Verfahren und Vorrichtung zum berührungslosen Zählen bewegter Objekte und Anwendung des Verfahrens
Die Erfindung bezieht sich auf ein Verfahren und eine Vorrichtung zum berührungslosen Zählen bewegter Objekte. Die Erfindung betrifft auch eine spezielle Anwendung des Verfahrens.
Bewegte Objekte können bekanntlich beispielsweise durch Lichtschranken, welches sie durchlaufen, erfasst und gezählt werden. Ein Nachteil dieses optischen Verfahrens zur Zählung bewegter Objekte liegt darin, dass ausser speziell gewünschten Objekten auch nichtinteressierende Fremdkörper mitgezählt werden, sofern sie ebenfalls den Lichtstrahl unterbrechen, bzw. reflektieren. Handelt es sich beispielsweise darum, die einen Selbstbedienungsladen besuchenden Käufer möglichst genau zu zählen, so geben erfahrungsgemäss Lichtschranken-Zählvorrichtungen nur sehr ungenaue Resultate; dies besonders deshalb, weil Begleitpersonen mitgezählt werden.
Die vorliegende Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, diesen Nachteil zu vermeiden und ein Verfahren und eine Vorrichtung zu schaffen, durch welche bewegte Objekte zuverlässig gezählt werden können.
Zur Lösung dieser Aufgabe wird einerseits jedes der zu zählenden Objekte mit einer ferromagnetischen und/oder einer permanentmagnetischen Erkennungsmarke versehen, sofern es nicht selbst ferro- und/oder permanentmagnetisch ist und daher selbst als Erkennungsmarke wirkt, und andererseits wird ein an sich bekanntes Magnetfeld-Messverfahren bzw. eine bekannte Magnetfeld-Messvorrichtung derart ergänzt, dass nur die eine bestimmte Messzone durchlaufenden solchen Objekte tatsächlich gezählt werden.
Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum berührungslosen Zählen bewegter Objekte, welches dadurch gekennzeichnet ist, dass die bewegten Objekte entweder selbst ferro- und/oder permanentmagnetisch sind oder mit einer ferro- und/oder permanentmagnetischen Erkennungsmarke versehen sind; dass jedes der genannten Objekte durch eine einem Magnetfeld-Messgerät bzw.
dessen Messonde zugeordnete Messzone läuft und dadurch an einem Ausgang des Magnetfeld-Messgerätes ein Ausgangssignal erzeugt wird, welches Ausgangssignal, nachdem es einem Integrationsvorgang unterworfen worden ist, einer Kompensationsspule derart zugeführt wird, dass das von der Kompensationsspule hierdurch in der Messonde erzeugte Magnetfeld, bzw. die hierdurch in der Messonde erzeugte Magnetfeldänderung, entgegengesetzt gerichtet und zeitlich verzögert ist gegenüber dem Magnetfeld, bzw. der Magnetfeldänderung welches bzw. welche das ursprüngliche Ausgangssignal erzeugt hat, und ausserdem dadurch gekennzeichnet, dass das Ausgangssignal des Magnetfeld-Messgerätes in einer Auswerteelektronik zu je einem Zählimpuls pro durchlaufendes Objekt umgeformt wird.
Die Erfindung betrifft auch eine Vorrichtung zur Durchführung dieses Verfahrens zum berührungslosen Zählen bewegter Objekte. Diese ist, gekennzeichnet durch ein Magnetfeld-Messgerät mit einer ihm bzw.
seiner Messonde zugeordneten Messzone, durch welche Messzone ferro- und/oder permanentmagnetische Objekte oder mit einer ferro- und/oder permanentmagnetischen Erkennungsmarke versehene Objekte durchführbar sind; durch einen dem Magnetfeld-Messgerät nachgeschalteten Integrator und eine von diesem Integrator gespeiste Kompensationsspule, deren in der Messonde wirksames Magnetfeld, bzw. deren in der Messonde wirksame Magnetfeldänderung dem von einem der genannten Objekte in der Messonde erzeugten Magnetfeld bzw. der in ihr erzeugten Magnetfeldänderung entgegengesetzt gerichtet und überdies zeitlich verzögert ist.
Die Erfindung betrifft ferner eine Anwendung des Verfahrens, die dadurch gekennzeichnet ist, dass in einem Verkaufsgeschäft die einen als ferro- und/oder permanentmagnetische Erkennungsmarke wirkenden bzw. mit einer solchen Erkennungsmarke ausgerüstete Warenbehälter mitführenden Käufer gezählt werden.
Nachstehend wird die Erfindung an Ausführungsbeispielen anhand der beiliegenden Zeichnungen erläutert; dabei zeigen
Fig. 1 ein vereinfachtes Blockschaltbild eines Ausführungsbeispiels.
Fig. 2 zwei Beispiele für den typischen Verlauf von Ausgangssignalen eines Magnetfeld-Messgerätes.
Fig. 3 ein ausführliches Blockschaltbild eines Aus.
führungsbeispiels.
Fig. 4 ein Schaltbild eines Verstärkers mit Tiefpass charakteristik.
Fig. 5 ein Schaltbild eines Integrators.
Fig. 6 ein Schaltbild einer Phasenkehrstufe.
Fig. 7 ein Schaltbild eines Einweggleichrichters.
Fig. 8 ein Schaltbild einer Schwellwertvorrichtung.
Fig. 9 ein Schaltbild eines monostabilen Flip Flops.
Anhand eines in Fig. 1 dargestellten Blockschaltbildes eines einfachen Ausführungsbeispiels der Erfindung wird im folgenden sein Aufbau und seine Wirkungsweise erläutert.
In Fig. 1 bezeichnet 1 eine zur Kennzeichnung der zu zählenden Objekte dienende Erkennungsmarke. Eine solche Erkennungsmarke 1 kann beispielsweise ein Stück ferromagnetisches Material und/oder ein Dauermagnet sein. Die Erkennungsmarke 1 ist an einem zu zählenden Objekt 2 befestigt. 3 bezeichnet eine Messzone einer Messonde 5 eines Feldstärkemessgerätes 9.
5a bezeichnet eine Symmetrieachse der Messonde 5 und damit auch der Messzone 3. Das zu zählende Objekt 2 befindet sich in einem Abstand 4 vor der Messonde 5.
Messgeräte für die magnetische Feldstärke sind bekannt, beispielsweise Magnetoskop Fl.067 der Firma Institut Dr. Förster, D-7410 Reutlingen, BRD. Ein von der Messonde abgegebenes Messsondensignal wird von einem Ausgang 6 der Messonde 5 über eine Leitung 7 einem Eingang 8 des Feldstärkemessgerätes 9 zugeührt und als positiver und/oder negativer Impuls an einem Ausgang 10 des Feldstärkemessgerätes 9 abgegeben.
Beim Durchlauf einer Erkennungsmarke 1 durch die Messzone 3 entsteht auf der einen, beispielsweise linken, Seite von der Symmetrieachse 5a ein negativer Impuls am Ausgang 10 des Feldstärkemessgerätes. Beim Überqueren der Symmetrieachse 5a verschwindet der Impuls und beim Durchlauf durch die andere, d. h. im angenommenen Fall rechte Seite von der Symmetrieachse 5a, entsteht ein positiver Impuls. Die Stärke des Impulses hängt von der durch die Erkennungsmarke verursachten Feldstärke bzw. Feldstärkeschwankung ab und die Dauer des Impulses hängt von der Verweilzeit der Erkennungsmarke 1 innerhalb der linken bzw. rechten Seite der Messzone 3 ab.
Durch Anschluss eines Impulszählgerätes bekannter Art an den Ausgang 10 des Feldstärkemessgerätes könnten die Messzone 3 durchlaufende Erkennungsmarken 1, bzw. damit versehene Objekte 2 gezählt werden. Bei unregelmässigen Bewegungen der zu zählenden Objekte, wobei sich diese Unregelmässigkeit besonders auch auf nur teilweises Eindringen in die Messzone 3 beziehen kann, würden sich jedoch Fehlresultate ergeben, weil zwar Impulse entstehen und gezählt würden, ohne dass dabei sichergestellt wäre, dass die die Impulse verursachenden Erkennungsmarken wirklich alle die Messzone vollständig durchquert haben.
Um dies zu vermeiden, wird daher dem Feldstärkemessgerät 9 eine Auswerteelektronik 13 zur Überprüfung und Auswertung der vom Feldstärkemessgerät 9 gelieferten Impulse nachgeschaltet. Aufgabe der Auswerteelektronik 13 ist es insbesondere, an ihrem Ausgang 14 nur dann einen Impuls an ein nachgeschaltetes Impulszählgerät abzugeben, wenn das Ausgangssignal des Feldstärke-Messgerätes 9 einen für einen richtig erfolgten Durchlauf der Erkennungsmarke 1 durch die Messzone 3 typischen Verlauf, wie er in Fig. 2 in zwei Beispielen dargestellt ist, aufweist.
Bei einem solchen Ausgangssignal übersteigt beispielsweise sein positiver Impuls P (vergleiche Fig. 2) einen für seine Auswertung minimal erforderlichen Wert +a während eines Zcit intervalls #1. Während eines daran anschliessenden Zeitintervalls #0 erfolgt der Nulldurchgang, bzw. der Übergang zum negativen Impuls N, welcher während eines Zeitintervalls #2 den für seine Auswertung minimal notwendigen Wert -a überschreitet. Die Zeitintervalle #1 und #2 können zwar gleich gross sein, dies ist jedoch weder erforderlich noch im allgemeinen auch der Fall.
Da es sich im vorliegenden Fall um die Auswertung von schwachen magnetischen Feldern bzw. magnetischen Feldstärken und/oder Feldstärkeänderungen handelt, ist es zur Vermeidung von Fehlzählungen zufolge von Störeinflüssen vorteilhaft, nur solche Ausgangssignale des Feldstärke-Messgerätes 9 auszuwerten: a) die aus einem Paar ungleichpoliger Impulse bestehen; b) deren Zeitintervalle #1 und #2 einerseits grösser sind als die Halbperiode eines möglicherweise vorhandenen magnetischen Störwechselfeldes, d. h. beispielsweise 10 Millisekunden bei einem durch den 50periodigen Netzwechselstrom erzeugten Störfeld; c) deren Zeitintervalle #1 bzw. #2 höchstens gleich sind, wie die längste von der Vorrichtung noch zu erfassende Durchlaufzeit einer Erkennungsmarke 1 durch eine Seite der Messzone 3.
In der Auswerteelektronik, 13, vergleiche Fig. 3, wird die Erfüllung dieser Bedingungen für jedes an ihrem Eingang 12 zugeführte Signal geprüft. Jedes als gut befundene Signal veranlasst die Abgabe eines Zählimpulses am Ausgang 14 der Auswerteelektronik 13.
Am Eingang 12 der Auswerteelektronik 13 ist zunächst ein Verstärker 15 angeschlossen, dessen Ausgangssignal von seinem Ausgang 16 über eine Leitung 17 an den Eingang 18 eines Integrators 19 geführt wird.
Vorteilhafterweise wird das integrierte Signal über eine Leitung 21 von seinem Ausgang 20 zum Eingang 22 einer Kompensationsspule 23 geführt. Die Kompensationsspule 23 ist dabei so angeordnet und gepolt, dass das durch sie in der Messonde 5, beispielsweise einer Förstersonde, erzeugte Magnetfeld dem von der Erkennungsmarke 1 erzeugten Magnetfeld entgegengesetzt gerichtet ist. Durch diese Anordnung einer mit der Zeitkonstanten T1 des Integrators 19 wirksamen Feldkompensation wird eine automatische Anpassung der Vorrichtung an die jeweiligen Feldverhältnisse erzielt.
Die Integrationszeitkonstante T1 wird vorteilhafterweise grösser gewählt als #1 bzw. #2.
Wäre dies nicht der Fall, wo würde das Signal noch während seiner Dauer kompensiert, was unter Umständen zu einem umzulässigen Verlust an Empfindlichkeit führen würde. Die Integrations-Zeitkonstante T1 be stimmt die untere Grenzfrequenz für die sich aus der Feldstärkemessung ergebenden Signale. Ihre optimale
Wahl ergibt sich daher unter Berücksichtigung der früher genannten Bedingung c.
Als Verstärker 15 kann beispielsweise eine bekannte Anordnung gemäss Fig. 4 benützt werden. Es handelt sich hierbei um einen Verstärker mit Tiefpasscharakteristik. Durch die Grenzfrequenz dieser Tiefpasscharakteristik wird die obere Frequenzgrenze der Feldstärke Messeinrichtung festgelegt. Die obere Grenzfrequenz wird dabei vorteilhafterweise unter Berücksichtigung der früher genannten Bedingung b gewählt.
Fig. 5 zeigt eine mögliche Ausführungsform für einen Integrator 23. Solche Integratoren sind bekannt.
Vom Ausgang 16 des Verstärkers 15 wird sein Ausgangssignal einerseits über eine Leitung 24 und eine
Phasenkehrstufe 26, vergleiche Fig. 6 dem Eingang 28 einer ersten Impulsformergruppe 29 und andererseits über eine Leitung 30 einem Eingang 31 einer weiteren gleichartigen Impulsformergruppe 32 zugeführt. Jede dieser Impulsformergruppen 29 bzw. 32 ist so gebaut, dass sie beispielsweise nur postive Impulse verarbeitet.
Da das Ausgangssignal des Verstärkers 15 die gleiche
Form hat, wie das in Fig. 2 dargestellte Ausgangssignal des Feldstärke-Messgerätes 9, wird beispielsweise der positive Impuls P in der Impulsformergruppe 32 verar beitet, während der negative Impuls N nach Phasen kehrung in der Phasenkehrstufte 26 als nunmehr eben falls positiver Impuls in der Impulsformergruppe 29 verarbeitet wird. Beide Impulsformergruppen zusammen verarbeiten somit das ganze Ausgangssignal vom Aus gang 16 des Verstärkers 15. Jede der Impulsformer gruppen 29 bzw. 32 enthält die Hintereinanderschaltung eines Einweggleichrichters 33, einer Schwellwertvorrich tung 37 und eines Zeitgliedes 41. Als Einweggleichrich ter 33 kann vorteilhafterweise eine Anordnung gemäss
Fig. 7 verwendet werden. In Fig. 7 ist 70 ein Opera tionsverstärker mit für positive und negative Eingangssi gnale unterschiedlichem Gegenkopplungsgrad.
Für posi tive Signale ist dieser Gegenkopplungsgrad durch die
Spannungsteilung an dem Spannungsteiler bestehend aus den Widerständen 71 und 73 in bekannter Weise festgelegt. Eine Diode 72 ist so gepolt, dass dieser genannte Gegenkopplungspfad 71, 73 nur für positive
Signale wirksam ist. Negative Signale werden über einen weiteren Gegenkopplungspfad bestehend aus der entge gengesetzt gepolten Diode 74 nahezu vollständig gegen gekoppelt, bzw. unterdrückt. Solche Anordnungen sind bekannt, vergleiche beispielsweise Operationsverstärker und ihre Schaltungstechnik (W. Schaufelberger) 3.
Auflage, Verlag Kontron GmbH, München, S. 31, Kapitel 5.4.
Es ist besonders vorteilhaft, als Schwellwertvorrichtung 37 eine Anordnung gemäss Fig. 8 zu wählen. In Fig. 8 stellt 80 einen Operationsverstärker dar, der mit seinem invertierenden Eingang über einen Widerstand 81 am Eingang 60 der Schwellwertstufe liegt. Von einem am Ausgang des Operationsverstärkers 80 angeschlossenen Spannungsteiler 81 erfolgt über einen Widerstand 83 eine positive Rückkopplung auf den nicht invertierenden Eingang des Operationsverstärkers 80. Am Ausgang 38 der Schwellwertstufe 37 erscheint ein Rechteckimpuls, dessen Dauer von der Form des vom Ausgang 34 des Einweggleichrichters 33 über eine Leitung 35 zum Eingang 36 der Schwellwertstufe geführten Eingangssignals, sowie von der Höhe des eingestellten Schwellwertes abhängig ist.
Solche Schwellwertschaltungen sind bekannt, vergleiche beispielsweise The application of linear microcircuits SGS Fairchild, Kapitel 3.4.2.
Das Ausgangssignal der Schwellwertstufe 37 wird von ihrem Ausgang 38 über eine Leitung 39 einem Eingang 40 des Zeitgliedes 41 zugeführt. Ein solches Zeitglied 41 kann beispielsweise ein monostabiler Flip Flop sein.
Eine mögliche Ausführung eines solchen mono stabilen Flip-Flops zeigt Fig. 9. Das am Eingang 40 des Zeitgliedes liegende Signal wird über ein RC-Glied bestehend aus dem Kondensator 91 und dem Wider stand 92 differenziert. Der Ausgang dieses Differenziergliedes 91, 92 liegt am invertierenden Eingang eines Operationsverstärkers 93. Der Operationsverstärker 93 ist über ein weiteres RC-Glied 94, 95 zum nicht invertierenden Eingang 96 des Operationsverstärkers 93 rückgekoppelt. An diesen nicht invertierenden Eingang
96 des Operationsverstärkers 93 wird über einen Widerstand 97 eine Bezugsspannung geführt, mittels welcher die Dauer T eines am Ausgang 42 des Zeitgliedes 41 abzugebenden Rechteckimpulses einstellbar ist. Dieser Rechteckimpuls wird über eine Leitung 43 einem Ausgang 44 der Impulsformergruppe 29 zugeführt.
In analoger Weise wird ein Rechteckimpuls über eine Leitung 45 einem Ausgang 46 der Impulsformergruppe 33 zugeführt. Da die diese beiden Rechteckimpulse verursachenden, an den Eingängen 28 bzw. 31 wirksamen Impulse nacheinander auftreten, sind auch die beiden genannten Rechteckimpulse zeitlich gegeneinander versetzt.
Den Impulsformergruppen 29 und 32 ist ein Koinzidenzschaltelement 47 nachgeschaltet, dessen einer Eingang 48 mit dem Ausgang 44 der Impulsformergruppe 29 und dessen anderer Eingang 49 mit dem Ausgang 46 der Impulsformergruppe 32 verbunden ist. Als Koinzidenzschaltelement 47 eignet sich beispielsweise ein UND-Tor. Das Koinzidenzschaltelement 47 führt an seinem Ausgang 50 nur dann ein Signal, wenn die beiden ihm zugeführten Rechteckimpulse sich zeitlich überlappen. Dieses Überlappen findet jedoch nur dann statt wenn das Ausgangssignal am Feldstärkemessgerät einerseits einen Verlauf gemäss Fig. 2 aufweist und anderseits der zweite der beiden gegenpoligen Impulse des Eingangssignals noch innerhalb der Zeitspanne T nach dem ersten Impuls beginnt. Das Signal am Ausgang 50 des Koinzidenzschaltelementes 47 kann einem Zähler zugeführt werden.
Besonders vorteilhaft ist es jedoch, das Signal am Ausgang 50 des Koinzidenzschalt elementes 47 dem Ausgang 14 der Auswerteelektronik über einen Impulsformer 51 bekannter Art zuzuführen.
Anstelle der beiden gleichartigen Impulsformergruppen 29 und 32 und einer vorgeschalteten Phasenkehrstufe 26, wäre es auch ausführbar das Ausgangssignal vom Ausgang 16 des Verstärkers 15 ohne zwischengeschaltete Phasenkehrstufe 26 auf inverse Impulse ansprechenden Impulsformergruppen zuzuführen.
Durch die Anwendung der Kompensationsspule 5 wird die beschriebene Vorrichtung in hohem Ausmass immun gegen Beeinflussungen des magnetischen Feldes durch Störobjekte.
Eine Anwendung der Erfindung betrifft die Erfassung der in ein Verkaufsgeschäft, beispielsweise einen Selbstbedienungsladen eintretenden Käufer. Hierbei werden die von den Käufern mitzuführenden Warenbehälter, Körbe oder Einkaufswagen, gezählt. Um dies nach der früher beschriebenen Erfindung ausführen zu können, ist es notwendig, entweder die genannten Warenbehälter aus ferromagnetischem Material herzustellen, oder dieselben mit einer ferro- und/oder permanentmagnetischen Erkennungsmarke 2 zu versehen. Die eintretenden Käufer durchqueren nach Ergreifung ihres Warenbehälters die Messzone 3 und erzeugen dadurch am Ausgang 10 des Magnetfeld-Messgerätes 9 ein Ausgangssignal gemäss Fig. 2.
Da, wie früher erwähnt, bei der vorliegenden Erfindung nur solche Ausgangssignale des Magnetfeld-Messgerätes ausgewertet werden, welche einen vorgeschriebenen Verlauf aufweisen, und dieser Verlauf nur bei Überschreitung der Symmetrieachse 5a der Messzone 3 zustandekommt, werden nur die Symmetrieachse 5a überschreitende Durchläufe der bewegten Objekte bzw. Erkennungsmarken 1 effektiv gezählt, wogegen nur teilweises Eindringen ferround/oder permanentmagnetischer Objekte in die Messzone, ohne Überschreitung der Symmetrieachse 5a, keine Fehlzählungen verursachen. Störobjekte, wie grössere ferromagnetische Gegenstände im Bereich der Messzone 3, stören den Zählvorgang, bzw. die Bildung eines Ausgangssignals gemäss Fig. 2 nicht, wenn gemäss dem beschriebenen Ausführungsbeispiel die erwähnte Magnetfeldkompensation über den Integrator 19 und die Kompensationsspule 23 vorgesehen ist.
Method and device for non-contact counting of moving objects and application of the method
The invention relates to a method and a device for contactless counting of moving objects. The invention also relates to a specific application of the method.
As is known, moving objects can be detected and counted, for example, by light barriers that they pass through. A disadvantage of this optical method for counting moving objects is that, in addition to specifically desired objects, foreign bodies that are not of interest are also counted, provided they also interrupt or reflect the light beam. If, for example, it is a question of counting the buyers visiting a self-service shop as precisely as possible, experience has shown that light barrier counting devices only give very imprecise results; this is particularly so because accompanying persons are counted.
The present invention is based on the object of avoiding this disadvantage and of creating a method and a device by means of which moving objects can be reliably counted.
To solve this problem, on the one hand, each of the objects to be counted is provided with a ferromagnetic and / or a permanent magnetic identification tag, provided it is not itself ferromagnetic and / or permanent magnetic and therefore acts as an identification tag itself, and on the other hand, a known magnetic field measurement method is used or a known magnetic field measuring device is supplemented in such a way that only such objects passing through a specific measuring zone are actually counted.
The invention relates to a method for contactless counting of moving objects, which is characterized in that the moving objects are either themselves ferromagnetic and / or permanent magnetic or are provided with a ferromagnetic and / or permanent magnetic identification tag; that each of the objects mentioned is protected by a magnetic field measuring device or
The measuring zone assigned to the measuring probe runs and an output signal is thereby generated at an output of the magnetic field measuring device, which output signal, after it has been subjected to an integration process, is fed to a compensation coil in such a way that the magnetic field generated by the compensation coil in the measuring probe or the magnetic field change thus generated in the measuring probe is directed in the opposite direction and delayed in time compared to the magnetic field or the magnetic field change which generated the original output signal, and is also characterized in that the output signal of the magnetic field measuring device in an evaluation electronics is one Counting pulse is converted per passing object.
The invention also relates to a device for carrying out this method for the contactless counting of moving objects. This is characterized by a magnetic field measuring device with a
measuring zone assigned to its measuring probe, through which measuring zone ferromagnetic and / or permanent magnetic objects or objects provided with a ferromagnetic and / or permanent magnetic identification tag can be passed; by an integrator connected downstream of the magnetic field measuring device and a compensation coil fed by this integrator, whose magnetic field effective in the measuring probe or whose magnetic field change effective in the measuring probe opposes the magnetic field generated by one of the named objects in the measuring probe or the magnetic field change generated in it directed and moreover delayed in time.
The invention also relates to an application of the method, which is characterized in that in a sales shop the buyers who act as a ferromagnetic and / or permanent magnetic identification tag or carry goods containers equipped with such an identification tag are counted.
The invention is explained below using exemplary embodiments with reference to the accompanying drawings; show
1 shows a simplified block diagram of an exemplary embodiment.
2 shows two examples of the typical profile of output signals from a magnetic field measuring device.
3 is a detailed block diagram of an out.
leadership example.
Fig. 4 is a circuit diagram of an amplifier with a low-pass characteristic.
Fig. 5 is a circuit diagram of an integrator.
6 is a circuit diagram of a phase reversal stage.
Fig. 7 is a circuit diagram of a half-wave rectifier.
8 is a circuit diagram of a threshold device.
9 is a circuit diagram of a monostable flip-flop.
Using a block diagram of a simple exemplary embodiment of the invention shown in FIG. 1, its structure and mode of operation are explained below.
In Fig. 1, 1 denotes an identification tag used to identify the objects to be counted. Such an identification tag 1 can for example be a piece of ferromagnetic material and / or a permanent magnet. The identification tag 1 is attached to an object 2 to be counted. 3 denotes a measuring zone of a measuring probe 5 of a field strength measuring device 9.
5a denotes an axis of symmetry of the measuring probe 5 and thus also of the measuring zone 3. The object 2 to be counted is located at a distance 4 in front of the measuring probe 5.
Measuring devices for the magnetic field strength are known, for example magnetoscope Fl.067 from Institut Dr. Förster, D-7410 Reutlingen, FRG. A measuring probe signal emitted by the measuring probe is fed from an output 6 of the measuring probe 5 via a line 7 to an input 8 of the field strength measuring device 9 and emitted as a positive and / or negative pulse at an output 10 of the field strength measuring device 9.
When an identification tag 1 passes through the measuring zone 3, a negative pulse is generated at the output 10 of the field strength measuring device on one, for example the left, side of the axis of symmetry 5a. When crossing the axis of symmetry 5a, the momentum disappears and when passing through the other, i. H. in the assumed case on the right side of the axis of symmetry 5a, a positive pulse is generated. The strength of the pulse depends on the field strength or field strength fluctuation caused by the identification tag, and the duration of the pulse depends on the dwell time of the identification tag 1 within the left or right side of the measurement zone 3.
By connecting a pulse counting device of a known type to the output 10 of the field strength measuring device, identification marks 1 passing through the measuring zone 3 or objects 2 provided with them could be counted. In the case of irregular movements of the objects to be counted, whereby this irregularity can also refer in particular to only partial penetration into the measuring zone 3, incorrect results would result because pulses would be generated and counted without it being ensured that the ones causing the pulses Dog tags really have all completely crossed the measuring zone.
In order to avoid this, the field strength measuring device 9 is followed by evaluation electronics 13 for checking and evaluating the pulses supplied by the field strength measuring device 9. The task of the evaluation electronics 13 is, in particular, to only emit a pulse to a downstream pulse counter at its output 14 if the output signal of the field strength measuring device 9 shows a characteristic curve for a correct passage of the identification tag 1 through the measuring zone 3, as shown in FIG 2 is shown in two examples.
With such an output signal, for example, its positive pulse P (see FIG. 2) exceeds a minimum value + a required for its evaluation during a Zcit interval # 1. During a subsequent time interval # 0, the zero crossing occurs, or the transition to the negative pulse N, which during a time interval # 2 exceeds the minimum value -a necessary for its evaluation. The time intervals # 1 and # 2 can be the same size, but this is neither necessary nor generally also the case.
Since the present case involves the evaluation of weak magnetic fields or magnetic field strengths and / or changes in field strength, it is advantageous to only evaluate output signals from the field strength measuring device 9 in order to avoid incorrect counting due to interference: a) those from a pair unpolarized pulses exist; b) whose time intervals # 1 and # 2 are on the one hand greater than the half-period of a possibly existing magnetic alternating interference field, d. H. for example 10 milliseconds in the case of an interference field generated by the 50-period AC mains current; c) the time intervals # 1 or # 2 of which are at most the same as the longest passage time of an identification tag 1 through one side of the measuring zone 3 that can still be detected by the device.
In the evaluation electronics 13, see FIG. 3, the fulfillment of these conditions is checked for each signal fed to its input 12. Each signal that is found to be good causes a counting pulse to be output at the output 14 of the evaluation electronics 13.
At the input 12 of the evaluation electronics 13, an amplifier 15 is first connected, the output signal of which is passed from its output 16 via a line 17 to the input 18 of an integrator 19.
The integrated signal is advantageously conducted via a line 21 from its output 20 to the input 22 of a compensation coil 23. The compensation coil 23 is arranged and polarized such that the magnetic field generated by it in the measuring probe 5, for example a Förster probe, is directed in the opposite direction to the magnetic field generated by the identification tag 1. This arrangement of a field compensation effective with the time constant T1 of the integrator 19 results in an automatic adaptation of the device to the respective field conditions.
The integration time constant T1 is advantageously chosen to be greater than # 1 or # 2.
If this were not the case, the signal would still be compensated for during its duration, which under certain circumstances would lead to an unacceptable loss of sensitivity. The integration time constant T1 determines the lower limit frequency for the signals resulting from the field strength measurement. Your optimal
The choice is therefore made taking into account the previously mentioned condition c.
A known arrangement according to FIG. 4, for example, can be used as amplifier 15. It is an amplifier with a low-pass characteristic. The upper frequency limit of the field strength measuring device is determined by the limit frequency of this low-pass characteristic. The upper limit frequency is advantageously selected taking into account the previously mentioned condition b.
5 shows a possible embodiment for an integrator 23. Such integrators are known.
From the output 16 of the amplifier 15, its output signal is on the one hand via a line 24 and a
Phase-reversing stage 26, compare FIG. 6 to the input 28 of a first pulse shaper group 29 and, on the other hand, fed via a line 30 to an input 31 of a further similar pulse shaper group 32. Each of these pulse shaper groups 29 and 32 is constructed in such a way that it only processes positive pulses, for example.
Since the output of the amplifier 15 is the same
Has the form of the output signal of the field strength measuring device 9 shown in Fig. 2, for example, the positive pulse P is processed in the pulse shaper group 32, while the negative pulse N after phase reversal in the phase reversal step 26 as now just if a positive pulse in the Pulse shaper group 29 is processed. Both pulse shaper groups together thus process the entire output signal from output 16 of the amplifier 15. Each of the pulse shaper groups 29 and 32 contains the series connection of a half-wave rectifier 33, a Schwellwertvorrich device 37 and a timing element 41. As one-way rectifier 33, an arrangement according to
7 can be used. In Fig. 7, 70 is an operation amplifier with signals for positive and negative inputs a different degree of negative feedback.
For positive signals, this degree of negative feedback is due to the
Voltage division on the voltage divider consisting of the resistors 71 and 73 set in a known manner. A diode 72 is polarized so that said negative feedback path 71, 73 only for positive
Signals is effective. Negative signals are almost completely counter-coupled or suppressed via a further negative feedback path consisting of the oppositely polarized diode 74. Such arrangements are known, compare, for example, operational amplifiers and their circuit technology (W. Schaufelberger) 3.
Edition, Verlag Kontron GmbH, Munich, p. 31, chapter 5.4.
It is particularly advantageous to choose an arrangement according to FIG. 8 as the threshold value device 37. In FIG. 8, 80 represents an operational amplifier, the inverting input of which is connected to the input 60 of the threshold stage via a resistor 81. From a voltage divider 81 connected to the output of the operational amplifier 80 there is a positive feedback via a resistor 83 to the non-inverting input of the operational amplifier 80. At the output 38 of the threshold value stage 37, a rectangular pulse appears, the duration of which depends on the shape of the output 34 of the half-wave rectifier 33 a line 35 to the input 36 of the threshold stage, as well as being dependent on the level of the set threshold.
Such threshold value circuits are known, compare, for example, The application of linear microcircuits SGS Fairchild, Chapter 3.4.2.
The output signal of the threshold value stage 37 is fed from its output 38 via a line 39 to an input 40 of the timing element 41. Such a timing element 41 can be a monostable flip flop, for example.
A possible embodiment of such a monostable flip-flop is shown in FIG. 9. The signal at the input 40 of the timing element is differentiated via an RC element consisting of the capacitor 91 and the opposing element 92. The output of this differentiating element 91, 92 is at the inverting input of an operational amplifier 93. The operational amplifier 93 is fed back to the non-inverting input 96 of the operational amplifier 93 via a further RC element 94, 95. To this non-inverting input
96 of the operational amplifier 93, a reference voltage is carried via a resistor 97, by means of which the duration T of a square-wave pulse to be emitted at the output 42 of the timing element 41 can be set. This square pulse is fed to an output 44 of the pulse shaping group 29 via a line 43.
In an analogous manner, a square-wave pulse is fed to an output 46 of the pulse shaper group 33 via a line 45. Since the pulses which cause these two square-wave pulses and which are effective at inputs 28 and 31 appear one after the other, the two mentioned square-wave pulses are also offset in time from one another.
The pulse shaper groups 29 and 32 are followed by a coincidence switching element 47, one input 48 of which is connected to the output 44 of the pulse shaper group 29 and the other input 49 of which is connected to the output 46 of the pulse shaper group 32. An AND gate, for example, is suitable as the coincidence switching element 47. The coincidence switching element 47 only carries a signal at its output 50 when the two square-wave pulses supplied to it overlap in time. However, this overlap only takes place when the output signal at the field strength measuring device on the one hand has a curve according to FIG. 2 and on the other hand the second of the two oppositely polarized pulses of the input signal starts within the time period T after the first pulse. The signal at the output 50 of the coincidence switching element 47 can be fed to a counter.
However, it is particularly advantageous to feed the signal at the output 50 of the coincidence switching element 47 to the output 14 of the evaluation electronics via a pulse shaper 51 of a known type.
Instead of the two identical pulse shaper groups 29 and 32 and an upstream phase-reversing stage 26, it would also be possible to supply the output signal from the output 16 of the amplifier 15 without an interposed phase-reversing stage 26 to pulse-forming groups responding to inverse pulses.
By using the compensation coil 5, the device described becomes immune to a high degree against the influences of the magnetic field by interfering objects.
One application of the invention relates to the detection of the buyers entering a retail store, for example a self-service shop. The goods containers, baskets or shopping carts to be carried by the buyers are counted. In order to be able to carry out this according to the invention described earlier, it is necessary either to manufacture the named goods containers from ferromagnetic material or to provide them with a ferromagnetic and / or permanent magnetic identification tag 2. The entering buyers cross the measuring zone 3 after taking hold of their goods container and thereby generate an output signal according to FIG. 2 at the output 10 of the magnetic field measuring device 9.
Since, as mentioned earlier, the present invention only evaluates output signals from the magnetic field measuring device which have a prescribed course, and this course only occurs when the axis of symmetry 5a of the measuring zone 3 is exceeded, only passes of the moving objects that exceed the axis of symmetry 5a or identification marks 1 are effectively counted, whereas only partial penetration of ferround / or permanent magnetic objects into the measuring zone without exceeding the axis of symmetry 5a does not cause any counting errors. Interfering objects, such as larger ferromagnetic objects in the area of the measuring zone 3, do not interfere with the counting process or the formation of an output signal according to FIG.