DE1574079C3 - Fahrzeug-Detektor - Google Patents

Description

Die Erfindung bezieht sich auf einen Fahrzeug-Detektor der im Oberbegriff des Hauptanspruchs angegebenen Gattung. Derartige Fahrzeug-Detektoren sind bekannt (US-PS 31 64 802).

Bei solchen Fahrzeug-Detektoren mit einer in einer Verkehrsstrecke angeordneten, beispielsweise in die Fahrbahndecke einer Straße oder Autobahn eingebetteten Induktionsschleife besteht ein Hauptproblem darin, daß die Eigenschaften der Induktionsschleife nicht nur beim Passieren eines Fahrzeugs, sondern allmählich auch durch die Witterungseinflüsse, denen sie notwendigerweise ausgesetzt ist, beeinflußt und verändert werden, so daß das System im Laufe der Zeit funktionsunfähig wird.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, diesen Nachteil zu vermeiden. Diese Aufgabe ist durch die im kennzeichnenden Teil des Hauptanspruchs angegebenen Merkmale gelöst.

Sie gewährleisten, daß äußere, langsam einwirkende Einflüsse automatisch kompensiert werden.

Vorteilhafte Weiterbildungen der Erfindung sind in den restlichen Ansprüchen gekennzeichnet.

Umfaßt der Fahrzeug-Detektor eine an den Multivibrator angeschlossene und diesen während der Ein-

schwingperiode steuernde Anfangskipp-Stufe, die aus einer Spannungsquelle zur Erzeugung der steuernden Vorspannung sowie einem Zeitglied besteht, das dafür sorgt, daß am Ende der Einschwingperiode der vom Gleichrichter abgegebene Spannungspegel die Steuerung des Multivibrators übernimmt, dann ist durch diese Stufe auf einfache Weise gewährleistet, daß die Schaltung nach kurzer Einschwingzeit ihren normalen Betriebszustand erreicht.

Umfaßt der Multivibrator einen ersten und einen zweiten Transistor, einen ersten und einen zweiten jeweils kreuzweise zwischen den Transistoren eingeschalteten Kondensator, sowie einen dritten und einen vierten Transistor, von denen der eine die Entladung des ersten Kondensators und der andere die Entladung des zweiten Kondensators steuert, wobei die Entladungsgeschwindigkeit der beiden Kondensatoren regelbar ist, dann wird die Gefahr vermieden, daß der Multivibratorkreis auf Null abfällt. Unabhängig von dem jeweiligen Leitfähigkeitszustand wird nämlich jedem der beiden komplementären Multivibrator-Transistoren eine geeignete Vorspannung zugeführt. Dies ist insbesondere im Einschaltzeitpunkt wichtig, bei dem sich beide Transistoren im nicht leitenden Zustand befinden können, und infolge der kreuzweisen Kopplung keinerlei Vorspannung erzeugt wird.

Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung ist im folgenden an Hand der Zeichnungen beschrieben; darin zeigt

F i g. 1 ein Blockdiagramm des Fahrzeug-Detektors,

F i g. 2 in einer graphischen Darstellung den Frequenzgang der Rückkopplungsstufe und der Multivibratorfrequenz und

F i g. 3 ein vollständiges Schaltbild des Fahrzeug-Detektors.

Gemäß F i g. 1 umfaßt der erfindungsgemäße Fahrzeug-Detektor einen astabilen oder freilaufenden Multivibrator 11 zur Erzeugung eines Oszillatorsignals. An den Multivibrator ist eine Gleichstrom-Treiber-Stufe 12 angeschlossen, die einem die Induktionsschleife 14 enthaltenden Schwingkreis 13 ein pulsierendes Signal konstanten Stromes zuführt. Das am Punkt 20 auftretende dem Schwingkreis 13 zugeführte Oszillatorsignal ist eine Sinuswelle, deren Amplitude durch die Parameter des Schwingkreises und der Induktionsschleife 14 bestimmt wird. Bewegt sich ein Fahrzeug 15 über die Induktionsschleife, so wird zusätzlich Leistung verbraucht und am Punkt 20 erscheint ein Abfall in der Signalamplitude. Ein Gleichrichter 16 erzeugt auf einer Leitung 17 eine der Amplitude des Signals am Punkt 20 entsprechende Gleichspannung, die in einem Bezugsverstärker 18 mit einer Standardspannung verglichen wird, so daß auf einer Leitung 19 ein verstärkter Gleichspannungspegel erscheint, der der Amplitude des dem Schwingkreis 13 zugeführten Oszillatorsignals entspricht. Eine Stufe 21 zur verzögerten automatischen Frequenznachstimmung (AFN-Stufe) führt den Signalpegel am Punkt 19 dem Oszillator zur Steuerung der Frequenz zu. Bewegt sich ein Fahrzeug 15 über die Schleife 14, so tritt am Punkt 19 eine Spannungsveränderung auf; diese wird von einem Differentialverstärker 22 festgestellt, der über einen Relaistreiber 23 ein Ausgangsrelais 24 steuert und somit ein die Anwesenheit des Fahrzeugs 15 anzeigendes Ausgangssignal erzeugt. Wird die Schaltung anfänglich an Leistung geschaltet, so übernimmt anstelle der AFN-Stufe 21 eine Anfangskipp-Stufe 25 die Steuerung des Multivibrators 11, derart, daß die Frequenz des Oszillatorsignals anfänglich niedriger ist als die normale Frequenz. Die Anfangskipp-Stufe 25 arbeitet über einen Kreis mit Zeitkonstante; dabei wirkt sich ihr steuernder Einfloß auf den Multivibrator 11 allmählich immer weniger aus und hört schließlich ganz auf, wobei die Steuerung von der AFN-Stufe 21 übernommen wird. .

Gemäß Fig.3 umfaßt der Multivibrator 11 ein Paar von Transistoren 27 und 28, die bezüglich der jeweiligen Basis- und Kollektorelektroden kreuzgeschaltet sind. Ihre Emitter sind direkt mit Erde verbunden. Der Kollektor des Transistors 27 ist an eine negative Spannungsquelle -E über einen Lastwiderstand 29 angeschlossen, während der Kollektor des Transistors 28 mit der negativen Spannungsquelle — E über Widerstände 31 und 32 verbunden ist. Die Basis des Transistors 28 ist mit dem Kollektor des Transistors 27 über eine Diode 34 und einen Ladekondensator 33 verbunden. Die Basis des Transistors 27 ist an den Kollektor des Transistors 28 über eine Diode 36, einen Ladekondensator 35 sowie eine weitere Diode 37 angeschlossen, die dazu dient, die Last der Treiberstufe 12 von der Basis des Transistors 27 zu entkoppeln. Ein zweites Paar von Transistoren 38 und 39 bilden Quellen mit konstantem Strom zur Erzeugung der Entladeströme für die Ladekondensatoren 33 und 35. Auf diese Weise verbinden die Transistoren 38 und 39 zusammen mit den Lastwiderständen 41 und 42 die Basiselektroden der Transistoren 28 und 27 mit dem auf der Leitung 43 bestehenden negativen Potential.

Die Transistoren 38 und 39 stellen eine Art »Anlaßeinrichtung« für den Multivibrator 11 dar. Gewöhnlich versorgen die kreuzgeschalteten Transistoren eines Multivibrators einander mit Basis-Kollektor-Vorspannungen, so daß der eine im leitenden Zustand befindliche Transistor den anderen in den nicht leitenden Zustand versetzt und umgekehrt. Wenn jedoch die Stufe anfänglich eingeschaltet und an Spannung gelegt wird, so kann es vorkommen, daß keiner der Transistoren im leitenden Zustand ist und kein Transistor dem anderen eine Vorspannung zuführt, die ihn in den leitenden Zustand versetzen würde. Tritt diese Bedingung auf, so spricht man davon, daß der Multivibrator »blockiert« ist. Bei dem erfindungsgemäßen Multivibrator führen die Transistoren 38 und 39 den Basis-Elektroden der Transistoren 28 bzw. 27 Vorspannungsströme zu, um einen von ihnen in den leitenden Zustand zu zwingen und die »Blockierung« zu unterbrechen, so daß ein normaler Arbeitszyklus der Multivibratorstufe angeregt wird.

Wird dieser Multivibrator 11 von einer Batterie betrieben, wobei -E eine negative Spannung von 12 Volt gegenüber Erde ist, so wird ein negativer Vorspannungspegel auf der Leitung 43 weiterhin von einem Transistor 44 erzeugt Ein zwischen der Leitung 43 und Erde eingeschalteter Kondensator 45 speichert den negativen Spannungspegel. Sofern es erwünscht ist, den Multivibrator 11 aus einer 20-Volt-Quelle anstelle einer 12-Volt-Quelle zu betreiben, so wird eine Schaltdraht-Verbindung 46 zwischen dem Emitter und der Basis des Transistors 44 geschlossen, wodurch dieser nicht leitend wird. Bei dieser Betriebsweise richtet ein Paar von Dioden 47 und 48 die von den Transistoren 27 und 28 erzeugten Rechteckwellen gleich; die gleichgerichteten Wellen werden in dem Kondensator 45 gespeichert und vermitteln auf der Leitung 43 die erforderliche negative Bezugsspannung. Wird die Schaltdraht-Verbindung 46 aufgehoben, so besorgt der Transistor 44 eine Stromverstärkung der von den

Dioden 47 und 48 gleichgerichteten Spannung, so daß die Kollektorelektroden der Transistoren 27 und 28 durch die von den Transistoren 38 und 39 gezogenen Ströme .nicht unzulässig belastet werden. Es hat sich gezeigt, daß die Stromverstärkung durch den Transistor 44 vorteilhaft ist, weil dadurch vermieden wird, daß die Arbeitsweise der Transistoren 27 und 28 beim Betrieb des Systems mit verminderter Spannung aus einer Speicherbatterie belastet und herabgemindert wird. Insbesondere wird die Arbeitsweise der Multivibratorstufe bei höheren Frequenzen durch den Transistor 44 merklich verbessert. Andererseits dient die Schaltdraht-Verbindung dazu, die Wirkung des Multivibrators anfänglich zu vermindern, wenn das System aus einer normalen 20-Volt-Quelle betrieben wird. In diesem Fall ist es erwünscht, den Bereich der Frequenzänderung des Multivibrators entsprechend einer verstärkten Änderung der AFN-Spannung herabzusetzen, und dies wird durch die Schaltdraht-Verbindung 46 erreicht.

Wie bei anderen Multivibratorkreisen wird die Dauer jedes Halbzyklus durch die Ladungsabnahme der Kondensatoren 33 und 35 bestimmt. In diesem Fall werden die Kondensatoren durch Ströme entladen, die die Transistoren 38 bzw. 39 durchfließen. Das Leitfähigkeitsverhältnis der Transistoren 38 und 39 wird durch ein negatives Vorspannungspotential gesteuert, das den Basis-Elektroden dieser Transistoren aus der AFN-Leitung 49 zugeführt wird. Da die Entladungsgeschwindigkeit der Kondensatoren 33 und 35 die Dauer der jeweiligen Halbwellen und damit die Frequenz des Multivibrators 11 bestimmt, ergibt sich, daß die auf der Leitung 49 auftretende Vorspannung die Frequenz des vom Multivibrator 11 abgegebenen Oszillatorsignals steuert.

Die Schleifen-Treiberstufe 12 umfaßt einen Transistor 51, dessen Basis an eine Leitung 52 am Ausgang des Multivibrators 11 angeschlossen ist. Der Emitter des Transistors 51 ist über einen Widerstand 53 mit der negativen Spannungsquelle — E verbunden, während der Kollektor direkt mit dem Punkt 20 in Verbindung steht, Signalimpulse von konstantem Strom führt und über den Schwingkreis 13 geerdet ist. Der Transistor 51 ist während jeder zweiten Halbwelle des Oszillatorsignals leitend und während der anderen Halbwellen nicht leitend. Obwohl die am Punkt 52 auftretende Oszillatonvelle die typische Rechteckwelle am Ausgang eines Multivibrators ist; hat sich gezeigt, daß die am Punkt 20 erscheinende Welle infolge des Klingeleffektes des Schwingkreises 13 im wesentlichen sinusförmig ist

Der Resonanzkreis 13 umfaßt einen Kondensator 54 und die Induktionsschleife 14 sowie einen Widerstand 55. Die Schleife 14 ist an den Kondensator 54 über einen Transformator 56 angekoppelt. Der Resonanzkreis 13 ist beispielsweise geerdet, während die angekoppelte Schleife 14 erdfrei sein kann. Der Resonanzkreis 13 ist an die Konstantstrom-Quelle 12 als Last angekoppelt, und normalerweise, d. h. wenn sich kein Fahrzeug in der Nähe der Schleife 14 befindet, hat die Belastung des Kreises 12 durch den Resonanzkreis 13 im wesentlichen einen konstanten Wert. Der Widerstand 55 liefert einen Beitrag zu der Last; ebenso tragen die Verluste der Schleife 14 sowie ein Zuleitungskabel zwischen der Schleife 14 und dem Transformator 56 zu dem normalen Wert der Last bei. Ein sich über die Schleife 14 bewegendes Fahrzeug 15 vermindert die Lastimpedanz, da es durch induktive Kopplung an die Schleife 14 eine Kurzschlußwindung darstellt, die aus der Schleife Energie abführt. Durch die Anwesenheit eines Fahrzeugs 15 wird außerdem die Induktivität der Schleife 14 herabgesetzt, so daß die Resonanzfrequenz des Kreises 13 zunimmt. Die Gesamtwirkung eines Fahrzeugs besteht somit in einer Verminderung der Amplitude des am Punkt 20 auftretenden Oszillatorsignals.

Der Gleichrichter 16 umfaßt einen Transistor 58 und eine damit gekoppelte Diode 59. Die Basis des Transistors 58 ist direkt mit der Treiberstufe 12 und der Last des Schwingkreises 13 verbunden, während der Kollektor in direkter Verbindung mit der negativen Spannungsquelle — £ steht. Über die Diode 59 erhält ein Kondensator 61 Ladung von dem Transistor 58, die er speichert und damit auf der Leitung 17 ein der Amplitude des am Punkt 20 auftretenden Oszillatorsignais entsprechendes Gleichspannungspotential erzeugt. Parallel zu dem Kondensator 61 ist als Entladungsweg ein Widerstand 62 geschaltet, dessen Widerstandswert so gewählt ist, daß der Kondensator 61 mit einer Zeitkonstante entladen wird, die größer ist als die Periode des Oszillatorsignals, wodurch der Spannungspegel auf der Leitung 17 in Übereinstimmung mit der Amplitude des Oszillatorsignals rasch abfallen kann.

Der Bezugsverstärker 18 umfaßt ein Paar von Transistoren 63 und 64, deren Emitterelektroden über einen gemeinsamen Widerstand 65 geerdet sind. Die Basis des Transistors 63 ist direkt an das Gleichspannungspotential der Leitung 17 angeschlossen, während die Basis des Transistors 64 auf einem Potential liegt, das durch ein Paar von zwischen der negativen Spannungsquelle — E und Erde eingeschalteten Spannungsteiler-Widerständen 66 und 67 bestimmt wird. Der Kollektor des Transistors 63 ist direkt mit der negativen Spannungsquelle — E verbunden, während der Kollektor des Transistors 64 mit der negativen Spannungsquelle über einen Widerstand 68 in Verbindung steht, der von einem Kondensator 59 überbrückt wird. Ein weiterer Kondensator 71 liegt zwischen der Basis und dem Kollektor des Transistors 64. Die Kondensatoren 69 und 71 bilden Tiefpaßfilter für das Betriebs-Oszillatorsignal, während Gleichstrom-Spannungspegel hindurchgelassen werden. Der Verstärker 18 ist als Differentialverstärker geschaltet und vergleicht den negativen Signalpegel auf der Leitung 17 mit einem durch die Spannungsteiler-Widerstände 66 und 67 vermittelten vorbestimmten Signalpegel. Ist die Spannung auf der Leitung 17 stärker negativ als die durch die Widerstände 66 und 67 vermittelte Spannung, so wird der Transistor 63 stärker leitend als der Transistor 64, wodurch der auf der Leitung 19 erscheinende Signalpegel sich dem Wert der negativen Spannungsquelle — E nähert. Ist andererseits der Spannungspegel auf der Leitung 17 weniger negativ, als der durch die Widerstände 66, 67 vermittelte, so wird der Transistor 64 stärker leitend, und der auf der Leitung 19 auftretende Signalpegel wird weniger negativ.

Der Singalpegel der Leitung 19 wird durch die AFN-Stufe 21 weitergeleitet, die eine Diode 73, einen Kondensator 74 und drei als Darlington-Verstärker zusammengeschaltete Transistoren 75, 76 und 77 umfaßt. Der negative Spannungspegel auf der Leitung 19 wird von der Diode 73 hindurchgelassen und in dem Kondensator 74 gespeichert. Wird dieser Pegel stärker

negativ, so leitet die Diode 73 eine solche Änderung sofort weiter, und sie erscheint in dem Kondensator 74. Wird jedoch der Spannungspegel auf der Leitung 19 weniger negativ, so wird die Diode 23 nicht leitend und

isoliert den Kondensator 74, so daß die der Basis des Transistors 75 aufgeprägte Spannung durch den Kondensator 74 im wesentlichen konstant gehalten wird. Der Darlington-Verstärker 75,76, 77 stellt für den Kondensator 74 eine hohe Impedanz dar. Die durch den Darlingtön-Verstärker weitergegebene AFN-Spannung wird in einem weiteren Kondensator 78 gefiltert und über die Leitung 49 dem Multivibrator 11 zur Frequenzsteuerung des Oszillatorsighals zugeführt. Ein Widerstand 79 sorgt dafür, daß die Transistoren 75, 76, 77 im leitenden Zustand bleiben, wenn die Transistoren 38 und 39 maximalen Basisstrom ziehen.

Soll das System impulsartig betrieben werden und nicht die ständige Anwesenheit eines Fahrzeugs anzeigen, so kann ein Widerstand 81 durch Schließen eines Schalters 82 dem Kondensator 74 parallelgeschaltet werden. In diesem Fall erhält der Kondensator 74 einen Entladungsweg mit relativ kurzer Zeitkonstante. Der Schalter 82 wirkt so, daß der erfindungsgemäße Fahrzeug-Detektor Zählimpulse für die die Schleife 14 passierenden Fahrzeuge abgibt. Da entsprechend jedem Fahrzeug ein Ausgangsimpuls kurzer Dauer erzeugt wird, kann der Fahrzeug-Detektor zusammen mit einem Zähler verwendet werden, um nur die Anzahl der eine Fahrbahn passierenden Fahrzeuge festzustellen und nicht um ein Ausgangssignal entsprechend einer ständigen Anwesenheit zu erzeugen, wobei das Ausgangsrelais 24 so lange in Schaltstellung gehalten wird als ein Fahrzeug den Raum über der Schleife 14 einnimmt.

Der Differentialverstärker 22 umfaßt ein Paar von Transistoren 83 und 84, deren Emitter über einen gemeinsamen Widerstand 85 geerdet sind. Die Basis des Transistors 83 ist direkt an den Punkt 49 angeschlossen, um den AFN-Spannungspegel zu empfangen, während die Basis des Transistors 84 mit der Leitung 19 in Verbindung steht, um den Gleichspannungspegel aus dem Bezugsverstärker 18 aufzunehmen. Wird der Signalpegel auf der Leitung 19 weniger negativ gegenüber dem Normalwert, so wird die Diode 73 nicht leitend, und die AFN-Spannung auf der Leitung 49 wird durch die im Kondensator 74 gespeicherte Ladung bestimmt. Während dieser Zeit nimmt der Differentialverstärker Spannungsunterschiede zwischen den Leitungen 19 und 49 wahr und leitet dem Relaistreiber 23 ein Signal zu. Zwischen dem Kollektor des Transistors 84 und der negativen Spannungsquelle —Fliegt ein von einem Kondensator 88 überbrückter Lastwiderstand 87. Wird nun die Leitung 19 stärker positiv als die Leitung 49, so wird der Transistor 83 leitend, und der Transistor 84 tendiert in den nicht leitenden Zustand, so daß dem Relaistreiber 23 ein Ausgangssignal zugeführt wird. Zwischen der Basis des Transistors 84 und der Leitung 19 liegen zwei in Reihe geschaltete Dioden 89 und 91, die bewirken, daß die Basisspannung um wenigstens 1,4 Volt stärker posivit ist als wenn diese Dioden nicht vorhanden wären. Dadurch wird erreicht, daß der Differentialverstärker 22 bereits die Leitfähigkeitszustände ändert, wenn die Spannungsveränderung auf der Leitung 19 um 1,4 Volt oder 2 Diodenabfälle) geringer ist als sie ohne die beiden Dioden erforderlich wäre. Insgesamt besteht die Wirkung der Dioden 89 und 91 in einer Verstärkung der Empfindlichkeit der Einrichtung auf die Anwesenheit eines Fahrzeugs.

Der Relaistreiber 23 kann an den Differentialverstärker 22 über einen Schalter 92 angekoppelt sein. Er umfaßt ein Paar von Transistoren 93 und 94, die normalerweise als Schmitt-Trigger wirken. Der Kollektor des Transistors 93 ist über einen Widerstand 95 geerdet und mit der Basis des Transistors 94 über einen Widerstand 96 verbunden. Die Basis des Transistors 94 ist an die negative Spannungsquelle über einen Widerstand 97 angeschlossen. Ein gemeinsamer Widerstand 98 verbindet die beiden Emitterelektroden der Transistoren 93 und 94 mit der negativen Spannungsquelle. Normalerweise ist der Transistor 93 leitend, während der Transistor 94 nicht leitend ist, so daß kein Strom durch die Wicklung des Relais 24 fließt. In den Intervallen, in denen die Anwesenheit eines Fahrzeugs festgestellt wird, wird jedoch der Transistor 93 nicht leitend und der Transistor 94 leitend, wobei das Relais 24 anspricht und an seinen Ausgangsklemmen eine Umschaltung bewirkt. Der Wicklung des Relais 24 ist eine Diode 99 parallelgeschaltet, die einen Leitungsweg für Einschalt-Stromstöße darstellt, wie sie auftreten, wenn der Transistor 94 vom leitenden in den nicht leitenden Zustand umschaltet.

Wie oben erwähnt, ist der Relaistreiber 23 normalerweise über den Schalter 92 'als Schmitt-Trigger geschaltet. Soll jedoch der Fahrzeug-Detektor für Zählungen impulsmäßig betrieben werden, so wird der Schalter 92 in die andere Stellung umgelegt, so daß die Basis des Transistors 93 mit einem aus einem Kondensator 101 und einem Widerstand 102 bestehenden RC-Glied verbunden wird. Das RC-Glied stellt für die Wirkungsweise des Schmitt-Triggers eine Zeitkonstante dar, so daß in der genannten anderen Stellung des Schalters 92 die Stufe 23 ihre bistabile Arbeitsweise in, eine monostabile ändert. Der Relaistreiber 23 erzeugt während der Dauer entsprechend dem von der Zeitkonstante des RC-Gliedes bestimmten vorher eingestellten Impuls einen Impulsausgang zur Betätigung des Ausgangsrelais. Wie in F i g. 3 gezeigt, sind die Schalter 82 und 92 zur gleichzeitigen Betätigung mechanisch miteinander gekoppelt, so daß der Fahrzeug-Detektor entweder zur vollen Anzeige der Anwesenheit eines Fahrzeugs oder impulsmäßig betrieben werden kann.

Die Anfangskipp-Stufe 25 umfaßt einen Transistor 103 und einen Kondensator 104, dessen einer Anschluß über eine Diode geerdet ist. Während der Zeit, in der das System nicht an das Netz angeschaltet ist, nimmt die Spannungsquelle — E Erdpotential an, und daher wird der Kondensator 104 über eine Diode 105 entladen. Wird das System anfänglich nach der Installation oder auf ein Abschalten oder einen Netzausfall hin wieder in Betrieb genommen, so ist der Kondensator 104 entladen. Wird nun wieder eingeschaltet, so wird während der Einschwingperiode die negative Spannung — ffüber den Kondensator 104 der Basis des Transistors 103 zugeführt. Der Transistor 103 wird leitend, so daß die negative Spannungsquelle — E über die Leitung 49 zur Frequenzsteuerung des Multivibrators Il dient. Während dieses Intervalls übernimmt die Anfangskipp-Stufe 25 anstelle der AFN-Stufe 21 die Steuerung des Multivibrators. Die zur Steuerung des Multivibrators 11 über die Leitung 49 anfangs zugeführte Spannung ist im wesentlichen gleich dem Bezugspotential - E; deshalb beginnt der Multivibrator auf einer Minimalfrequenz zu oszillieren. Allmählich lädt sich der Kondensator 104 auf, so daß die Basis des Transistors 103 immer weniger negativ und schließlich der Transistor nicht leitend wird. Die wirksame Zeitkonstante hängt dabei von der Kapazität des Kondensators 104 und vom Widerstandswert des Elementes 79, multipliziert mit dem Verstärkungsfaktor des Transistors 103, ab. Wird der Transistor

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103 nicht leitend, so wirkt sich die Anfangskipp-Stufe 25 auf die Steuerung des Multivibrators 11 nicht mehr aus; dafür wird die AFN-Stufe 21 immer wirksamer und übernimmt schließlich die Steuerung der Oszillatorfrequenz.

Beim Betrieb von nach der Erfindung hergestellten Fahrzeug-Detektorsystemen hat sich gezeigt, daß ein anfängliches Zeitintervall von 10 bis 30 Sekunden erforderlich ist, bis die AFN-Stufe 21 die Steuerung von der Anfangskippstufe 25 übernommen hat. Man hat beobachtet, daß dieser Übergang der Steuerung gleichmäßig und weich verläuft, wobei die Multivibratorfrequenz bei 10 kHz beginnt und langsam bis zu einer oberen Betriebsfrequenz im Bereich von 30 bis 100 kHz zunimmt.

Wie in F i g. 2 gezeigt, ist die gefilterte Ausgangsspannung von dem Schwingkreis 13 auf ein Niveau eingestellt, das, wie man beobachtet hat, -3 Volt beträgt und durch die horizontale Linie 107 dargestellt ist. Normalerweise, d. h. wenn kein Fahrzeug in der Schleife 14 ist, stabilisiert sich die Schaltung auf einem Arbeitspunkt 108. In diesem Fall gibt die Kurve 109 die Beziehung zwischen der Oszillatorfrequenz und der auf der Leitung 17 auftretenden Spannung wieder. In dem Arbeitsbereich in der Nähe des Punktes 108 weist die • Kurve 109 eine etwa konstante positive Neigung auf. Nimmt die Oszillationsfrequenz zu, so wird die Spannung stärker negativ und bewirkt als AFN-Spannung, daß die Multivibratorfrequenz abnimmt. Daher ist die Arbeitsweise des Systems um den Punkt 108 auf der Kurve 109 stabil.

Würde jedoch aus irgendeinem Grund die Frequenz auf einen solchen Wert steigen, daß der Arbeitspunkt über das Maximum der Kurve 109 in deren negativ geneigten Teil verschoben wird, so würde die Arbeitsweise des Systems instabil und die Frequenz des Multivibrators Il würde immer mehr zunehmen, wodurch die AFN-Stufe die Steuerung verlieren würde. Unter normalen Arbeitsbedingungen kommt es jedoch nicht vor, daß die Frequenz des Multivibrators über den Stabilitätsbereich hinaus anwächst, abgesehen von der beim anfänglichen Anschalten des Systems an das Netz auftretenden Einschwingperiode. Während dieser Periode ist keine negative AFN-Spannung zur Begrenzung der Multivibratorfrequenz vorhanden, und deshalb ist es erforderlich, daß eine anfängliche negative Steuerspannung durch die Anfangskipp-Stufe 25 zugeführt wird. Dies stellt sicher, daß der Multivibrator beim Einschalten mit niedriger Frequenz zu oszillieren beginnt. Die Frequenz steigt dann allmählich in Richtung des normalen Arbeitspunktes in dem Maße, wie die Anfangskipp-Stufe 25 wirkungslos wird und die AFN-Stufe 21 die Steuerung des Systems übernimmt.

Befindet sich kein Fahrzeug über der Schleife 14, so stellt, sich das Detektorsysfem beispielsweise auf den stabilen Arbeitspunkt 108 der Kurve 109 ein. Dabei ist die AFN-Spannung durch die dem Multivibrator 11 zugeführte Spannung bestimmt, die bewirkt, daß die gefilterte Gleichspannung am Ausgang des Schwingkreises gleich der Bezugsspannung ist. Bewegt sich ein Fahrzeug über die Schleife, so ändern sich der Leistungsverbrauch und die Resonanzfrequenz des Schwingkreises, und das negative Spannungsniveau auf der Leitung 17 sinkt auf den Punkt 111 ab. Dieser Spannungsabfall am Punkt 17 hat zur Folge, daß der Transistor 63 in den nicht leitenden und der Transistor 64 in den leitenden Zustand übergeht. Die Spannung auf der Leitung 17 wird deshalb weniger negativ, wodurch die Diode 73 nicht leitend und der Kondensator 74 isoliert wird, der die AFN-Spannung und damit die Multivibartorfrequenz auf dem vorhergehenden Wert erhält. Obwohl also die negative Spannung auf der Leitung 17 abfällt, bleibt die AFN-Spannung anfänglich konstant. Würde das Fahrzeug 15 die Schleife 14 sofort wieder verlassen, so würde selbstverständlich der negative Spannungspegel vom Punkt 111 zu dem normalen Arbeitspunkt 108 zurückkehren. Nimmt man

ίο an, daß das Fahrzeug eine längere Zeit (in der Größenordnung von 20 Minuten) auf der Schleife stehen bleibt, so verliert der Kondensator 74 allmählich seine Ladung durch Leckströme über den Darlingtonverstärker 75 bis 77 und den Widerstand 79. Durch die Entladung des Kondensators 74 bewegt sich der Arbeitspunkt des Systems von dem Punkt 111 längs der Kurve 112 zu einem neuen Arbeitspunkt 113, so daß die anfängliche Spannung auf der Leitung 17 wiederhergestellt wird und das System wieder normal arbeitsbereit ist, obwohl sich ein Fahrzeug über der Schleife befindet. Die neue AFN-Spannung wird durch die Steuerspannung am Multivibrator bestimmt, die nötig ist, um die Frequenz derart zu erhöhen, daß die gefilterte Ausgangsspannung des veränderten Schwingkreises gleich der auf der anderen Seite des Bezugsverstärkers 18 bestehenden Bezugsspannung wird. Nimmt man an, daß die Schleife 14 genügend groß ist (und zwei oder mehr Fahrbahnen überdeckt), so bewirkt ein zweites Fahrzeug die Betätigung des Relais, obwohl sich das erste Fahrzeug unbegrenzt über der Schleife befindet. In diesem Fall arbeitet das Fahrzeug-Detektor-System nicht mehr nach der Kurve 109, sondern nach der in Fig.2 gezeigten nach rechts versetzten Kurve 112. Angenommen, das Fahrzeug 15 sei für länger als 20 Minuten über der Schleife 14 stehen geblieben und das System habe sich auf der Kurve 112 stabilisiert, so wird die Leitung 19 stärker negativ zu werden versuchen, wenn das Fahrzeug die Schleife plötzlich verläßt. In diesem Fall wird die Diode 73 leitend sein, so daß sich der AFN-Pegel sofort ändert, die Frequenz des Multivibrators 11 sich verschiebt und das System zu der Kurve 109 zurückkehrt. Befinden sich die Schalter 82 und 92 in der in F i g. 3 gezeigten Stellung, so sieht man, daß das System das Fahrzeug für eine Zeit von ungefähr 20 Minuten »wahrnimmt«, während der das Relais 24 aktiviert ist. Bleibt das Fahrzeug unbegrenzt lange stehen, so stabilisiert sich das System schließlich und das Relais 24 fällt ab. In diesem Betriebszustand wird das System dann wieder funktionsfähig und nimmt weitere die Schleife 14 passierende Fahrzeuge wahr. Sollte das Fahrzeug 15 jedoch die Schleife plötzlich verlassen, so stabilisiert sich das System ohne Verzögerung wieder auf der ursprünglichen Kurve 109. Man sieht also, daß die Verzögerungs-AFN-Stufe eine Verzögerung nur einer Polarität vermittelt und gestattet, daß das System ein Fahrzeug für eine längere Zeitspanne wahrnimmt.

FaIIs_x das System in einem Zeitpunkt ans Netz angeschaltet wird, in dem sich ein Fahrzeug über der Schleife befindet, so stabilisiert es sich zunächst (im Anschluß an die Einschwingperiode) auf der Kurve 112; sobald das Fahrzeug die Schleife verläßt arbeitet das System jedoch sofort gemäß der Kurve 109. Daraus geht hervor, daß der Fahrzeug-Detektor selbst abstimmend ist. Wird eine gefertigte Einheit in Betrieb genommen, und werden die Zuleitungskabel von der Schleife 14 richtig an den Transformator 56 angeschlossen, so kann das System an Netz geschaltet werden, wird sich sofort selbst abstimmen und ohne irgendwelche

Claims (11)

Patentansprüche:

1. Fahrzeug-Detektor mit einer in einer Verkehrsstrecke angeordneten Induktionsschleife, welche die Amplitude eines in einem freilaufenden Kippschwinger erzeugten Signals über einen, Parameteränderungen erfassenden Schwingkreis beeinflußt und mit einer nachgeschalteten Gleichrichterstufe, dadurch gekennzeichnet, daß der freilaufende Kippschwinger durch einen astabilen Multivibrator (11) gebildet ist, der mit einer automatischen Frequenznachstimmstufe (21) steuerbar ist und daß die in der Gleichrichterstufe (16) gebildeten und in einem Bezugsverstärker (18) verstärkten Signale über eine Abzweigstelle (19) auf die automatische Frequenznachstimmstufe (21) rückgekoppelt sind.

2. Fahrzeug-Detektor nach Anspruch 1, gekennzeichnet durch eine eine an den Multivibrator (11) angeschlossene und diesen während einer Einschwingperiode steuernde Anfangskipp-Stufe (25), die aus einer Spannungsquelle zur Erzeugung der steuernden Vorspannung sowie einem Zeitglied (79, 104) besteht, das dafür sorgt, daß am Ende der Einschwingperiode der vom Gleichrichter (16) abgegebene Spannungspegel die Steuerung des Multivibrators übernimmt.

3. Fahrzeug-Detektor nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Anfangskipp-Stufe (25) einen Transistor (103) umfaßt, dessen Basis über einen Kondensator (104) derart mit einer Spannungsquelle verbunden ist, daß er während der Einschwingperiode in dem die Steuerung des Multivibrators (H) bewirkenden leitenden Zustand ist und infolge der Kondensatoraufladung in den nicht leitenden Zustand übergeht.

4. Fahrzeug-Detektor nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Anfangskipp-Stufe (25) eine zwischen dem Kondensator (104) und Erde liegende Diode (105) umfaßt, die nicht leitend ist, so lange dem Detektorsystem Leistung zugeführt wird, beim Abschalten des Systems dagegen leitend wird und den Kondensator entlädt.

5. Fahrzeug-Detektor nach einem der vorhergehenden Ansprüche, gekennzeichnet durch eine zwischen dem Multivibrator (11) und dem Schwingkreis (13) liegende steuerbare Gleichstromquelle (12), aus der während jeder zweiten Halbwelle des Oszillatorsignals dem Schwingkreis und damit der Induktionsschleife (14) Gleichstrom-Halbwellen zuführbar sind.

6. Fahrzeug-Detektor nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß der Multivibrator (11) einen ersten und einen zweiten Transistor (27; 28), einen ersten und zweiten jeweils kreuzweise zwischen den Transistoren eingeschalteten Kondensator (33; 35) sowie einen dritten und einen vierten Transistor (38; 39) umfaßt, von denen der eine (38) die Entladung des ersten Kondensators (33) und der andere (39) die Entladung des zweiten Kondensators (35) steuert, wobei die Entladungsgeschwindigkeit der beiden Kondensatoren regelbar ist.

7. Fahrzeug-Detektor nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß der Multivibrator (11) einen dritten Kondensator (45) sowie eine erste und eine zweite Diode (47; 48) umfaßt, von denen die eine (47) zwischen dem ersten Transistor (27) und dem dritten Kondensator zur Gleichrichtung der von dem ersten Transistor kommenden Halbwellen und die andere (48) zwischen dem zweiten Transistor (28) und dem dritten Kondensator zur Gleichrichtung der von dem zweiten Transistor kommenden zweiten Halbwellen eingeschaltet ist, während die Emitter-Vorspannung des dritten und des vierten Transistors (38; 39) durch die Ladung des dritten Kondensators bestimmt ist.

8. Fahrzeug-Detektor nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß der Multivibrator (11) einen als Gleichstromverstärker zwischen dem dritten Kondensator (45) und den beiden Dioden (47, 48) eingeschalteten fünften Transistor (44) umfaßt, der den dritten Kondensator entlädt und dadurch die Emittervorspannung erzeugt.

9. Fahrzeug-Detektor nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, daß der Multivibrator (11) zur direkten Kopplung zwischen dem dritten Kondensator (45) und den beiden Dioden (47, 48) eine Schaltdraht-Verbindung (46) umfaßt, durch die der fünfte Transistor (44) in den nicht leitenden und unwirksamen Zustand steuerbar ist.

10. Fahrzeug-Detektor nach einem der vorhergehenden Ansprüche, gekennzeichnet durch einen Differentialverstärker (18), der die von dem Gleichrichter (16) abgegebene Gleichspannung mit einem Bezugspegel vergleicht und eine zweite der Amplitude des Oszillatorsignals am Schwingkreis (13) entsprechende Gleichspannung erzeugt.

11. Fahrzeug-Detektor nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, daß die Rückkopplungsschleife aus einer Stufe (21) zur automatischen Frequenznachregelung besteht, die einen Speicherkondensator (74) umfaßt, ferner eine zwischen diesem und dem Differentialverstärker (18) eingeschaltete Diode (73), die Veränderungen der Gleichrichter-Ausgangsspannung einer Polarität hindurchläßt und den Speicherkondensator lädt, sowie einen Darlington-Verstärker (75, 76, 77), der von dem Speicherkondensator eine Frequenz-Steuerspannung dem Multivibrator (11) zuführt.