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Richtungsabhängige, auf elektromagnetische Strahlung ansprechende
Steuereinrichtung und Anwendung derselben im Was serstraß enverkehr Auf vielen Gebieten
der Technik werden heute Lichtschranken zum Auslösen oder Sperren von Vorgängen
benutzt. So kann man das Passieren von Fahrzeugen mit Hilfe des Durchganges durch
eine Lichtschranke melden, Geräte auf dem Fließband einer Fertigung zählen und vieles
andere mehr. In den meisten Fällen ist es dabei allerdings nicht erforderlich, Lichtschranken
zu verwenden, die auch die Richtung anzeigen, von der die Lichtschranke durchschnitten
wird; aber es gibt eine Vielzahl von Anwendungen, bei denen gerade diese Forderung
von großer Bedeutung ist. Der Bau- solcher Einrichtungen stößt auf Schwierigkeiten,
wie an einem Beispiel geschildert werden soll.
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In einer Binnenwasserstraße (Abb. 1) fährt die Seilfähre F zur Personen-
und Lastenbeförderung ständig hin und her. Bei regem Schiffsbetrieb ist der Fährbetrieb
gefährdet, besonders dann, wenn die Fähre in Krümmungen der Wasserstraße angelegt
ist.
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Bei nebligem Wetter kann das Fahrpersonal nicht rechtzeitig die herankommenden
Schiffe ausmachen, so daß Warneinrichtungen zur Vermeidung von Zusammenstößen zwischen
Fähre und den passierenden Schiffen notwendig sind. Zum Bau solcherSicherungsanlagen
kann man Lichtschranken verwenden, bei denen bekannterweise gebündeltes Gleichlicht
oder moduliertes Licht von der einen Seite der Wasserstraße ständig zur anderen
Seite gesendet und dort mittels einer Empfangseinrichtung mit Photozellen und Verstärker
aufgefangen wird. Eine derartige Sperre (Abb. 1) kann mit zwei Empfängern E1 und
E2 ausgerüstet werden, die beide im. Streukegel des Lichtsenders S aufgestellt sind
und einen gewissen Abstand voneinander haben. Passiert ein Schiff die Lichtsperre
aus Richtung, so wird erst die Photozelle E1 abgedeckt und dann die Photozelle E2.
Diese Reihenfolge der Unterbrechung wird in der Schalteinrichtung 1 ausgewertet
und mit Hilfe von nacheinander schaltenden Relais das Auslösen einer Blinklampe
2 und eines akustischen Signals 3 an der Warntafel für die Fähre bewirkt. Beim Passieren
der Lichtschranke aus Richtung B wird erst das Licht zum Empfänger E2 unterbrochen
und dann E,, wodurch das Einschaltrelais für 2 und 3 in dem Schaltteil 1 blockiert
wird, so daß die von der Fähre wegfahrenden Schiffe mit der Einrichtung nach Abb.
1 nicht angezeigt werden. Diese geschilderte bekannte Einrichtung hat den Nachteil,
daß sie nur gut arbeiten kann, wenn die Schiffe in der Nähe der Empfänger E, und
E2 vorbeifahren, nicht aber dicht vor dem Sender S, denn im letzteren Fall werden
die Strahlengänge E1 und E2 praktisch gleichzeitig unterbrochen,
so daß die Richtungswahl
nicht mehr eindeutig und sicher genug arbeiten kann. Ein weiterer Nachteil liegt
darin, daß die Bündelung des vom Sender S ausgehenden Lichtes nicht stark genug
gezählt werden kann, weil beide Empfangseinrichtungen vom selben Sender beleuchtet
werden müssen. Der Reichweite bei starkem Nebel für Entfernungen von einigen hundertMetern
sind dadurch Grenzen gesetzt. Auch besteht eine weitere Schwierigkeit durch die
Forderung, daß ohne Veränderung an einer solchen Anlage bei ganz klarem Wetter und
bei stark nebligem Wetter gleich gute Ergebnisse erzielt werden sollen. In dem einen
Fall werden die Verstärker hinter den Photozellen E1 und E2 sehr übersteuert, im
anderen Fall reicht die Verstärkung kaum aus, weil die von den Photozellen abgegebenen
Spannungen je nach den Absorptionsverhältnissen des Mediums im Verhältnis 1:1000
bis 1:10 000 schwanken können. Damit das Verfahren nach Abb. 1 sicher genug arbeitet,
müssen auch die verwendeten Verstärker nahezu gleich sein und über lange Zeit gleichbleiben,
eine Forderung, die ebenfalls für die Zeitkonstanten für die Richtungswahl im Schaltteil
1 gilt. Bei einem nur geringen Abstand von Er und E2 können Unterschiede in den
Verstärkungen und den Zeitkonstanten ebenfalls zur Falschmeldung führen. So können
von der Fähre fortfahrende Schiffe fälschlicherweise als ankommende Schiffe gemeldet
werden, bzw. umgekehrt, und auf die Fähre zufahrende Schiffe können überhaupt nicht
angezeigt werden.
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Eine ferner bekannte Ausführung nach Abb. 2 stellt keine Verbesserungen
dar, indem auf der einen
Seite der Wasserstraße zwei Sender S1 und
S2 aufgestellt sind und den Sendern gegenüber die zugehörigen Empfangseinrichtungen
E1 und E2. Die Strahlungen der Sender S, und 52 können jetzt wesentlich höher gebündelt
werden, wodurch eine höhere Betriebssicherheit bei Nebel gewährleistet ist. Auch
kann der Abstand der beiden Sender etwas größer gewählt werden, damit die Wähleinrichtung
1 beim Durchfahren der Sperre durch das Schiff eine größere Schaltzeit zur Verfügung
hat. Gegenüber Abb. 1. ist aber als Nachteil hinzugekommen, daß nun zwei Sender
vorhanden sind, die mit zwei verschiedenen Lichtquellen arbeiten, und daß die empfangsseitigen
Nachteile der Abb. 1 in bezug auf die Gleichheit der Verstärker nicht beseitigt
sind. Es gibt zwar auch eine Sendereinrichtung, die nur eine einzige Lichtquelle
benutzt, hierbei müssen die Sender S1 und S: jedoch über eine Spiegelanordnung kombiniert
werden. Insbesondere bei größeren Entfernungen hat sich bei Anordnung nach Abb.
2 gezeigt, daß das Streulicht auf der Empfangsseite bei einem technisch vernünftigen
Abstand der Empfangseinrichtungen zwischen 1 und 5 m immer noch so groß ist, daß
auch z. B. bei klarem Wetter infolge der für den Betrieb bei Nebel benötigten hohen
Empfangsempfindlichkeit das Licht von S1 noch von E.n empfangen wird und das Licht
von 52 von E,. Beim Passieren eines Schiffes ist aus diesem Grunde die Richtungswahl
unsicher.
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Die geschilderten Nachteile werden durch die Erfindung vermieden.
Diese betrifft eine richtungsabhängige, auf elektromagnetische Strahlung ansprechende
Steuereinrichtung, insbesondere eine Lichtschranke, mit zwei wenigstens annähernd
parallelen Strahlwegen, deren Abstand nicht größer ist als die Länge eines die Strahlbündel
unterbrechenden bewegten Objektes, und die nacheinander von dem Objekt je nach dessen
Bewegungsrichtung in der einen oder anderen Reihenfolge gekreuzt werden, wobei die
Steuereinrichtung jedoch nur bei Unterbrechung in'der einen Reihenfolge ansprechen
soll.
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Erfindungsgemäß zeichnet sich diese Einrichtung dadurch aus, daß der
Sender des ersten Strahlweges dauernd eingeschaltet ist und der zugehörige Empfänger
bei Unterbrechung dieses Strahlweges den Sender des zweiten Strahlweges für eine
kurze Zeitdauer einschaltet, die jedoch nicht kürzer ist als die maximale Laufzeit
des Objektes zwischen den beiden Strahlwegen, und daß der zugehörige Empfänger eine
Signal- oder Registriereinrichtung betätigt.
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Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung ist in Abb. 3 dargestellt.
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Auf der einen Seite der Wasserstraße ist ein Sender S1 aufgestellt,
der dauernd Licht zum Empfänger E1 auf der anderen Seite der Wasserstraße scharf
gerichtet abstrahlt. In einer festen Entfernung von E1 ist eine Sendereinrichtung
S2 montiert, deren Lichtquelle abgeschaltet ist. Gegenüber von S befindet sich eine
Empfangseinrichtung E2, die mit einer Schalteinrichtung 4 Verbindung hat, und von
der ein Kabel zur Anzeigetafel 5 an der Fähre führt, die mit der Blinklampe 6 und/oder
der akustischen Signaleinrichtung7 versehen ist. Die Wirkungsweise der Einrichtung
ist folgendermaßen: Kommt ein Schiff aus Richtung A auf die Fähre zu, so wird die
ständig vorhandene Lichtschranke S1, Er vom Bug des Schiffes durchschnitten. Die
Photozelle in E, wird abgedun-
kelt, und der zugehörige Verstärker erhält in diesem
Augenblick keine Spannung mehr, wodurch ein Relais in der Schalteinrichtung 8 anspricht
und die Lichtquelle von S, für eine bestimmte Zeitlänge einschaltet. Diese Zeit
muß so lang sein, z. B. 2 bis 5 Sekunden, daß auch das langsamste Schiff in dieser
Zeit mit Sicherheit die Entfernung von E1 nach 52 durchfahren hat. Das Licht von
Se fällt auf E,, wodurch die Schalteinrichtung 4 anspricht und die Blinklampe 6
und/oder das akustische Signal 7 in Tätigkeit setzt. Mit Hilfe einer Uhr, die an
der Warntafel 5 angebracht ist, blinkt z. B. die Lampe 6 eine bestimmte eingestellte
Zeitlänge, die der mittleren Fahrzeit der Schiffe von der Lichtschranke zur Fähre
entspricht. Die Schaltuhr ist so ausgebildet, daß sie bei jedem nachfolgenden Schiff,
das die Sperre aus Richtung A durchfährt, immer wieder neu aufgezogen wird und erst
ausgeht, wenn das letzte Schiff sich in der Nähe der Fähre befindet und dort vom
Bedienungspersonal wahrgenommen werden kann.
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Bei einem in Richtung B von der Fähre kommenden Schiff ist der Vorgang
der gleiche. Da im Normalzustand die Lichtquelle von S.> ausgeschaltet ist, passiert
das Schiff die Lichtschranke S,, Er und unterbricht diese, nachdem es schon in die
Verbindungslinie von S., und E. eingedrungen ist. Wenn durch die Unterbrechung von
S, nach E1 die Lichtquelle von 52 kurzzeitig eingeschaltet wird, so kann von E2
der Impuls nicht mehr empfangen werden, wodurch die Schalteinrichtung 4 nicht anspricht
und deshalb auch eine Anzeige an der Tafel 5 nicht erfolgt. Mit großer Sicherheit
werden mit Hilfe der Einrichtung nach der Erfindung also immer nur Durchgänge aus
einer Richtung angezeigt. Auf der anderen Seite der Fähre befindet sich eine zweite
Einrichtung, die die Fähre vor Schiffen auf der anderen Seite der Wasserstraße schützt.
In der Praxis bringt man die Doppelsperren S,, Er und 52 E2 etwa 600 bis 700 m auf
jeder Seite der Fähre an und in den meisten Fällen noch zwei weitere Sperren etwa
700 bis 800 m auf beiden Seiten der Fähre, wodurch vermieden wird, daß auf die Fähre
zukommende Schiffe nicht angezeigt werden, weil zufällig eine Begegnung zweier Schiffe
in einer Lichtschranke erfolgt. Die beschriebene Einrichtung hat den Vorteil, daß
die Sperren S,, E1 und S2, E2 für sich nacheinander und unabhängig voneinander arbeiten,
d. h. daß die Lichtquellen von S, und S2 verschieden altern können, und daß keine
Abhängigkeit von der Gleichheit der Empfangseinrichtung E1 und E2 und verwendeten
Zeitkonstanten besteht.
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Es ist zweckmäßig, die Strahlungseinrichtungen für die Lichtschranken
auf der einen Seite der Fähre umgekehrt zu wählen wie für die Lichtschranken auf
der anderen Seite der Fähre. Dadurch erreicht man, daß die zweiten Empfänger und
somit auch die von ihnen betätigten Signaltafeln jeweils auf verschiedenen Ufern
angeordnet werden können, wie dies vorgeschrieben ist, ohne daß jedoch Kabelverbindungen
durch die Wasserstraße erforderlich werden.
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Die geschilderte Einrichtung ist nicht auf das gewählte Beispiel
beschränkt; sie kann vielmehr überall
da Anwendung finden, wo es
darum geht, die Durchgangsrichtung von Fahrzeugen und Gegenständen aller Art durch
Lichtschranken anzuzeigen.
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Wenn auch in der Praxis im wesentlichen moduliertes, sichtbares oder
unsichtbares Licht benutzt werden muß, weil gerade bei Anlagen über Wasser Flimmereffekte
u. dgl. auftreten, die die Anwendung von Gleichlicht unmöglich machen und weil die
Anlagen von der herrschenden Grundhelligkeit (Tageslicht oder Nachtlicht) unabhängig
sein müssen, so soll doch die Einrichtung der Erfindung nicht auf das modulierte
Licht beschränkt sein.
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Außer sichtbarem und unsichtbarem Licht können auch andere kurze
elektromagnetische Wellen, wie sie in der Nachrichtentechnik üblich sind, sowie
Schallwellen unter Verwendung entsprechender Empfänger als Strahlung benutzt werden.