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Einrichtung zur Messung der Geschwindigkeit eines Objektes, z. B. eines Kraftfahrzeuges
Die Aufgabe, die Geschwindigkeit bewegter Objekte zwischen zwei festen Punkten zu messen, ist auf die verschiedenste Weise gelöst worden. Mechanische und sogenannte elektromechanische Einrichtungen sollen hier ausser Betracht bleiben.
An elektronischen Einrichtungen sind Geschwindigkeitsmesser bekannt, die mit reflektierten Impulsen arbeiten. Mit Hilfe des Doppler-Effektes ausgesendeter und reflektierter Impulse, also der Frequenzänderung, wird auf die Geschwindigkeit geschlossen, die ein bewegtes Objekt zwischen zwei Punkten hat. Eben- so sind Zeitmesser, sogenannte Counter, bekannt, die eine Grösse unmittelbar anzeigen oder registrieren. die der zwischen den festen Punkten durch das bewegte Objekt benötigten Zeit entspricht. Es ist bekannt, durch eine Umrechnung aus der bekannten Strecke und der gemessenen Zeit die Geschwindigkeit zu errechnen, die der Zeit bekanntlich umgekehrt proportional ist. Diese Einrichtungen erfordern bis zur Ermittlung der Geschwindigkeit eine gewisse Zeit und sind daher unbefriedigend.
Es ist ferner bekannt, aus den Impulsen der Zeitmessung eine der Impulszahl pro Zeiteinheit proportionale Spannung auf dem sogenannten Analogwege zu erzeugen, mit dieser Spannung ein Messinstrument zu speisen, welches dann unmittelbar in Geschwindigkeit geeicht wird. Dieser Einrichtung haften zwei Mängel an ; einmal die Ungenauigkeit der Ablesung auf einer in der Länge begrenzten Skala, zum andern der sich aus der Funktion-Geschwindigkeit gleich Abstand durch Zeit-ergebenden unlinearen Skala.
Die Einrichtung gemäss der Erfindung vermeidet alle diese Mängel und erlaubt eine beliebig schnelle Anzeige, u. zw. unmittelbar der Geschwindigkeit, sowie eine sogenannte digitale Darstellung des gemessenen Wertes in Dezimalzahlen.
Bei einer Einrichtung zur Messung der Geschwindigkeit eines Objektes, z. B. eines Kraftfahrzeuges, zwischen zwei Schranken festen Abstandes, wobei während der Zeitdauer der Bewegung des Objektes zwischen den beiden Schranken Impulse vorgegebener Frequenz auf einen Impulszähler gegeben werden, wird die gestellte Aufgabe dadurch gelöst, dass der Inhalt des Zählers wiederholt in einen Speicher vorgegebener Kapazität eingegeben und die Zahl der Eingaben bis zur Füllung des Speichers als direktes Mass der Geschwindigkeit digital dargestellt wird.
Die Genauigkeit der Messung und Anzeige kann durch Erhöhung der Messfrequenz in an sich bekannter Weise gesteigert werden. Ferner können weitere Stellenwertvergrösserungen durch Erhöhung der Kapazität des bpeichers, in den die Impulszahl wiederholt eingegeben wird, erzielt werden.
Nach einer weiteren Ausgestaltung der Erfindung sind die gegebenenfalls geteilte Impulsfrequenz, der Abstand der beiden Schranken und die Kapazität des Speichers derart aufeinander abgestimmt, dass die erhaltene digitale Anzeige die Geschwindigkeit unmittelbar in km/h angibt.
Die Geschwindigkeit v ergibt sich aus Weg s und Zeit t zu
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Die Zeit t anderseits wird durch die Zahl der Impulse z und die Impulsfrequenz f (nach gegebenenfalls erfolgter Teilung) bestimmt :
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Durch Einsetzen beider Gleichungen erhält man
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SolldieGeschwindigkeitinkm/hangezeigt werden, wenn s = 1 m und f= 4 kHz ist, so muss man die Konstanten für 1 km = li m und l h = 3600 s einsetzen.
Dann ist
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oder
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Die Speicherkapazität wäre also mit 14400 zu wählen. Bei einer Geschwindigkeit von 100 km/h würde bei einer Messstrecke von 1 m (= 0, 01 km) demnach eine Zeit von
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5 gemessenwerden. In Sekunden ergibt das 3600. 10- = 0, 036 s.
Bei einer Frequenz von f = 4000 Hz sind in 1 s demnach 4000 Impulse vorhanden, d. h. in 0.036 s sind 0, 036 s. 4000 = 144 Impulse gezählt. Di- mensioniert man nun die Speicherkapazität für 14400 bit, so muss man 100 mal 144 Impulse einspeichern, bis der Speicher voll ist. Das entspricht aber 100 km/s, wenn man die Zahl der Impulsübertrage misst. Macht man den Speicher 10 mal so gross, so hätte man 1000 mal eingezählt und 100, 0 km/h angezeigt, d. h. mit 10facher Genauigkeit. Bei doppelter Frequenz hätte man auch den doppelten Wert für die Speicher- kapazität wählen müssen, um km/h zu erhalten, bei halbem Weg die halbe usw.
Das Prinzip der Erfindung ist in der Zeichnung dargestellt.
Bei der Geschwindigkeitsmessung werden von zwei Schaltern 4 und 5. z. B. Lichtschranken mit vor- zugsweise nicht sichtbarem Licht, Impulse auf eine logische Schaltung 33 gegeben. Der Schalter 4 bedeutet Start und Schalter 5 bedeutet Stop, oder umgekehrt, je nach Richtung des gemessenen Objek- tes.
Inder logischen Schaltung 33 kann vorgewählt werden, welche der beiden Richtungen oder ob bei- de Richtungen gemessen werden sollen. Die Leitung 8 leitet den Start und Leitung 9 den Stop-Im- puls weiter, unabhängig davon, ob diese Impulse von 4 oder 5 kommen, in Übereinstimmung mit der Vorwahl,
Die Impulse von den Leitungen 8 und 9 gelangen auf ein Tor 3, welches Impulse von einem Quarzgenerator 1 mit z. B. 16 kHz über die Leitung 2 erhält. Die während der Zeit zwischen Start und Stop durch das Tor laufenden Impulse werden über die Leitung 6 einem Frequenzteiler 7 (Tei- lung z. B. 4 : 1) zugeführt. Über die Leitung 10 gelangen die nunmehr in der Zahl verminderten Im- pulse zu einem Zähler 11.
Der Zähler enthält also eine Impulszahl, die der Zeit proportional ist, wäh- rend der das Fahrzeug, oder genauer der erste den Schalter der Schranke beeinflussende Teil des Fahr- zeugs von einer Schranke 4 oder 5 zur andern 5 oder 4 benötigte.
Ein Addierwerk 15 liegt über eine Leitung 14 am Zähler und über eine Leitung 16 an einem Speicher mit einer Kapazität bestimmter Grösse (z. B. 14400 bit). Die logische Schaltung 33 beein-
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flusst über die Leitung 12 eine Steuereinheit 13. Die Rechenoperation beginnt nach dem Stop-Signal, ausgelöst von der Steuereinheit 13.
Das Rechenwerk besteht aus dem Zähler 11,'einem Addierwerk 15 und einem Speicher 19. DasAddierwerk 15 erhältlaufendAddierbefehleundgibtdenInhalt des Zählwerkes 11 so oft in den Speicher 19, bis dessen Kapazität erreicht oder überschritten wird. Ist das der Fall, so wird über die Leitung 26 ein Impuls in die Steuereinheit 13 gegeben, wel- che die Addierbefehle auf Leitung 29 unterbricht. Über die Leitung 21 wurde inzwischen in einem weiteren Zählwerk 30 die Zahl der Addierbefehle gezählt. Das Addierwerk 15 kann auch als Sub- trahierwerk arbeiten und von dem vollen Speicher 19 so lange den im Zähler 11 eingezählten Wert abziehen, bis derSpeicher 19 leer ist. Der Inhalt des Zählers 30 entspricht nun der Geschwindigkeit.
Umbei derüberschreitung bestimmter Geschwindigkeit auswertbare Signale zu erhalten, wird der Inhalt des Zählers 30 über eine Leitung 33 auf eine Vergleichsschaltung 31 gegeben. die mit einer im Vorwähler 32 gewählten, einer Geschwindigkeit entsprechenden Zahl über die Leitung 34 verglichen wird. Wird die in 32 vorgewählte Geschwindigkeit erreicht oder überschritten, so gibt die Vergleichsschaltung 31 einen Impuls ab, welcher zur Auslösung einer Kamera oder Zählung der die Geschwindigkeit überschreitenden Fahrzeuge in einem Zähler 35 dienen kann.
Es können auch mehrere Geschwindigkeiten vorgewählt und die Zahl der Fahrzeuge gezählt werden.
Die logische Schaltung 33 kann ebenfalls Zählwerke 36 und 37 für die getrennte Zählung aller Fahrzeuge in beiden Richtungen steuern.
PATENTANSPRÜCHE :
1. Einrichtung zur Messung der Geschwindigkeit eines Objektes, z. B. eines Kraftfahrzeuges, zwischen zwei Schranken festen Abstandes, wobei während der Zeitdauer der Bewegung des Objektes zwischen den beiden Schranken Impulse vorgegebener Frequenz auf einen Impulszähler gegeben werden, dadurch gekennzeichnet, dass der Inhalt des Zählers wiederholt in einen Speicher vorgegebener Kapazität eingegeben und die Zahl der Eingaben bis zur Füllung des Speichers als direktes Mass der Geschwindigkeit digital dargestellt wird.