DE1281323B

DE1281323B - Magnetsonde zur Anwesenheitsanzeige

Info

Publication number: DE1281323B
Application number: DES71642A
Authority: DE
Inventors: Dr-Ing Adolf Rechten
Original assignee: Siemens AG
Current assignee: Siemens AG
Priority date: 1960-12-13
Filing date: 1960-12-13
Publication date: 1968-10-24
Also published as: GB945866A

Description

BUNDESREPUBLIK DEUTSCHLAND DEUTSCHES 4β9ψ®8· PATENTAMT Int. CL?

AUSLEGESCHRIFT

Nummer:
Aktenzeichen:
Anmeldetag:
Auslegetag:

G 08g

Deutsehe KL: 74 d-8/54

P 12 81 323.9-35 (S 71642)

13. Dezember 1960

24. Oktober 1968

Die Erfindung bezieht sich auf eine Magnetsonde zur Anwesenheitsanzeige mit einem von einem Magneten konstanter, magnetomotorischer Kraft beeinflußbaren Hallgenerator zur Steuerung von Anzeige- und/oder Zählmitteln.

Zur Steuerung von Signal-, Geschwindigkeitsmeß- und/oder Zähleinrichtungen für den Straßenverkehr werden bereits in die Straßendecke eingelassene pneumatische Bodenschwellen als mechanische oder unter der Straßendecke angebrachte Drahtschleifen als induktive Fühler verwendet. Zum selben Zweck ist es bereits bekannt, Spulenkörper im Bereich der zu überwachenden Fahrzeuge anzuordnen, die vom Magnetfluß eines Dauermagneten durchsetzt werden und infolge Änderungen des Magnetflusses durch die Eisenteile vorbeifahrender Fahrzeuge meßbare Induktionsstöße in der Spule erzeugen. Pneumatische Bodenschwellen neigen zu Prellungen, so daß eine darüberfahrende Fahrzeugachse häufig mehrere Impulse auslöst und so den Meßwert verfälscht. Draht- ao schleifen müssen, um den gesamten Verkehr erfassen zu können, über den ganzen Bereich einer Straßenhälfte ausgedehnt werden, wodurch die Trennschärfe der Spule leidet und häufig auch außerhalb des von der Spule umfaßten Bereiches passierenden Fahrzeuge ein Signal auslösen können. Diese eben erwähnten Nachteile werden zwar bei den durch den Fluß eines Dauermagneten durchflossenen Spulen vermieden, wenn die daraus gebildeten Sonden so klein sind, daß mehrere nebeneinander angeordnet werden können; doch fallen auch dann die einzelnen Bauelemente dieser Sonden noch verhältnismäßig groß aus. Die empfindlichsten und für die Betriebssicherheit wichtigsten Teile der Anlage sind dann nämlich die Induktionsspulen, und deren Schutz gegen Feuchtigkeit ist schwierig und technisch aufwendig. Bei all den bisher erwähnten Sonden muß weiterhin ein verhältnismäßig großer Teil der Straßendecke aufgerissen werden, falls diese nachträglich anzubringen sind. Insbesondere muß bei den pneumatischen Bodenschwellen die Straßendecke sogar zweimal aufgerissen werden, wenn eine richtungsabhängige Anzeige oder eine Geschwindigkeitsmessung vorgenommen werden soll, da die dafür erforderlichen zwei Sonden nicht in einem Baugraben untergebracht werden können.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine in der Straßendecke angeordnete Sonde zur magnetischen Steuerung von Signal-, Geschwindigkeitsmeß- und/oder Zähleinrichtungen für den Straßenverkehr zu schaffen, die alle diese obenerwähnten Nachteile vermeidet, da sie wenig Raum einnimmt. Weiterhin Magnetsonde zur Anwesenheitsanzeige

Anmelder:

Siemens Aktiengesellschaft, Berlin und München, 8000 München 2, Witteisbacherplatz 2

Als Erfinder benannt:

Dr.-Ing. Adolf Rechten, 8000 München

sollen die empfindlichen elektrischen Teile sicher und in einfacher Weise gegen Feuchtigkeit zu schützen und die Trennschärfe der einzelnen Sonden ausreichend groß sein. Auch sollen Beschädigungen der Straßendecke beim Anbringen der Sonden möglichst klein gehalten werden.

Erfindungsgemäß wird dies bei einer Magnetsonde zur Anwesenheitsanzeige mit einem von einem Magneten konstanter, magnetomotorischer Kraft beeinflußbaren Hallgenerator zur Steuerung von Anzeige- und/oder Zählmitteln dadurch erreicht, daß die in der Straßendecke zur Ermittlung des Straßenverkehrs anzuordnende Sonde zwei mit ihren langen Schmalkanten nach oben gerichtete, dünne, lange Eisenblechstreifen als Polschuhe bilden, zwischen denen etwa in der Mitte der Hallgenerator und dazu symmetrisch außenends zwei prismen- oder quaderförmige Dauermagnete so angeordnet sind, daß ein Teil der Magnetflüsse sich über den Hallgenerator und Teile der Streuflüsse sich längs der gesamten Längenausdehnung der nach oben gerichteten Schmalkanten der Polschuhe über den darüber befindlichen Luftraum schließen und daß die diesen Luftraum durchquerenden Eisenteile der über die Sonde hinwegfahrenden Fahrzeuge durch Änderung des den Hallgenerator durchfließenden Magnetflusses die Anzeige- bzw. Zählmittel steuern.

Durch diese Ausführung können die Sonden räumlich so klein gehalten werden, daß man sie nachträglich in in der Straßendecke eingelassene Rohre einschieben kann, wodurch sie leicht anzubringen und auszutauschen sind. Vor allem können dadurch vorsorglich bereits bei Straßenerstellung die erforderlichen Rohre unabhängig davon vorgesehen werden, ob an diesen Stellen jemals Sonden erforderlich werden, um damit bereits jetzt der eventuellen zukünftigen Entwicklung Rechnung zu tragen.

Anordnungen zur kontaktlosen Signalgabe, wobei ein Dauermagnet über einen Hallgenerator Signal-

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mittel steuert, sind bereits bekannt. Es ist aber keinem Kraftfahrzeug zumutbar, stets einen entsprechend starken Dauermagneten mit sich zu führen, und anders als bei schienengebundenen Fahrzeugen kann auch nicht gewährleistet werden, daß der Dauermagnet immer entsprechend dicht am Empfängerkopf vorbeigeführt wird. Deshalb ist eine derartige kontaktlose Signalgabe mittels eines Dauermagneten und einem Hallgenerator im Straßenverkehr nicht brauchbar. Schließlich werden auch Hallgeneratoren zur Messung hoher Gleichströme verwendet. Durch Herumlegen eines Eisenjoches mit einem Luftspalt zur Aufnahme des Hallgenerators kann der den Hallgenerator durchfließende Magnetfluß verändert und so die Strommessung durchgeführt werden.

Aber auch diese allgemeinen Lehren sind für Magnetsonden zur Anwesenheitsanzeige von Fahrzeugen im Straßenverkehr nicht anwendbar. Das Verhältnis zwischen Nutz- und Störsignal muß nämlich bei einer derartigen Magnetsonde entsprechend günstig sein. Fahrzeuge des Gegenverkehrs oder auch schon daneben vorbeifahrende Straßenbahnen dürfen nämlich nicht angezeigt werden, und die Sonde muß vom Erdmagnetfeld lagenunabhängig sein. Trotzdem müssen aber die über die Magnetsonde hinwegfahrenden Fahrzeuge deutlich erkennbare Nutzsignale erzeugen. Durch die vorgeschlagene Ausgestaltung der Sonde entsteht ein etwa 60 cm langer — durch die Länge ihrer Polschuhe vorgegebener — und ein etwa 40 cm hoher, schmaler — durch den Abstand ihrer Polschuhe voneinander bestimmter — Streufeldbereich, der darin befindliche Eisenteile sicher anzeigt. Dagegen können alle außerhalb dieses^ Bereichs befindlichen Eisenteile, z. B. auch ortsfest angebrachte Eisenmaste oder Eisenschienen, keinen störenden Einfluß ausüben. Damit wird aber ein wirksamer Weg gezeigt, wie mit einem passiven, also nicht ständig vom elektrischen Strom zu erregenden Empfänger, sicher Fahrzeuge angezeigt bzw. gezählt werden können.

In weiterer Ausgestaltung der Erfindung kann der Hallgenerator zwischen zwei hintereinander in Reihe geschaltete Eisenjoche zwischen die Polschuhe eingefügt sein.

Zur richtungsabhängigen magnetischen Steuerung bzw. zur Geschwindigkeitsmessung ist es vorteilhaft, zwei Sonden dicht nebeneinander anzuordnen, wobei zur richtungsabhängigen Steuerung entweder die in Fahrtrichtung zuerst zu überfahrende Sonde die Auslösung der Steuerung durch die zweite Sonde vorbereitet oder die zweite Sonde die Auslösung der Steuerung durch die erste Sonde unterbindet, wenn die zweite Sonde entgegen der Fahrtrichtung zuerst überfahren wird. Zur Geschwindigkeitsmessung wird von beiden Sonden ein Zeitglied ein- bzw. ausgeschaltet, welches über entsprechende Eichvorrichtungen unmittelbar die Geschwindigkeit anzeigt. In weiterer Ausgestaltung der Erfindung sind die einzelnen Sonden mit ihrer Längserstreckung genau oder annähernd senkrecht zur Fahrtrichtung angeordnet. Sollen in Ruhe befindliche Fahrzeuge, auch wenn sie unmittelbar über den Sonden stehen, keinen Einfluß auf die Signal-, Geschwindigkeitsmeß- und/oder Zählempfangsschaltungen ausüben, so ist in weiterer Ausgestaltung der Erfindung dem Hallgenerator ein Differenzierglied in Gestalt eines Übertragers oder eines Kondensators nachzuschalten.

Weitere Einzelheiten der Erfindung ergeben sich aus den in der Zeichnung dargestellten Ausführungsbeispielen. Es zeigt

Fig. 1 die schematische Anordnung einer aus einem Dauermagneten und einem Hallgenerator bestehenden Sonde mit einer einfachen Zählempfangsschaltung,

Fi g. 2 und 3 eine aus zwei Dauermagneten, einem Hallgenerator und zwei Polschuhen bestehende Sonde

ίο in schaubildlicher Darstellung und in Draufsicht,

Fig. 3 a den Streulinienverlauf über den Bereich einer Sonde gemäß F i g. 3,

Fi g. 4 zwei nebeneinander geordnete Sonden nach Fig. 3 zur richtungsabhängigen Fahrzeuganzeige bzw. Geschwindigkeitsmessung,

F i g. 5 die Anordnung mehrerer Sonden in der Straßendecke über die halbe Fahrbahnbreite.

F i g. 1 zeigt die aus dem Dauermagneten D und dem Hallgenerator HG gebildete Sonde zur magne-

ao tischen Steuerung einer Zählempfangsschaltung, wobei ein Teil der in Luft verlaufenden Kraftlinie KL des Dauermagneten D den Hallgenerator HG senkrecht durchstößt und damit beeinflußt. Weiterhin ist ersichtlich, daß durch Vorbeifahren eines Eisen-

a5 teile enthaltenden Fahrzeuges F der den Hallgenerator durchsetzende Magnetfluß der Kraftlinien KL verändert wird und in diesem somit Stromänderungeii verursacht. Den durch den veränderbaren Widerstand RV einstellbaren Steuerstrom / in den Leitungen Ll für den Hallgenerator HG liefert die Spannungsquelle U1. An dem von den Leitungen L 2 gebildeten Ausgang des Hallgenerators entsteht damil die Hallspannung UH, die dem Eingang eines Übertragers Ü zugeführt wird. Der Ausgang des Übertragers Ü liegt zwischen der Basis eines Transistors Tr 3 und dem Mittelpunkt eines Spannungsteilers aus der Widerständen R1 und R 2; ein weiterer Widerstanc R 3 und ein Kondensator C1 liegen im Emitterkreii und ein Widerstand R 4 im Kollektorkreis des Tran sisters Tr 1. Mittels des Kondensators C 2 werdei durch den Hallgenerator bedingte Spannungsände rangen am Widerstand R 4 auf den Transistor Tr ί übertragen, der zu seiner Stabilisierung die Wider stände RS, R 6 und R 7 aufweist und die in seinen Kollektorkreis liegende Zähleinrichtung Z steuert Die Zähleinrichtung Z erhält dabei ihre Spannuni von der Spannungsquelle U 2. Jede Spannungsände rung der Hallgeneratorspannung UH wird also übe den Übertrager Ü auf den Transistor Tr 1 und voi diesem auf den Transistor Tr 2 übertragen; der Zäh ler Z wertet schließlich diese Stromimpulse aus.

Die F i g. 2 und 3 zeigen eine Sonde, die aus zwe Dauermagneten D1, D 2, zwei Polschuhen P1, P'. und einem zwischen den Polschuhen P1, P 2 mittel zweier Joche J1 und / 2 angeordneten Hallgenerato HG mit seinen Zu- und AbleitungenL1 und L', besteht. Die Polschuhe Pl, P 2 werden von langen schmalen Blechstreifen gebildet, zwischen denei gegen die Enden zu prismen- oder quaderförmig Dauermagnete Dl, D 2 eng zwischen diesen liegen angeordnet sind, während der Hallgenerator HG mi seinen Jochen Jl, /2 ebenfalls zwischen den Pol schuhen Pl, P 2 in der Mitte zwischen den beide: Dauermagneten Dl, D 2 angeordnet ist. Die Dauei magnete Dl, D 2 und die Joche/1, /2 sind dabc etwas von den Enden der Polschuhe Pl, P 2 en1 fernt und gegeneinander so versetzt anzuordnen, da die den Hallgenerator HG durchfließenden Teilflüss

ausreichen, um ihn zu beeinflussen. Weiterhin müssen die an der oberen Kante der Polschuhe Pl, P 2 übertretenden Streuflüsse 0 St auch über den ganzen Bereich hin annähernd konstant sein (vgl. F i g. 3 a). Außerdem müssen sie ausreichend groß sein, damit eine im Abstand des Gummireifens entfernte Fahrzeugfelge noch genügend Einfluß auf die Sonde zu nehmen vermag.

F i g. 3 a zeigt den raschen Abfall des Steuerflusses 0 St am Ende der Sonde und läßt damit ihre ausreichende Trennschärfe erkennen.

In F i g. 4 sind zwei Sonden zur richtungsabhängigen Fahrzeuganzeige bzw. zur Geschwindigkeitsmessung unmittelbar nebeneinander angeordnet. Sie bestehen aus den vier Dauermagneten D1 bis D 4, drei Polschuhen P1, Pl, P 3, vier Jochen/1 bis 74 und zwei Hallgeneratoren HG 1 und HG 2.

In F i g. 5 ist die Oberfläche einer Straße St dargestellt, bei der über die halbe Fahrbahnbreite bjt vier Sonden 5¹I bis 5 4 in der Straßendecke angeordnet sind. Entsprechend der kleinen Breitenausdehnung dieser Sonden besteht durchaus die Möglichkeit, von jeder Sonde eine Empfangsschaltung zu steuern und damit auch die Art der die Straße passierenden Fahrzeuge und sogar die Verkehrsdisziplin, also beispielsweise die Tatsache, in welchem befahrbaren Bereich die Motorräder oder Kraftfahrzeuge die Straße passieren, anzuzeigen und zu registrieren. Der über der Straßenfläche angeordnete Pfeil Pf soll die Fahrtrichtung anzeigen.

Claims

Patentansprüche:

1. Magnetsonde zur Anwesenheitsanzeige mit einem von einem Magneten konstanter magnetomotorischer Kraft beeinflußbaren Hallgenerator zur Steuerung von Anzeige- und/oder Zählmitteln, dadurch gekennzeichnet, daß die in der Straßendecke zur Ermittlung des Straßenverkehrs anzuordnende Sonde (Fig. 2) zwei mit ihren langen Schmalkanten nach oben gerichtete, dünne, lange Eisenblechstreifen als Polschuhe (Pl, P 2) bilden, zwischen denen etwa in der Mitte der Hallgenerator (HG) und dazu symmetrisch außenends zwei prismen- oder quaderförmige Dauermagnete (Dl, D 2) so angeordnet sind, daß ein Teil der Magnetflüsse sich über den

Hallgenerator (HG) und Teile der Streuflüsse sich längs der gesamten Längenausdehnung der nach oben gerichteten Schmalkanten der Polschuhe (Pl, P 2) über den darüber befindlichen Luftraum schließen und daß die diesen Luftraum durchquerenden Eisenteile der über die Sonde hinwegfahrenden Fahrzeuge durch Änderung des den Hallgenerator durchfließenden Magnetflusses die Anzeige- bzw. Zählmittel steuern.

2. Sonde nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Hallgenerator (HG) zwischen zwei hintereinander in Reihe geschaltete Eisenjoche (/1,72) zwischen die Polschuhe (Pl, P 2) eingefügt ist.

3. Sonde nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß sie zur richtungsabhängigen Steuerung bzw. Geschwindigkeitsmessung doppelt vorgesehen ist, und zwar dergestalt, daß zwei Sonden (51, S 2) dicht nebeneinander angeordnet sind, wobei zur richtungsabhängigen Steuerung entweder die in Fahrtrichtung zuerst zu überfahrende Sonde (51) die Auslösung der Steuerung durch die zweite Sonde (52) vorbereitet oder die zweite Sonde die Auslösung der Steuerung durch die erste Sonde (51) unterbindet, wenn die zweite Sonde (52) entgegen der Fahrtrichtung zuerst überfahren wird und wobei zur Geschwindigkeitsmessung von beiden Sonden (51 und 52) ein Zeitglied ein- bzw. ausgeschaltet wird, welches über entsprechende Eichvorrichtungen unmittelbar die Geschwindigkeit anzeigt.

4. Sonde nach Anspruch 1, 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, daß die einzelnen Sonden (51, 52 usw.) mit ihrer Längserstreckung genau oder annähernd senkrecht zur Fahrtrichtung (Pf) angeordnet sind.

5. Sonde nach Anspruch 1, 2, 3 oder 4, dadurch gekennzeichnet, daß dem Hallgenerator (HG) ein Differenzierglied (Ü) nachgeschaltet ist.

In Betracht gezogene Druckschriften:
Deutsche Patentschriften Nr. 310 012, 409 318,
446;

schweizerische Patentschrift Nr. 272 720;
USA.-Patentschrift Nr. 2 536 806;

»ETZ-A«, Bd. 77, Heft 14 (1956), S. 487 bis 490; »ETZ-A«, Bd. 81, Heft 9 (1960), S. 323 bis 327.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen