Bahn 4 umlaufen, weist die vorstehend beschriebene Vorrichtung (vgl. Figur 5) auch eine Einrichtung 28 zur Identifizierung mindestens eines dieser beweglichen Gegenstände 2 und/oder mindestens eines der vorgegebenen Funkte 3 auf der Bahn 4 auf.
• Um die Bewegungsrichtung des beweglichen Gegenstandes feststellen zu können, weist der Antwortgeber 6 eine Doppelschaltung 29 zum Empfangen eines gleichen Signals (Figuren 4 und 5) auf, und die Antennen 20, 21 dieser Doppelschaltung sind in einer im wesentlichen zur Bahn des beweglichen Gegenstandes parallelen Richtung voneinander beabstandet.
• Vorzugsweise sind die beiden Antennen 20, 21 dieser Doppelschaltung 29 des Antwortgebers im wesentlichen symmetrisch angeordnet, d.h. sie befindet sich beiderseits von dessen Antenne 2 zum erneuten Aussenden im gleichen Abstand von dieser.
• Sie sind in Form gedrückter Schaltungen ausgeführt. Gemäß einem wesentlichen Merkmal der Erfindung:
• weist einerseits die Doppelschaltung 29 für den Empfang, die im Antwoftgeber enthalten ist, zwei Elemente 20, 21 auf, die beim Durchtritt des beweglichen Gegenstands an dem überwachten Punkt zwei Signale 31, 32 von im wesentlichen äquivalenter Art erzeugen (vgl. auch Figuren 6 und 7), und
• - sind andererseits diese Elemente 20, 21 so ausgelegt und miteinander verbunden, daß mindestens eine Charakteristik dieser Signale 31, 32 entgegengesetzte Werte annimmt, welche unter Verbindung miteinander mindestens ein resultierendes Signal R bilden (vgl. auch Figur 8), dessen mindestens eine Charakteristik an mindestens einem vorgegebenen Punkt 3, 13 beim Durchtritt des Senders 5 senkrecht zum Antwortgeber 6 sich mit einer Anderungsamplitude stark verändert, die von eventuellen anderen Veränderungen der betrachteten betreffenden Charakteristik des resultierenden Signals R so unterscheidbar ist, dar auf diese Weise ein insbesondere elektrisches Phänomen auftritt, das im folgenden als Zackenphänomen 30 bezeichnet wird und in dem resultierenden Signal R zwei getrennte Abschnitte Ra, Rb mit jeweils einer bestimmten Dauer T&sub1; und T&sub2; abgrenzt.
• Bei einer bevorzugten Ausführungsvariante der Erfindung:
• - wird von der entsprechenden Sendeeinheit 7 das Signal niedrigerer Frequenz 15 in Form eines magnetischen Feldes mit Hilfe einer Antenne 19 ausgesendet, welche eine Primärwicklung 19 bildet, und
• - bilden die beiden Antennen 20, 21 in der Doppelempfangsschaltung 29 des Antwortgebers, die an diese Frequenz angepaßt und auf diese abgestimmt sind,
• einerseits zwei Sekundärwicklungen 20, 21, die so angesteuert werden, daß beim Durchtritt der Primärwicklung 19 nicht nur jede von ihnen dem von der Primärwicklung ausgehenden Magnetfeld ausgesetzt ist, sondern daß sie auch in einer Zwischenphase alle beide gleichzeitig dem Feld ausgesetzt sind, und
• sind diese andererseits in Gegenüberstellung so zugeordnet, daß in der Zwischenphase beim Durchtritt der Primärwicklung 19 in diesen dem Magnetfeld gleichzeitig ausgesetzten Sekundarwicklungen 20, 21 Induktionsströme 31, 32 erzeugt werden, deren absolute Werte im wesentlichen gleich sind, allerdings entgegengesetzte Vorzeichen haben.
• Das resultierende Signal R, das in diesem Fall ein induzierter elektrischer Strom ist, erhalt man somit nach dem Prinzip des Differentialtransformators, nach welchem eine Primärwicklung 19 auf zwei Sekundarwicklungen 20, 21 Energie überträgt.
• Da diese Sekundärwicklungen tatsächlich in Gegenüberstellung zugeordnet und entlang der Bahn des beweglichen Gegenstands, der die Primärwicklung 19 trägt, nebeneinander angeordnet sind, wenn die Primärwicklung 19 sich über einer der Sekundärwicklungen 20, 21 befindet, ist es möglich, in dieser Sekundarwicklung einen Strom 31, 32 mit einem gewissen Absolutbetrag herbeizuführen, der allerdings in seiner Phase immer dem Strom entgegengesetzt ist, der in der anderen Sekundärwicklung bei symmetrischer Lage der Primärspule erzeugt wird.
• Wenn die Primärwicklung 19 zwischen den beiden Sekuhdärwicklungen 20, 21 entsprechend der Verlagerung der Primärspule 19 auf der Achse der Bewegungsbahn hindurchtritt, wird einer der Sekundarströme kleiner, wahrend der andere größer wird.
• Entlang der Bewegungsbahn 4 ist die Erstreckung der Primärwicklung 19 und/oder der Abstand zwischen den beiden Sekundärwicklungen 20, 21 so gehalten, daß zumindest bei einer mittleren Position der Primärwicklung 19 bezüglich der Sekundärwicklungen 20, 21 die Primärwicklung 19 in den beiden Sekundärwicklungen Ströme induziert, die nach Verbindung miteinander zur Bildung des resultierenden Signals R sich gegenseitig aufheben und zwar wahrend einer Dauer T&sub0;, die insbesondere von der relativen Bewegungsgeschwindigkeit des Senders 5 und des Antwortgebers 6 auf der Bahn 4 abhängig ist.
• Genau in dieser Art ist die Doppelschaltung 29 ausgelegt, mit der es möglich ist, mindestens eine Zacke 30 mit einer Dauer T&sub0; zu erzeugen, die leicht erkenbar ist und durch die Abruptheit, mit der sie auftaucht, die Präzision bei der Detektion garantiert.
• Zum besseren Verständnis dieses Phänomens wurde eine bestimmte Zahl Kurven (Figuren 6 bis 9) aufgetragen, die den Verlauf der Umhüllenden der in der erfindungsgemäßen Vorrichtung verwendeten Signale in Abhängigkeit von der Zeit darstellen und jeweils vom selben zeitlichen Ursprung ausgehen.
• Insbesondere in Figuren 6 und 7 sind die Kurven für den Verlauf einer Charakteristik jedes der Ströme 31, 32 dargestellt, die in den beiden betrachteten Sekundärwicklungen 20, 21 nach dem absoluten Betrag induziert werden.
• Figur 8 zeigt die graphische Darstellung des Verlaufs des resultierenden Signals, ohne Berücksichtigung der Art des mit den beiden in den Sekundärwicklungen 20, 21 induzierten Strömen 31, 32 gebildeten Stromes, ebenfalls mit dem absoluten Betrag.
• In Figur 9 sind Kurven für das vom Antwortgeber wieder ausgesendete Signal eingetragen, das dieser bei Aktivierung durch die Abfrageeinheit abgibt.
• Wie dabei zuerkennen ist, wird die vorstehend angesprochene Zacke 30 von zwei Abschnitten des resultierenden Signals flankiert, die sich jeweils über die Dauer T&sub1; bzw. T&sub2; erstrecken.
• Auch wenn dies hier nicht dargestellt ist, liegt es doch auf der Hand, daß die jeweilige Dauer T&sub1; bzw. T&sub2; der beiden die Zacke 30 flankierenden Abschnitte gleich sind, wenn die Wicklungen identisch sind.
• Bei einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung sind die beiden Wicklungen 20, 21 in der Weise unsymmetrisch, daß sie unabhängig von der Bewegungsgeschwindigkeit des beweglichen Gegenstands Signale 31, 32 von unterschiedlicher Dauer erzeugen, damit die Abschnitte Ra, Rb des resultierenden Signals R, die die Zacke 30 zwischen sich einschließen, unterschiedliche und damit eine unterscheidbare Dauer T&sub1; bzw. T&sub2; haben, und dabei
• - sind einerseits die Wicklungen 20, 21 jedes auf der Bahn angeordneten Antwortgebers in vorgegebener und von der Abfrageeinheit beknnter Weise so ausgerichtet, daß bei der Verarbeitung der Abschnitte Ra, Rb des resultierenden Signals R durch den Antwortgeber die Bewegungsrichtung der Abfrageeinheit bezüglich des Antwortgebers charakterisiert wird, und
• - bei welcher andererseits die Verarbeitungseinrichtung 9 der Abfrageeinheit folgendes aufweist:
• mindestens eine Erzeugungseinrichtung 33, 34, welche Impulse mit vorgegebener Frequenz erzeugt,
• mindestens eine Einrichtung 35, 36 zum Zählen der jeweiligen Anzahl N&sub1;, N&sub2; der von der Erzeugungseinrichtung abgegebenen Impulse wahrend der Dauer mindestens einer der Komponenten des resultierenden Signals, welche die Abschnitte Ra, Rb und die Zacke 30 darstellen, welche in das vom Antwortgeber ausgesendete Signal 24 einkopiert sind, und
• mindestens eine Einrichtung 37 zum Vergleichen der Anzahlen N&sub1;, N&sub2; gezählter Impulse untereinander und zur Erarbeitung mindestens eines Signals 39, welches den Vergleichszustand wiedergibt und damit die Richtung des Durchtritts des beweglichen Gegenstands charakterisiert.
• Vorzugsweise:
• - weist einerseits die Abfrageeinheit mindestens eine Einrichtung 40 zum Messen der Bewegungsgeschwindigkeit des beweglichen Gegenstands auf, die von der Verarbeitungseinrichtung 9 unabhängig ist und mindestens ein zur Geschwindigkeit proportionales Signal 41 erzeugt, und
• - weist die Verarbeitungseinrichtung mehrere Einrichtungen 33, 34 zum Erzeugen von Impulsen auf, wovon mindestens eine (33) das Signal 41 von der Geschwindigkeitsmeßeinrichtung 40 verwertet und Im pulse erzeugt, deren Frequenz proportional zu dieser Geschwindigkeit ist, so daß die Einrichtung 35 zum Zählen der Impulse während der Dauer mindestens einer der Komponenten des resultierenden Signals, welche die Abschnitte Ra, Rb und die Zacke 30 darstellen, welche in das vom Antwortgeber ausgesendete Signal 24 einkopiert sind, die Anzahlen N&sub1;, N&sub2; der Impulse berücksichtigt, deren Größenordhungen unabhängig von der Geschwindigkeit des beweglichen Gegenstands sind.
• Damit kann die Bewegungsrichtung schließlich fehlerfrei bestimmt werden.
• Bei der Einrichtung zur Messung der Geschwindigkeit des beweglichen Gegenstands, die auf die Impulserzeugungseinrichtung Einfluß nimmt, handelt es sich beispielsweise um eine Einrichtung von der Art, die nach dem Dopplereffekt Bewegungen messend erfaßt.
• Zur Bestimmung der augenblicklichen Geschwindigkeit des Fahrzeugs bei Durchfahrt senkrecht zum Antwortgeber weist die Verarbeitungseinrichtung in der Abfrageeinheit vorzugsweise einerseits mindestens einen Impulsgenerator 34 auf, der Impulse mit vorgegebener Frequenz erzeugt, und andererseits mindestens eine Einrichtung 36 zum Zählen der Impulse zumindestens wahrend der Dauer mindestens einer der Komponenten des resultierenden Signals, also der Abschnitte Ra, Rb und der Zacke 30, die in das vom Antwortgeber ausgesendete Signal 24 einkopiert sind.
• Die Frequenz der von der vorgenannten Einrichtung 34 erzeugten Impulse ist vorzugsweise unveränderlich.
• Diese Redundanz in der Zahlung gestattet es somit, die eingegangene Information abzusichern und dabei die Präzision zu erhöhen.
• Vorteilhafterweise liegt das Hochfrequenzsignal unter den geringsten Frequenzen im Ultrahochfrequenzbereich.
• Vorzugsweise liegt das Hochfrequenzsignal in der Größenordnung von 1 GHz und weist eine sehr schwache Leistung, beispielsweise von nur 40 mW, auf, wodurch die Gefahr der Bildung radioelektrischer Störungen begrenzt wird und es möglich wird, daß die gesendeten Signale im Rahmen der strengsten radioelektrischen Normen in diesem Bereich liegen.
• Was das sogenannte Signal mit niedrigerer Frequenz betrifft, so wird es im Bereich mittlerer Frequenzen in der Größenordnung von 1 bis 10 MHz und beispielsweise um 4 MHz gewählt.
• Die Optimierung der Funktionsweise des Antwortgebersystems erfolgt mit Hilfe der folgenden Elemente:
• - einer flachen Differential-Doppelwicklung 20, 21, abgestimmt auf eine mittlere Frequenz, welche vorrangig für das Magnetfeld vorgesehen ist,
• - eine plattierte Ultrahochfrequenzantenne 22, welche vorrangig für die elektromagnetische Welle vorgesehen ist,
• - ein Bauteil 23 (Diode), für das seine Eigenschaften der Nichtlinearität typisch sind,
• Elemente 42 zur Impedanzanpassung (Abgriff am Spartransformator), welche die Übertragung maximaler Energie zur Diode und den Isolierelementen 43, 44 (Leitungsabschnitt mit verteilter Konstante) gestatten.
• Die gesamte Anordnung ist auf einer genormten gedruckten Schaltung mit Epoxidglas ausgeführt.
• Zur Weiterübertragung des für die Präsenz eines Antwortgebers senkrecht zur Abfrageeinheit bei Durchfahrt eines Fahrzeugs an einer vorgegebenen Stelle auf der Bewegungsbahn mittels einer Funkverbindung zur Abfrageeinheit gewahrleistet der Antwortgeber die Verlagerung seiner Differentialcharakteristik mit sehr hoher Frequenz, um so von den elektromagnetischen Strahlungseigenschaften und den erforderlichen geringen Leistungen profitieren zu können.
• Für diese sehr hohe Frequenz ist der Antwortgeber mit einer einzigen Breitbandantenne ausgerüstet, mit welcher eine Trägerfrequenz empfangen und die vom Antwortgeber erzeugten ersten Harmonischen wieder zur Abfrageeinheit gesendet werden können.
• Diese plattierte Antenne ist zwischen den beiden vorgenannten Sekundärwicklungen angeordnet, um die von ihr erfaßte breite Strahlungscharakteristik bestmöglich auszunutzen und diese anstelle des mit den Wicklungen verbundenen Magnetfelds zu generieren.
• Darüberhinaus verringert sich dabei die Abessungen der gesamten Anordnung noch weiter.
• Vorteilhafterweise können die Antwortgeber von ihrem Aufbau her auf unterschiedliche mittlere Frequenzen so abgestimmt werden, daß Wörter in numerischer Form erzeugt werden.
• Somit liefert der Sender für mittlere Frequenzen nun die erforderlichen unterschiedlichen Frequenzen mit Hilfe gedruckter Wicklungen.
• In der Mitte zwischen diesen ist die plattierte Ultrahochfrequenzantenne angeordnet, die beispielsweise von der Art eines Dipols ist.
• Auf diese Weise besteht die Sender-Unterbaugruppe "Antennen" aus Senderahmenantennen, die von einer oder mehreren Quellen mittlerer Frequenz erregt werden, und einer einzigen Hochfrequenzantenne, die von einer angepaßten Quelle erregt wird.
• Vorzugsweise erfolgt die Ankopplung des Senders für mittlere Frequenzen und des Antwortgebers durch kritische Kopplung, um so die Möglichkeit zu haben, daß die gesamte Anordnung in einem breiteren Frequenzband arbeitet.
• Bei einer Ausführungsvariante der Erfindung weist jeder Antwortgeber folgendes auf:
• - mindestens eine Einrichtung 28 zum Speichern mindestens einer Meldung, insbesondere in numerischer Form,
• - mindestens eine Einrichtung 45 zum Modulieren des vom Antwortgeber zur Abfrageeinheit ausgesendeten Signals 24 in Abhängigkeit von der in der Speichereinrichtung abgelegten Meldung.
• Beispielsweise besteht die Einrichtung 45 zur Modulation des Signals 24 einerseits aus einem Oszillator 46, wahrend die Meldungsspeichereinrichtung aus mindestens einem Schieberegister besteht, und entnehmen andererseits diese Modulationseinrichtung 45 und die speichereinrichtung 28 ihre Betriebsenergie dem van Antwortgeber empfangenen Signal mit niedrigerer Frequenz.
• Es ist von Vorteil, und es dient auch zur Losung der mit der Karosseriehöhe eines Fahrzeugs bezüglich der Fahrbahn verbundenen Probleme, wenn die Empfangseinrichtungen in der Abfrageeinheit folgendes aufweisen:
• - mindestens eine Einrichtung 47, beispielsweise einen Leistungsteiler, die das durch die Abfrageeinheit vom Antwortgeber empfangene Signal in zwei Kanäle aufteilt,
• - mindestens eine Einrichtung 48, 49, die eine Phasenverschiebung um π/2 zwischen den auf jedem der Kanäle geführten Signalen herbeiführt, und die insbesondere mit dem Hochfrequenzsignal synchronisiert ist, das von der entsprechenden Quelle 16 erzeugt wird,
• - mindestens eine Einrichtung 50, 51, welche mindestens eine der Charakteristiken jedes Signals ins Quadrat setzt, und
• - mindestens eine Einrichtung 52, welche die Charakteristiken der quadrierten Signale summiert und ein zusammengesetztes Signal erzeugt, das der Verarbeitungseinrichtung 9 der Abfrageeinheit übermittelt wird.
• Die Ultrahochfrequenzantenne 22 besitzt eine breite Strahlungscharakteristik, so daß die Mittelfrequenzfelder abgedeckt werden können, und eine ausreichend breite Durchlaßbandbreite, damit die Spektrallinien der ersten Harmonischen durchgelassen werden können.
• In der Zeichnung sind außerdem die Elemente zur Impedanzanpassung und zur Leitungstrennung im Umfeld der Mischdiode zu erkennen.
• Die Schaltung des Antwortgebers ist in einem Kunststoffgehäuse untergebracht, das für Ultrahochfrequenzwellen und das Magnetfeld durchlässig und ausreichend robust ist, um gegenuber mehr oder weniger heftigen Schwingungen, die wahrend der Durchfahrt von Fahrzeugen mit hoher Geschwindigkeit auftreten, und auch gegenüber Aufwirbelungen wie Wasser, Fett, Öl usw. widerstandsfähig zu sein.

Claims (10)

1. Vorrichtung zum Detektieren des Durchtritts mindestens eines beweglichen Gegenstands (2) an mindestens einem vorgegebenen Punkt (3) seiner Bewegung entlang einer Bahn (4) im Inneren eines Raumes, in Bezug auf welchen die Bewegungen des beweglichen Gegenstands ausgewertet werden, wobei die Vorrichtung zwei getrennte Einheiten (5, 6) aufweist, und zwar eine Abfrageeinheit (5) und einen Antwortgeber (6), wovon die eine dieser getrennten Einheiten dem beweglichen Gegenstand zugeordnet ist, und die andere insbesondere als auf einem Träger (6a) fixiert gilt, der im wesentlichen durchgehend entlang der lange der Bahn (4) angeordnet ist, auf welcher sich der bewegliche Gegenstand bewegt,

wobei bei dieser Vorrichtung:

- die Abfrageeinheit (5), welche ihrerseits eine Sendeeinheit (7) und eine Empfangseinheit (8) aufweist, außerdem eine Einrichtung (9) zur Verarbeitung der erhaltenen Information aufweist, welche mit der Empfangseinheit (8) verbunden ist, und zur Sicherstellung dieser Funktionen diese Einheit mit einer Stromversorgungsquelle verbunden ist,

- der Antwortgeber (6) ein sogenanntes passives Element ist, da es keine eigene Stromversorgung in Form einer Batterie oder durch Anschluß an ein Stromnetz aufweist,

- die Sendeeinheit (7) zwei Sender (10, 11) aufweist, deren Emissionen im wesentlichen zu einem bezüglich der Äbfrageeinheit festen Punkt (12) gerichtet sind, an welchem der Durchtritt eines Punktes (13) überwacht wird, der bezüglich des Antwortgebers seinerseits feststeht, wobei einer (10) der beiden Sender (10, 11) ein Hochfrequenzsignal (14) in Form einer elektromagnetischen Welle aussendet, wahrend der andere ein Signal (15) niedrigerer Frequenz aussendet, und wobei diese Sender jeweils eine an die genannte Frequenz angepaßte und auf diese abgestimmte Quelle (16, 17) aurweisen, und

- der Antwortgeber (6) folgendes aufweist:

eine doppelte Empfangsschaltung (29) zum Empfangen eines gleichen Signals, wahrend die Antennen (20, 21) dieser Doppelschaltung in einer im wesentlichen zur Bahn des beweglichen Gegenstands parallelen Richtung voneinander beabstandet sind, und

hauptsächlich Antennenelemente (20, 21, 22), welche für den Empfang der vorgenannten Signale (14, 15) angepaßt und auf diesen abgestimmt sind, wobei mit diesen Elementen ein nichtlinearer Baustein (23) wie eine Diode verbunden ist, die unmittelbar nach dem Empfang der genannten beiden Signale durch den Antwortgeber diese mischt und dieses Mischsignal umgehend in Form einer modulierten Trägerwelle (24) wieder zu mindestens einer Antenne (25) aussendet, welche der Empfänger (8) ebenfalls aufweist,

und wobei in dieser Vorrichtung gegebenenfalls:

- die Abfrageeinheit Einrichtungen (28) zum Identifizieren mindestens eines beweglichen Gegenstandes (2) und/oder mindestens eines der vorgegebenen Punkte (3) auf dessen Bahn (4) aufweist, und

- die Antennen der Doppelschaltung des Antwortgebers im wesentlichen symmetrisch angeordnet sind, also im gleichen Abstand beiderseits von dessen Wiederausstrahlantenne (22),

dadurch GEKENNZEICHNET, daß

- einerseits die Doppelschaltung (29) für den Empfang, die im Antwortgeber enthalten ist, zwei Elemente (20, 21) aufweist, die beim Durchtritt des beweglichen Gegenstands an dem überwachten Punkt zwei Signale (31, 32) von im wesentlichen äquivalenter Art erzeugen, und

- andererseits diese Elemente (20, 21) so ausgelegt und miteinander verbunden sind, daß mindestens eine Charakteristik dieser Signale (31, 32) entgegengesetzte Werte annimmt, welche unter Verbindung miteinander mindestens ein resultierendes Signal (R) bilden, dessen mindestens eine Charakteristik an mindestens einem vorgegebenen Punkt (3, 13) beim Dürchtritt des Senders (5) senkrecht zum Antwortgeber (6) sich mit einer Anderungsamplitude stark verändert, die von eventuellen anderen Veränderungen der betrachteten betreffenden Charakteristik des resultierenden Signals (R) so unterscheidbar ist, dar auf diese Weise ein insbesondere elektrisches Phänomen auftritt, das im folgenden als Zackenphänomen (30) bezeichnet wird und in dem resultierenden Signal (R) zwei Abschnitte (Ra, Rb) mit jeweils einer bestimmten Dauer (T&sub1; bzw. T&sub2;) abgrenzt.

2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß

- die Sendeeinheit (7) das Signal niedrigerer Frequenz (15) in Form eines magnetischen Feldes mit Hilfe einer Antenne (19) aussendet, welche eine Primärwicklung (19) bildet, und

- die beiden Antennen (20, 21) in der Doppelempfangsschaltung (29) des Antwortgebers die an diese Frequenz angepaßt und auf diese abgestimmt sind,

einerseits zwei Sekundärwicklungen (20, 21) bilden, die so angesteuert werden, daß beim Durchtritt der Primärwicklung (19) nicht nur jede von ihnen dem von der Primärwicklung ausgehenden Magnetfeld ausgesetzt ist, sondern daß sie auch in einer Zwischenphase alle beide gleichzeitig dem Feld ausgesetzt sind, und

andererseits in Gegenüberstellung so zugeordnet sind, daß in der Zwischenphase beim Durchtritt der Primärwicklung (19) in diesen dem Magnetfeld gleichzeitig ausgesetzten Sekundärwicklungen (20, 21) Induktionsströme (31, 32) erzeugt werden, deren absolute Werte im wesentlichen gleich sind, allerdings entgegengesetzte Vorzeichen haben.

3. Vorrichtung nach Anspruch 2, durch gekennzeichnet, daß die beiden Wicklungen (20, 21) in der Weise unsymmetrisch sind, daß sie unabhängig von der Bewegungsgeschwindigkeit dem beweglichen Gegenstands Signale (31, 32) von unterschiedlicher Dauer erzeugen, um den Abschnitten (Ra, Rb) des resultierenden Signals (R), welche die Zacke (30) umschließen, jeweils verschiedene Dauer (T&sub1; bzw. T&sub2;) zu geben, so daß sie voneinander unterscheidbar sind, und

- daß einerseits die Wicklungen (20, 21) jedes auf der Bahn angeordneten Antwortgebers in vorgegebener und von der Abfrageeinheit bekannter Weise so ausgerichtet sind, daß bei der Verarbeitung der Abschnitte (R&sub1;, Rb) des resultierenden Signals (R) durch den Antwortgeber die Bewegungsrichtung der Abfrageeinheit bezüglich des Antwortgebers charakterisiert wird, und

- andererseits die Verarbeitungseinrichtung (90) der Abfrageeinheit folgendes aufweist:

mindestens eine Erzeugungseinrichtung (33, 34), welche Impulse mit vorgegebener Frequenz erzeugt,

eine Einrichtung (35, 36) zum Zahlen der jeweiligen Anzahl (N&sub1;, N&sub2;) der von der Erzeugungseinrichtung abgegebenen Impulse wahrend der Dauer mindestens einer der Komponenten des resultierenden Signals, welche die Abschnitte (Ra, Rb) und die Zacke (30) darstellen, welche in das vom Antwortgeber ausgesendete Signal (24) einkopiert sind, und

mindestens eine Einrichtung (37) zum Vergleichen der Anzahlen (N&sub1;, N&sub2;) gezählter Impulse untereinander und zur Erarbeitung mindestens eines Signals (39), welches den Vergleichszustand wiedergibt und damit die Richtung des Durchtritts des beweglichen Gegenstands charakterisiert.

4 Vorrichtung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß zur Ermittlung der augenblicklichen Geschwindigkeit (V) des Fahrzeugs während seiner Durchfahrt senkrecht zum Antwortgeber die Verarbeitungseinrichtung der Abfrageeinheit einerseits mindestens eine Einrichtung (34) zum Erzeugen von Impulsen vorgegebener Frequenz und andererseits mindestens eine Einrichtung (36) zum Zahlen der Impulse zumindest während der Dauer mindestens einer der Komponenten des resultierenden Signals aufweist, welche die Abschnitte (Ra, Rb) und die Zacke (30) darstellen, welche in das vom Antwortgeber ausgesendete Signal (24) einkopiert sind.

5. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß das Hochfrequenzsignal unter den geringsten Frequenzen im Ultrahochfrequenzbereich liegt.

6. Vorrichtung nach Anspruch 5, durch gekennzeichnet, daß das Hochfrequenzsignal in der Größenordnung von 1 GHz liegt und eine sehr schwache Leistung, beispielsweise von nur 40 mW, aufweist, wodurch die Gefahr der Bildung radioelektrischer Störungen begrenzt wird.

7. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß das sogenannte Signal mit niedrigerer Frequenz im Bereich mittlerer Frequenzen in der Größenordnung von 1 bis 10 MHz und beispielsweise um 4 MHz gewählt wird.

8. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 7, daduch gekennzeichnet, daß die Hochfrequenzantenne des Antwortgebers:

- zwischen den beiden Sekundarwicklungen (20, 21) angeordnet ist, um die von ihr erfaßte breite Strahlungscharakteristik bestmöglich auszunutzen und diese anstelle des mit den Wicklungen verbundenen Magnetfelds zu generieren, und

- eine Breitbandantenne ist, welche den Empfang einer Trägerfrequenz und deren erneute Aussendung zur Abfrageeinrichtung für die vom Antwortgeber erzeugten ersten Harmonischen ermöglicht.

9. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, daß die Empfangseinrichtungen der Abfrageeinrichtung folgendes aufweisen:

- mindestens eine Einrichtung (47), beispielsweise einen Leistungsteiler, die das durch die Abfrageeinheit vom Antwortgeber empfangene Signal in zwei Kanäle aufteilt,

- mindestens eine Einrichtung (48, 49), die eine Phasenverschiebung um π/2 zwischen den auf jedem der Kanäle geführten Signale herbeiführt, insbesondere in einer mit dem Hochfrequenzsignal Synchronisierten Weise, das von der entsprechenden Quelle (16) erzeugt wird,

- mindestens eine Einrichtung (50, 51), welche mindestens eine der Charakteristiken jedes Signals ins Quadrat setzt, und

- mindestens eine Einrichtung (52), welche die charakteristiken der quadrierten Signale summiert und ein zusammengesetztes Signal erzeugt, das der Verarbeitungseinrichtung (9) der Abfrageeinheit übermittelt wird.

10. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 9, dadurch gekenr zeichnet, daß jeder Antwortgeber folgendes aufweist:

- mindestens eine Einrichtung (28) zum Speichern mindestens einer insbesondere in numerischer Form vorliegenden Meldung, und

- mindestens eine Einrichtung (45) zum Modulieren des vom Antwortgeber an die Abfrageeinheit ausgesendeten Signals (24) in Abhängigkeit von der in der Speichereinrichtung abgelegten Meldung.