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Lichtquellenabstand eine neue Bilddarstellung zu sehen. Da jedoch
bei Transportmitteln und insbesondere auch Untergrundbahnen die Fenster im allgemeinen
nicht im gleichen Abstand längs des Transportmittels verteilt sind, führt das bekannte
Verfahren dazu, daß die jeweilige Bilddarstellung an einem Ort gesehen wird, der
von der Fenstermitte unter Umständen ein erhebliches Stück entfernt ist. Das kann
sogar dazu führen, daß von einem Fenster aus mehrere gleichzeitig
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erleuchtete Bilddarstellungen zu sehen sind, wodurch der Gesamtbildeindruck
leidet.
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Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, das Verfahren der eingangs
genannten Art dahingehend zu verbessern, daß der Betrachter die jeweilige Bilddarstellung
immer möglichst genau an einer vorbestimmten Stelle, insbesondere annähernd im Zentrum
eines Fensters, sehen kann.
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Zur Lösung dieser Aufgabe ist bei einem gattungsgemäßen Verfahren
vorgesehen, daß eine Serie von Einschaltimpulsfolgen gebildet wird, die jeweils
um ein von der Geschwindigkeit des Transportmittels abhängiges Zeitintervall gegeneinander
verschoben sind, und daß jeweils mittels einer dieser Einschaltimpulsfolgen die
Einschaltung einer Lichtquelle der Reihe der Bilddarstellungen gesteuert wird.
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Beim Verfahren gemäß der Erfindung werden also die Lichtquellen einer
Reihe stationärer Bilddarstellungen nicht mehr alle gleichzeitig eingeschaltet,
sondern für jede Lichtquelle ist eine eigene Einschaltimpulsfolge vorgesehen. Durch
die Zeitverschiebung der einzelnen Einschaltimpulsfolgen gegeneinander läßt sich
erreichen, daß jede Bilddarstellung näherungsweise dann kurzzeitig angestrahlt wird,
wenn sich eine bestimmte Stelle, beispielsweise ein Fenster, eines Transportmittels
genau gegenüber der Bilddarstellung befindet Vorzugsweise wird eine Serie untereinander
identischer Einschaltimpulsfolgen gebildet. Wenn nämlich die Geschwindigkeitsänderungen
des Transportmittels nicht zu groß sind, wird auch mit identischen Einschaltimpulsfolgen
erreicht, daß die Bilddarstellungen für den Betrachter näherungsweise an der gewünschten
Stelle sichtbar werden. Andererseits kann man aber auch bei extremen Anforderungen
an den gewünschten Zeitpunkt der Einschaltung der Lichtquellen bzw. bei zu erwartenden
sehr großen Geschwindigkeitsänderungen des Transportmittels Einschaltimpulsfolgen
erzeugen, die sich voneinander unterscheiden.
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Vorzugsweise wird eine Serie von Einschaltimpulsfolgen gebildet,
von denen jeweils zwei um ein Zeitintervall gegeneinander verschoben sind, welches
der Zeit entspricht, in der das Transportmittel um den Abstand von zwei benachbarten
Bilddarstellungen weiterbewegt wird. Andererseits kann es zuweilen erwünscht sein,
die Einschaltimpulsfolgen mit größerer Zeitverschiebung zu bilden, um beispielsweise
nur jede zweite oder jede dritte Bilddarstellung für den Betrachter sichtbar zu
machen. In diesen Fällen ist ein besonders einfacher »Programmwechsel« der erwünschten
Bildeindrücke möglich.
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In Weiterbildung der Erfindung ist vorgesehen, daß alle Einschaltimpulsfolgen
der Serie so gebildet werden, daß sie um das gleiche Zeitintervall gegeneinander
verschoben sind. Andererseits ist es - manchmal erwünscht, daß zwei oder sogar noch
mehr der Einschaltimpulsfolgen um größere oder kleinere Zeitintervalle gegeneinander
verschoben sind, wenn beispielsweise einzelne Bilddarstellungen in einem anderen
als dem normalen Abstand angeordnet sind. Dies kann beispielsweise durch bauliche
Gegebenheiten bestimmt sein, wie Pfeiler, Schächte, Kabelstränge od. dgl. in der
Umgebung des Transportmittels.
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Da der Ort der Erfassung der Bewegung des Transportmittels und der
Ort, an dem die Reihe der Bilddarstellungen beginnt, häufig auseinander liegen,
wird vorzugsweise der Beginn der Bildung von Einschaltimpulsfolgen durch ein Beginnsignal
ausgelöst. Natürlich ist es auch möglich, mit der Einschaltung der Lichtquellen
zu
beginnen, ehe das Transportmittel den Beginn der Reihe der Bilddarstellungen erreicht
hat.
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Häufig wird das »Muster« von Stellen längs des Transportmittels,
denen gegenüber die Bilddarstellungen beleuchtet werden sollen, also beispielsweise
das Muster der Verteilung von Fenstern längs einer Untergrundbahn, im voraus bekannt
sein, oder es wird nur wenige unterschiedliche derartige Muster geben. Insbesondere
in solchen Fällen ist eine Weiterbildung der Erfindung bevorzugt, bei der die Bewegung
des Transportmittels als Bewegungsgeschwindigkeit erfaßt wird, und bei der auf Grund
dieser Erfassung eine bereits vorher gespeicherte Speicherimpulsfolge zur Bildung
der Einschaltimpulsfolgen modifiziert wird. Bei dieser Weiterbildung der Erfindung
ist also lediglich eine Anpassung der Impulsfolge an die Geschwindigkeit des Transportmittels
zur Bildung der Einschaltimpulsfolgen erforderlich. Diese Anpassung kann gemäß der
Weiterbildung in einer gleichmäßigen Dehnung oder Zusammendrückung der Speicherimpulsfolge
bestehen.
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Vorzugsweise wird beim Arbeiten mit einer vorher gespeicherten Impulsfolge
außer der Bewegungsgeschwindigkeit ein Kennsignal für den Transportmitteltyp erfaßt
und auf Grund des Kennsignals eine von mehreren gespeicherten Speicherimpulsfolgen
ausgewählt. Auf diese Weise ist es möglich, von einer vorher gespeicherten Speicherimpulsfolge
zu einer anderen zu wechseln, wenn dies durch ein anderes Muster der Stellen des
Transportmittels, denen gegenüber die Lichtquellen eingeschaltet werden sollen,
erforderlich ist. Bei Untergrundbahnen verkehrt beispielsweise auf einem Schienennetz
immer eine begrenzte Anzahl von Wagentypen, so daß für diese die notwendigen Speicherimpulsfolgen
vorher gespeichert werden können.
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Eine andersartige Weiterbildung der Erfindung geht von dem Gedanken
aus, die Bewegung und zugleich das Muster der bevorzugten Stellen, denen gegenüber
die Bilddarstellungen jeweils angestrahlt werden sollen, bei jeder Durchfahrt eines
Transportmittels neu zu erfassen. Hierzu ist vorzugsweise vorgesehen, daß die Bewegung
des Transportmittels über eine Signalimpulsfolge aus einer Vielzahl von Signalimpulsen
erfaßt wird, daß die Signalimpulsfolge als Speicherimpulsfolge gespeichert wird,
und daß die Einschaltimpulsfolgen durch Abfragen der Speicherimpulsfolge gebildet
werden. Auf diese Weise wird man von der Länge und dem Muster der bereits mehrfach
erwähnten bevorzugten Stellen des Transportmittels vollkommen unabhängig.
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Die Signalfolge enthält außer dem Muster der erwähnten bevorzugten
Stellen auch noch die Information über die Geschwindigkeit des Transportmittels.
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Vorzugsweise wird man den Impulsrhythmus der einzelnen Einschaltimpulsfolgen
gleich dem Impulsrhythmus der Signalimpulsfolge bilden, obwohl es möglich ist, auch
bei der im vorstehenden Absatz beschriebenen Weiterbildung des Verfahrens den Impulsrhythmus
der Einschaltimpulsfolgen gegenüber dem Impulsrhythmus der Signalimpulsfolge zu
dehnen oder zusammtnzudrücken, um beispielsweise Geschwindigkeitsänderungen des
Transportmittels Rechnung zu tragen.
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Der häufigste Fall der bevorzugten Stellen des Transportmittels,
denen gegenüber die einzelnen Bilddarstellungen kurzzeitig beleuchtet werden sollen,
sind die Fenster eines Transportmittels. Nach einer bevorzugten Weiterbildung der
Erfindung wird nun auch die Signalimpulsfolge vom Rhythmus der Vorbeibewegung von
Fenstern des Transportmittels an einer festen Stelle abgeleitet. Diese Weiterbildung
hat den großen Vorteil,
daß am Transportmittel keinerlei bauliche
Veränderungen vorgenommen werden müssen, sondern daß Installationen nur in der Umgebung
des Transportmittels zu leisten sind, in der auch die Bilddarstellungen angeordnet
werden sollen.
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Vorzugsweise ist vorgesehen, daß längs der gesamten Reihe der Bilddarstellungen
die Bewegung des Transportmittels an mehreren Stellen längs der Bewegungsbahn des
Transportmittels erfaßt wird. Auf diese Weise werden Geschwindigkeitsänderungen
des Transportmittels automatisch erfaßt, so daß sich eine Anstrahlung der Bilddarstellungen
praktisch genau in dem Zeitpunkt, in dem sich beispielsweise eine Fenstermitte dieser
gegenüber befindet, erreichen läßt.
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Eine Vorrichtung zur Durchführung des erfindungsgemäßen Verfahrens
weist - wie aus der US-PS 22 99 731 bekannt - einen an der Bewegungsbahn des Transportmittels
angeordneten stationären Sensor auf, der die Geschwindigkeit des Transportmittels
erfaßt und an einen Eingang eines Geräts angeschlossen ist, das ausgangsseitig mit
den Lichtquellen verbunden ist.
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Diese Vorrichtung ist erfindungsgemäß dadurch gekennzeichnet, daß
das Gerät als Rechner ausgebildet ist, der mindestens einen Speicher für mindestens
eine Speicherimpulsfolge aufweist; daß für die einzelnen Lichtquellen eigene Ausgänge
des Rechners vorgesehen sind; und daß der Rechner unter Berücksichtigung der Geschwindigkeit
des Transportmittels derart gesteuert ist, daß die Speicherimpulsfolge jeweils in
der gewünschten Zeitlage und gegebenenfalls unter jeweiliger Modifikation des Impulsrhythmus
an den verschiedenen Ausgängen zur Verfügung steht. Der erfindungsgemäße Rechner
unterscheidet sich also wesentlich von dem aus dem Stand der Technik bekannten Gerät,
da mehrere, in ihrer Zeitlage voneinander unterschiedliche Einschaltimpulsfolgen
gebildet werden.
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Vorzugsweise ist diese Vorrichtung so weitergebildet, daß der Sensor
zwei Lichtschranken aufweist und die Geschwindigkeit des Transportmittels als Zeitdifferenz
der Unterbrechung der beiden Lichtschranken erfaßt. Auch bei der Vorrichtung gemäß
der US-PS 22 99 731 wird zwar die Geschwindigkeit des Transportmittels in ähnlicher
Weise erfaßt, bei der erfindungsgemäßen Vorrichtung wird jedoch diese Geschwindigkeitsinformation
weiterverarbeitet.
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Im allgemeinen ist der Rechner derart gesteuert, daß identische,
zeitlich jeweils gegeneinander verschobene Einschaltimpulsfolgen an den Ausgängen
zur Verfügung stehen. Wie bereits weiter oben ausgeführt, kann jedoch der Rechner
auch derart gesteuert sein, daß in ihrem Impulsrhythmus voneinander unterschiedliche
Einschaltimpulsfolgen an den Rechnerausgängen zur Verfügung stehen, um beispielsweise
Vergrößerungen oder Verringerungen der Geschwindigkeit des Transportmittels Rechnung
zu tragen.
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Nach einer Weiterbildung der Erfindung ist derSpeicher ein Festspeicher,
in dem eine oder mehrere Speicherimpulsfolgen gespeichert sind. Auf diese Weise
ist es ausreichend, den Festspeicher einmalig bzw. in großen Zeitabständen mit der
oder den gewünschten Speicherimpulsfolgen zu laden. Alternativ ist es jedoch auch
möglich, in vielen Fällen sogar bevorzugt, den Speicher bei jeder Vorbeibewegung
des Transportmittels erneut mit einer Speicherimpulsfolge zu laden.
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Zur in großen Zeitabständen oder bei jeder Vorbeibewegung des Transportmittels
stattfindenden Ladung des Speichers ist in Weiterbildung der Erfindung an der Bewegungsbahn
des Transportmittels ein stationärer
Rasterungssensor angeordnet, der bei Vorbeibewegung
des Transportmittels aus dem Rhythmus der Vorbeibewegung vorbestimmter Stellen,
insbesondere von Fenstern, des Transportmittels eine Signalimpulsfolge bildet und
mit einem Signalimpulsfolgeeingang des Rechners verbunden ist.
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Eine besonders günstige Möglichkeit zur Speicherung der Signalimpulsfolge
besteht darin, daß der Rechner ein an einen Taktgenerator angeschlossenes Zeitregister
aufweist, das die Impulsabstände der Signalimpulsfolge erfaßt und als Vielfache
einer Zeitgröße digital dem Speicher zuführt. Als Zeitgröße dient im allgemeinen
eine volle Schwingungsdauer des Taktgenerators, die auf Grund ihrer kurzen Zeit
eine sehr genaue digitale Erfassung des Impulsabstandes der Signalimpulsfolge liefert.
Das Zeitregister kann beispielsweise durch die Vorderflanken zweier aufeinanderfolgender
Impulse der Signalfrage gesteuert werden. Es ist jedoch zur Steigerung der Sicherheit,
beispielsweise gegenüber dem Fehlen von Impulsen, auch möglich, den Impulsabstand
doppelt zu vermessen, d. h. also beispielsweise ein erstes Zeitregister durch die
Vorder-und die Rückflanke eines Impulses zu steuern, während ein zweites Zeitregister
durch die Rückflanke eines Impulses und die Vorderflanke eines nachfolgenden Impulses
gesteuert wird, also die impulsfreie Zeit digital erfaßt.
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Herkömmliche Rechner weisen häufig eine vergleichsweise geringe Zahl
von für die Abgabe von Einschaltimpulsfolgen geeigneten Ausgängen auf. Typisch sind
z. B. Rechner mit 12 Ausgängen. Da man bei der Erfindung jedoch eine sehr große
Zahl von Lichtquellen, beispielsweise mehrere Hundert, steuern will, findet vorzugsweise
ein mit einem Ausgangsmultiplexer ausgerüsteter Rechner Verwendung. Der Ausgangsmultiplexer
sorgt dafür, daß bei an sich bereits besetzten Ausgängen des Rechners noch anfallende
Ausgangsinformationen auf freie Ausgänge hinter dem Ausgangsmultiplexer geschaltet
werden.
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Generell kann man den Rechner als programmgesteuerten oder als festverdrahteten
Rechner ausbilden, wobei auch Zwischenformen möglich sind. - Eine bevorzugte, programmgesteuerte
Variante ist dadurch gekennzeichnet, daß der Rechner durch eine Echtzeituhr und
ein Programm gesteuert ist, wodurch die Einschaltimpulsfolgen auf Grund der im Rechner
vorhandenen Informationen über das Raster der vorbestimmten Stellen längs des Transportmittels
und die Geschwindigkeit des Transportmittels an den Ausgängen aus zeitrichtigen
Einzelimpulsen zusammensetzbar sind. - Bevorzugte festverdrahtete Varianten ergeben
sich aus den Ansprüchen 22 und 23.
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Eine weitere bevorzugte Vorrichtung zur Durchführung des erfindungsgemäßen
Verfahrens ist dadurch gekennzeichnet, daß die einzelnen Ausgänge jeweils unter
Zwischenschaltung von programmierbaren Zeitverzögerungsschaltungen unterschiedlicher
Zeitkonstante mit dem Speicher verbunden sind oder daß jeweils ein Ausgang mit einem
anderen unter Zwischenschaltung einer programmierbaren Zeitverzögerungsschaltung
verbunden und ein erster Ausgang mit dem Speicher verbunden ist. Wird eine Strecke
häufig mit etwa gleicher Geschwindigkeit durchfahren, besteht sogar die Möglicheit,
auf die Programmierbarkeit dieser Zeitverzögerungsschaltungen zu verzichten und
auf diese Weise wieder zu einem vollständig festverdrahteten
Rechner
zu kommen.
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Vorteilhafterweise wird die erfindungsgemäße Vorrichtung so weitergebildet,
daß die Bewegungsbahn des Transportmittels in mehrere von einem gemeinsamen Rechner
bediente Abschnitte unterteilt ist, und daß für jeden Abschnitt ein Sensor und/oder
ein Rasterungssensor vorgesehen sind. Diese einzelnen Sensoren sind mit Rechnereingängen
verbunden. Auf diese Weise kommt man für eine möglichst lange Reihe von Bilddarstellungen
mit einem einzigen Rechner aus und kann andererseits Geschwindigkeitsänderungen
des Transportmittels dadurch Rechnung tragen, daß zu Beginn jedes Abschnitts die
Geschwindigkeit oder das Muster der vorbestimmten Stellen des Transportmittels,
das zugleich eine Geschwindigkeitsinformation enthält, erneut erfaßt werden. Vorzugsweise
liefert jeder derartige Sensor oder Rasterungssensor zugleich das Beginnsignal für
den anschließenden Abschnitt; ist der erste Sensor der Bewegungsbahn ein Rasterungssensor,
dann liefert dieser zweckmäßigerweise noch kein Beginnsignal.
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Für den Einsatz als Geschwindigkeitserfassungssensor, als Beginnsignalsensor
oder insbesondere Rasterungssensor besonders geeignet und daher bevorzugt sind Sensoren,
die nach einem induktiven Prinzip, nach einem kapazitiven Prinzip, nach dem -Radarprinzip,
nach einem optischen Prinzip oder nach dem Ultraschallprinzip arbeiten. Derartigen
Sensoren kommt aber auch selbständige erfinderische Bedeutung zu, da sie nicht nur
für die angegebenen Funktionen verwendbar sind sondern auch so eingesetzt werden
können, daß für jede Bilddarstellung ein eigener Sensor vorgesehen ist. In diesem
Fall kann auf den gesamten Rechner verzichtet werden, da dann, wenn eine vorbestimmte
Stelle des Transportmittels sich gegenüber einer Bilddarstellung befindet, durch
den jeweils zugeordneten Sensor die Einschaltung der für diese Bilddarstellung vorgesehenen
Lichtquelle bewerkstelligt werden kann.
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Wenn die vorbestimmten Stellen des Transportmittels Fensterflächen
sind, wird vorzugsweise der Rasterungssensor derart auf das Transportmittel ausgerichtet,
daß er auf den Wechsel von Fensterflächen zu dazwischenliegenden Außenflächen, vorzugsweise
Metallflächen des Transportmittels oder den umgekehrten Wechsel anspricht.
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Diese Wechsel geben nämlich ohne Umbauten oder Anbringung zusätzlicher
Teile am Transportmittel die Information über die Verteilung der Fensterflächen
längs des Transportmittels, die man benötigt, um die Bilddarstellungen möglichst
genau dann zu beleuchten, wenn sie sich dem Zentrum der Fensterflächen gegenüber
befinden.
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Die erfindungsgemäße Vorrichtung gibt die vorteilhafte Möglichkeit,
den Rechner mit einer Testschaltung zur automatischen Fehlererkennung an einem Sensor,
einem Rasterungssensor, dem Rechner, den Verbindungen zu den Lichtquellen und/oder
den Lichtquellen zu versehen, also Möglichkeiten zur Präventivwartung der gesamten
Vorrichtung vorzusehen. Bei Feststellung irgendeines Fehlers kann der Rechner, beispielsweise
automatisch auf redundante Untersysteme umschalten.
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Diese Möglichkeit ist von großem Vorteil, da eine Überprüfung der
Anlage durch den Menschen zeitraubend ist und organisatorisch im allgemeinen auch
nur zur Zeit betriefsfreier Stunden durchführbar wäre.
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Das erfindungsgemäße Verfahren und die erfindungsgemäßen Vorrichtungen
finden vorzugsweise bei
der Erzeugung eines bewegten Bildeindrucks für die Insassen
von Verkehrsmittel, vorzugsweise von in dunkler Umgebung bewegten Verkehrsmitteln,
Anwendung. Hierbei kann man beispielsweise an Verkehrsinformationen, Verschönerung
von Tunnels oder auch an Reklamezwecke denken.
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Bei Verkehrsmitteln ist vorzugsweise an die Anwendung auf spurgebundene
Verkehrsmittel gedacht. Dazu gehören neben den bekannten schienengebundenen Verkehrsmitteln
beispielsweise auch Magnetkissen-und Luftkissenfahrzeuge. Aber auch die Anwendung
auf Kraftfahrzeuge, Schiffe, Rollsteige, Aufzüge und andere Arten von Verkehrsmitteln
ist im Rahmen der Erfindung möglich. Ganz besonders bevorzugt ist die Anwendung
der Erfindung auf Untergrundbahnen.
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Die Erfindung wird im folgenden an Hand schematischer Darstellungen
an einem Ausführungsbeispiel noch näher erläutert. Außerdem werden Sensoren, die
im Zusammenhang mit dem erfindungsgemäßen Verfahren oder auch als Einzelsensor pro
Bild besonders günstig einsetzbar sind, an Hand von Blockschaltbildern genauer beschrieben.
Als Beispiel für ein Transportmittel ist eine Untergrundbahn gewählt; die Bilddarstellungen,
die durch die Lichtquellen beleuchtet werden sollen, sind aus Gründen der Übersichtlichkeit
nicht zeichnerisch dargestellt. Es zeigt F i g. 1 ein Seitenansicht eines Teils
einer Untergrundbahnstrecke, wobei die Wirkungsweise des Rechners an Hand von Impuls-Zeit-Diagrammen
erläutert wird, F i g. 2 ein Diagramm, aus dem sich am Beispiel eines Untergrundbahnwagens
mit neun Fenstern und einer Bewegungsgeschwindigkeit von 36 km/h ersehen läßt, zu
welchen Zeitpunkten die einzelnen Lampen eingeschaltet werden müssen, F i g. 3 eine
Draufsicht auf einen Teil einer Untergrundbahnstrecke, die in mehrere Abschnitt
mit jeweils einem Rasterungssensor unterteilt ist und die von einem als Blockschaltbild
dargestellten Rechner bedient wird, F i g. 4 den prinzipiellen Aufbau eines im Rahmen
der Erfindung verwendbaren programmgesteuerten Rechners, F i g. 5 den prinzipiellen
Aufbau eines im Rahmen der Erfindung verwendbaren festverdrahteten Rechners, der
mit einem Speicher und mehreren Multiplexern arbeitet, F i g. 6 den prinzipiellen
Aufbau eines im Rahmen der Erfindung verwendbaren festverdrahteten Rechners, der
mit mehreren Speichern und einem Multiplexer arbeitet, F i g. 7 das Blockschaltbild
eines kapazitiven Sensors, F i g. 8 das Blockschaltbild eines induktiven Sensors
und F i g. 9den prinzipiellen Aufbau und das Blockschaltbild eines optischen Sensors.
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In F i g. 1 ist ein Wagen 2 eines Untergrundbahnzuges dargestellt,
der sich auf Schienen 4 an einer Reihe nicht gezeichneter Bilddarstellungen vorbeibewegt.
An einer festen Stelle ist ein Rasterungssensor 6 in Höhe von Fensterflächen 52
des Wagens 2 angeordnet. Der Rasterungssensor 6 spricht auf den Wechsel zwischen
den Glasflächen der Fensterflächen 52 und den dazwischenliegenden Metallflächen
50 an. Der seitliche Abstand des Rasterungssensors 6 von dem Wagen 2 beträgt, je
nach verwendetem Sensorprinzip, wenige Zentimeter bis zu über einem Meter; besonders
bevorzugt ist ein Abstandsbereich von 10 bis 50 cm. Bei dem Rasterungssensor
kann
es sich um einen kapazitiven, einen induktiven, einen optischen, einen nach dem
Ultraschallprinzip (Frequenz bis 20 MHz) arbeitenden oder auch einen nach dem Radarprinzip
arbeitenden Sensor handeln. Derartige Sensoren werden beispielhaft an Hand der F
i g. 7 bis 9 weiter unten noch genauer erläutert.
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Entlang der Schienen 4 sind mit jeweils gleichmäßigem Abstand Lichtquellen
10 angeordnet, welche jeweils eine der nicht dargestellten Bilddarstellungen beleuchten.
Die erste Lichtquelle 10 besitzt einen Abstand vom Rasterungssensor 6, der größer
als eine maximale Länge des Untergrundbahnzuges ist.
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Wenn ein Untergrundbahnzug aus Wagen 2 den dargestellten Streckenteil
in der Zeichnung von links nach rechts durchfährt, wird von dem Rasterungssensor
6 eine Signalimpulsfolge 40 aufgenommen, die aus einer Folge von Rechteckimpulsen
42 besteht, Bei jedem Wechsel von einer Metallfläche 50 zu einer Fensterfläche 52
gibt der Rasterungssensor 6 einen Rechteckimpuls 42 ab, beim Wechsel von einer Fensterfläche
52 zu einer anschließenden Metallfläche 50 wird kein Impuls abgegeben. Der Rasterungssensor
6 kann auch umgekehrt ausgelegt sein, so daß beim Wechsel von einer Fensterfläche
52 zu einer Metallfläche 50 ein Rechteckimpuls 42 gebildet wird. Durch die Auslegung
des Rasterungssensors 6 wird gegebenenfalls der Tatsache Rechnung getragen, daß
die Metallflächen 50 lackiert sind. Die Signalimpulsfolge 40 wird einem Rechner
20 eingegeben.
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Dem Rechner 20 werden ferner eine Geschwindigkeitsinformation 130
über die Geschwindigkeit des Untergrundbahnzuges sowie ein Beginnsignal 140 zugeführt.
Die Geschwindigkeitsinformation 130 stammt beispielsweise von einem nicht dargestellten
Sensor, der zwei Lichtschranken aufweist, so daß sich aus der Zeitdifferenz der
Unterbrechung der beiden Lichtschranken die Untergrundbahngeschwindigkeit ergibt.
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- Das Beginnsignal 140 stammt beispielsweise von einem ebenfalls nicht
dargestellten Sensor, der das Beginnsignal 140 abgibt, wenn sich das erste Fenster
52 des ersten Wagens 2 auf der Höhe einer bestimmten Lichtquelle 10, beispielsweise
der ersten Lichtquelle 10, befindet. Man kann auch den Sensor, der die Geschwindigkeitsinformation
130 liefert, zugleich als Sensor für das Beginnsignal 140 verwenden.
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Auf Grund der eingegebenen Informationen und mit Hilfe eines geeigneten
Programms erzeugt der Rechner 20 mehrere identische Einschaltimpulsfolgen 60, die
überdies bezüglich des Impulsrhythmus mit der Signalimpulsfolge 40 identisch sind.
In F i g. 1 sind lediglich drei Einschaltimpulsfolgen 60 dargestellt, in Wirklichkeit
erzeugt der Rechner 20 eine sehr hohe Zahl von Einschaltimpulsfolgen 60, beispielsweise
mehrere Hundert, von denen jede einem Ausgang 30 des Rechners 20 und von dort einer
Lichtquelle 10 zugeführt wird.
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Die Einschaltimpulsfolgen 60 bestehen, wie die Signalfolge 40, aus
einer Folge von Einschaltimpulsen 62, die im allgemeinen unterschiedliche Abstände
64 voneinander haben. Die Breite der Impulse 62 kann von der Breite der Impulse
42 abweichen. Die Breite der Impulse 62 ist lediglich so zu wählen, daß eine sichere
Einschaltung der Lichtquellen 10 gewährleistet ist. Die Brenndauer der Lichtquellen
richtet sich nach der Geschwindigkeit der Untergrundbahn und beträgt im allgemeinen
weniger als 20 las, beispielsweise etwa 10 lls.
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Aus F i g. 1 wird auch deutlich, daß die vom Rechner gebildeten Einschaltimpulsfolgen
60 um ein Zeitinter-
vall gegeneinander verschoben sind, und zwar möglichst genau
um das Zeitintervall, das die Untergrundbahn 2 benötigt, um die Strecke zwischen
zwei Lichtquellen 10 zurückzulegen.
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In Fig.2 sind mit Punkten diejenigen Zeitpunkte markiert, zu denen
die einzelnen, auf die Ordinate aufgetragenen Lichtquellen 10 aktiviert werden müssen.
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Die waagerechten Reihen des Diagramms entsprechen wieder den Einschaltimpulsfolgen
60, wobei jetzt allerdings der erste Einschaltimpuls links liegt, während er in
F i g. 1 rechts dargestellt war. Aus F i g. 2 wird deutlicher als bisher, welche
Arbeit der Rechner 20 zu leisten hat. Der Rechner 20 muß an bestimmten seiner Ausgänge
30 zu bestimmten Zeiten jeweils einen Einschaltimpuls 62 zur Verfürung stellen,
wie in F i g. 2 für eine bestimmte Bewegungsgeschwindigkeit und ein bestimmtes Fensterraster
der Untergrundbahn veranschaulicht. Mit zunehmender Geschwindigkeit der Untergrundbahn
wird das in F i g. 2 schräg von links unten nach rechts oben verlaufende Band der
Einschaltimpulse 62 steiler und in Abszissenrichtung mehr zusammengedrückt.
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Das Zurverfügungstellen von Einschaltimpulsen 62 jeweils zur richtigen
Zeit und am richtigen Ausgang 30 des Rechners 20 kann durch eine entsprechende Programmsteuerung
des Rechners 20 oder durch festverdrahtete Rechnerschaltungen erfolgen. Auch Mischformen
zwischen diesen beiden Extremfällen sind möglich.
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Bevorzugte Beispiele für mögliche Rechnergestaltungen werden weiter
unten noch näher erläutert.
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In Fig.3 ist eine erfindungsgemäße Vorrichtung dargestellt, bei der
die Untergrundbahnstrecke in mehrere Abschnitte unterteilt ist. Am Beginn jedes
Abschnitts ist ein Rasterungssensor 6 angeordnet. Der Abstand zwischen den einzelnen
Rasterungssensoren 6 ist in Relation zur Größe des Wagens 2 aus Gründen der Deutlichkeit
viel zu klein dargestellt; in Wirklichkeit beträgt der Abstand zweier benachbarter
Rasterungssensoren 6 eine maximale Zuglänge oder etwas mehr.
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Die maximale Länge von auf einer Strecke verkehrenden Zügen kann beispielsweise
sechs oder acht Wagen 2 betragen.
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Der in F i g. 1 nur als einziger Block dargestellte Rechner 20 ist
in F i g. 3 unter Anpassung an einen mehrkanaligen Eingang detaillierter wiedergegeben.
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Die Rasterungssensoren 6 sind an eine Eingabeeinheit 22 des Rechners
20 angeschlossen. Dabei handelt es sich um eine serielle Eingabeeinheit 22, welche
die von den einzelnen Rasterungssensoren 6 gelieferten Informationen nacheinander
in eine Zentraleinheit 24 des Rechners 20 eingibt. Von der Zentraleinheit 24 werden
die von den Sensoren gelieferten Informationen einer Speichereinheit 26 des Rechners
20 zugeführt. Aus der Speichereinheit 26 können sie über die Zentraleinheit 24 an
eine Ausgabeeinheit 28 gegeben werden, die pro Lichtquelle 10 einen Ausgang 30 mit
einem Bit aufweist.
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Der Rechner 20 wird durch ein Programm 150 und unter Mitwirkung einer
Echtzeituhr 25 gesteuert, der für eine zeitrichtige Lage der Einschaltimpulse 62
sorgt.
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Da Rechner 20 mit einer Großzahl von Ausgängen 30 teuer sind, kann
die Ausgabeeinheit 28 als Ausgangsmultiplexer ausgebildet sein. Die Zentraleinheit
24 gibt also nach Maßgabe der Echtzeituhr 25 für jeden Zeitpunkt binär dem Ausgangsmultiplexer
diejenigen Ausgänge 30 an, die zu aktivieren sind.
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Die Aufteilung einer Untergrundbahnstrecke in mehrere Abschnitte
bietet den weiteren Vorteil, daß jeder
Rasterungssensor 6 zugleich
das Beginnsignal für den nachfolgenden Abschnitt abgeben kann. Außerdem gibt die
Zeitdifferenz beispielsweise zwischen den Erstimpulsen zweier benachbarter Rasterungssensoren
die benötigte Information über die Zuggeschwindigkeit, so daß außer den Rasterungssensoren
6 keine weiteren Sensoren benötigt werden. Eine andere Möglichkeit besteht darin,
im Rechner 20 aus einem Vergleich der Signalimpulsfolgen 40 der einzelnen Rasterungssensoren
6 die benötigte Information über die Geschwindigkeit des Untergrundbahnzuges zu
entnehmen, da bei geänderter Geschwindigkeit auch die Impulsabstände 44 geändert
sind. Hierbei ist allerdings das Vorhandensein einer Referenz-Signalimpulsfolge
im Rechner 20 erforderlich. - Allgemein wird bei mehreren Rasterungssensoren 6 längs
der Schienen 4 sinnvollerweise so vorgegangen, daß für jeden Streckenabschnitt die
Signalimpulsfolge 40 verwendet wird, die von dem Rasterungssensor am Beginn dieses
Abschnittes gebildet worden ist.
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Wenn die Untergrundbahn auf der Strecke zwischen dem Erfassen der
Signalimpulsfolge 40 und dem Abschnitt 9, in dem die Lichtquellen 10 auf Grund der
erfaßten Signalimpulsfolge 40 gesteuert werden, eine Geschwindigkeitsänderung erfahren
hat, werden die LichtqUellen 10 nicht mehr ganz exakt zu dem beabsichtigten Zeitpunkt
eingeschaltet. Diese Abweichungen sind jedoch bei in genügend kleinem Abstand angeordneten
Rasterungssensoren 6 minimal; eine Korrektur wäre durch entsprechende Rechnersteuerung
möglich.
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Der Abstand der einzelnen Lichtquellen 10 und damit der zu beleuchtenden
Bilddarstellungen ist in gewissen Grenzen frei wählbar und ist nach unten durch
die Größe der Bilddarstellungen begrenzt. Um einen bewegten Bildeindruck von ausreichend
flimmerfreier Qualität zu erhalten, benötigt man allerdings eine Mindestbildfrequenz
in der Größenordnung von 12 bis 15 Bildern/s. Somit ist ein Abstand der Mitten der
Bilddarstellungen in der Größenordnung von 30 bis 100cm günstig. Nach einer typischen
Ausbildung ist ein Bildmittenabstand von 50cm vorgesehen, was bei einer Zuggeschwindigkeit
von 36 km/h zu einer Bildfrequenz von 20 Bildern/s führt.
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An Hand der F i g. 4 wird ein bei der Erfindung beispielsweise verwendbarer
Rechner 20 genauer erläutert. Es handelt sich um einen frei programmierbaren Rechner.
Der Rechner weist Eingänge 70 auf, die mit den einzelnen Rasterungssensoren 6, beispielsweise
gemäß F i g. 3, verbunden sind und über die Signalimpulsfolgen 40 ankommen. Ein
100 kHz-Taktgenerator 72 (auch Taktgeneratoren mit wesentlich höheren Frequenzen,
beispielsweise bis zu 20 MHz sind verwendbar) ist sowohl mit einem ersten Zeitregister
74 als auch mit einem zweiten Zeitregister 76 verbunden. Die Vorderflanke 46 eines
Impulses 42 der Signalimpulsfolge 40 startet das erste Zeitregister 74, welches
solange die Takte des Taktgenerators 72 zählt, bis es durch die Rückflanke 48 des
betreffenden Impulses 42 gestoppt wird. Das zweite Zeitregister 76 wird durch die
Rückflanke 48 desselben Impulses 42 gestartet und zählt die Takte des Taktgenerators
72, bis es durch die Vorderflanke 46 des nachfolgenden Impulses 42' gestoppt wird.
Die beiden Zeitregister 74 und 76 zählen also die Impulsbreite bzw. die Breite der
Lücke zwischen den Impulsen 42 und 42' als Vielfache einer Taktzeit von 10 Mikrosekunden
bzw. einer kürzeren Taktzeit des Taktgenerators 72. Nach Summation der in den Zeitregi-
stern
74 und 76 enthaltenen Werte steht dem Rechner eine digitale Information über den
Impulsabstand 44 zweier aufeinanderfolgender Impulse 42 und 42' zur Verfügung.
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Diese Erfassung der Impulse 42 wird wiederholt, bis die gesamte Signalimpulsfolge
40 in den Kernspeicher 26 der Zentraleinheit 24 des Rechners 20 eingelesen ist.
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Der Zentraleinheit 24 liegt ferner eine Information 130 über die
Geschwindigkeit der Untergrundbahn 2 vor. Mit Hilfe des Programms 150 errechnet
nun der Rechner 20, zu welchen Zeitpunkten nach einem bestimmten Beginnzeitpunkt
an welchen Ausgängen 30 Einschaltimpulse 62 zur Verfügung stehen müssen.
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Nach dem das Beginnsignal 140 gekommen ist, werden die errechneten
Zeitpunkt-Ausgabe-Kombinationen nach Maßgabe der Echtzeituhr 25 an den Ausgangsmultiplexer
80 gegeben, der die einzelnen Ausgänge 30 jeweils zur richtigen Zeit mit Einschaltimpulsen
62 versorgt. Zwischen den Ausgängen 30 und den Lichtquellen 10 bzw. den Leitungen
zu diesen Lichtquellen sindelektronische Treiberstufen geschaltet, damit der Rechner
nur vergleichsweise geringe Steuerströme und nicht die vollen Leistungsströme für
die Lichtquellen 10 liefern muß. Es versteht sich, daß die Geschwindigkeitsinformation
130 sowie die Beginninformation 140 auch im Rechner 20 gebildet werden können, wie
an Hand von F i g. 3 schon beschrieben.
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In F i g. 5 ist ein festverdrahteter Rechner 20 dargestellt, der
kein Programm zu seiner Steuerung benötigt.
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Es wird die Zeit gemessen, die die Untergrundbahn 2 benötigt, um die
Wegstrecke zwischen zwei Lichtquellen 10 zurückzulegen. Diese Zeitmessung kann wie
bei dem Ausführungsbeispiel gemäß F i g. 4 mittels eines oder zweier Zeitregister
74, 76 und eines Taktgenerators 72 erfolgen. Die so entstandene Geschwindigkeitsinformation
130 wird einem Taktgeber 132 eingegeben, der Impulse 134 im Bildabstandstakt (=
Zeit, in der die Untergundbahn 2 die Wegstrecke zwischen zwei benachbarten Lichtquellen
10 zurücklegt) an mehrere Multiplexer 80' gleichzeitig gibt, die alle bei jedem
Impuls 134 um eine Stellung weiterschalten.
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Ferner wird über einen geeigneten Rasterungssensor die Signalimpulsfolge
40 aufgenommen und dem Speicher 26 zugeführt. Es sind so viele Multiplexer 80' vorgesehen,
wie die Signalimpulsfolge 40 maximal Signalimpulse 42 aufweist, d. h. pro Fenster
52 eines Untergrundbahnzuges 2 von maximal zu erwartender Länge ist ein Multiplexer
80' vorgesehen. Jeder Multiplexer 80' ist ausgangsseitig mit allen Lichtquellen
10, die von dem Rechner 20 bedient werden, verbunden.
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Auf ein Beginnsignal hin wird der Speicher 26 von der gespeicherten
Impulsfolge entladen, wobei der erste Impuls 42' der gespeicherten Impulsfolge einen
ersten Multiplexer 80' zum Durchschalten startet, ein zweiter Impuls 42' der gespeicherten
Impulsfolge einen zweiten Multiplexer 80' startet usw. Dabei können die einzelnen
Multiplexer 80' so geschaltet sein, daß die Starterlaubnis für jeden Multiplexer
80' dann kdmmt, wenn der jeweils vorhergehende gestartet worden ist.
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Der erste Multiplexer 80' liefert also diejenigen Einschaltimpulse'42,
die der ersten, in F i g. 2 von links unten nach rechts oben schräg verlaufenden
Punktereihe entsprechen, da der erste Multiplexer 80' wie alle Multiplexer 80' durch
den Taktgeber 132 in regelmäßigen Zeitabständen weitergeschaltet wird. Entsprechend
liefert der zweite Multiplexer 80' auf den zweiten Impuls 42' hin diejenigen Einschaltimpulse
62, die der zweiten, in F i g. 2 schräg von links unten nach rechts oben verlaufenden
Punktereihe
entsprechen. Dieser Vorgang wiederholt sich für alle weiteren Multiplexer 80' und
alle weiteren jeweils als Startimpuls dienenden Impulse 42'.
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In F i g. 5 unten ist mit gestrichelten Linien ein weiteres Ausführungsbeispiel
für einen festverdrahteten Rechner dargestellt, der an Stelle des Speichers 26 mit
einem Festspeicher 26' arbeitet. In diesem Festspeicher 26' ist eine Signalimpulsfolge
40' fest gespeichert, die bei einer bestimmten Geschwindigkeit des Zuges 2 aufgenommen
worden ist. Weicht die Geschwindigkeit des Zuges 2 von der Geschwindigkeit ab, bei
der die Signalimpulsfolge 40' aufgenommen worden ist, dann muß die Speicherimpulsfolge
modifiziert, d. h. gedehnt oder zusammengedrückt, werden. Eine derartige Modifizierung
der Speicherimpulsfolge kann elektronisch dadurch geschehen, daß mit Hilfe einer
absoluten Zeitbasis (Echtzeituhr) durch einen Taktgeber mehr bzw. weniger Zeittakte
auf einen Impulsabstand gegeben werden als bei der Geschwindigkeit, bei der die
Signalimpulsfolge 40' aufgenommen worden ist. Ein Maß dafür, wie stark sich die
jeweilige Geschwindigkeit von der Geschwindigkeit unterscheidet, bei der die Signalimpulsfolge
40' aufgenommen worden ist, liefert ein Vergleich der jeweiligen Geschwindigkeitsinformation
130 (wie bei Fig.S bereits oben beschrieben) mit der Norm-Geschwindigkeitsinformation,
die von der Einspeicherung der Signalimpulsfolge 40' vorhanden ist.
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An Hand von F i g. 6 wird ein weiterer festverdrahteter Rechner 20
am Beispiel zweier Lichtquellen 10 beschrieben. Der Rechner 20 weist so viele Speicher
26 auf, wie Lichtquellen 10 vorhanden sind. Diese Speicher 26 sind einfache Durchgangsspeicher
bzw. Schieberegister systeme und werden alle gleichzeitig mit der durch einen Rasterungssensor
6 aufgenommenen Signalimpulsfolge 40 geladen.
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Auf das Beginnsignal 140 hin wird ein einziger Multiplexer 80' im
Takt der Bildabstandstakte 134, die analog wie bei F i g. 5 beschrieben gebildet
sind, durchgeschaltet. Der Multiplexer 80' gibt in jeder Schaltstellung einen Startimpuls
136 an einen der Speicher 26, die daraufhin entladen werden und ihre Speicherimpulsfolge
als Einschaltimpulsfolge 60 abgeben.
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An Hand von Fig.7 wird ein kapazitiver Rasterungssensor 6 genauer
beschrieben. Dieser Rasterungssensor 6 weist einen kapazitiven Aufnehmer 82 auf,
dessen Elektroden 84, 86 durch einen Luftspalt getrennt sind. Der kapazitive Aufnehmer
82 ist mit einem 20-kHz-Oscillator 90 verbunden, der so abgestimmt ist, daß dann,
wenn in der Nähe des kapazitiven Aufnehmers 82 keine Metallflächen sind, keine Verstimmung
des Oszillators auftritt. Passiert nun eine Grenze Fensterfläche 52/Metallfläche
50 den kapazitiven Aufnehmer 82, wird der Oscillator 90 verstimmt, woraus ein Meßimpuls
abgeleitet wird. Dieser Meßimpuls wird in einem Verstärker 92 verstärkt, dann in
einem Demodulator 94 demoduliert und schließlich mittels eines Schmitt-Triggers
in einen schmalen Rechteckimpuls 42 umgewandelt. Eine Folge dieser Impulse 42 bildet
die Signalimpulsfolge 40.
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An Hand von F i g. 8 wird ein induktiver Rasterungssensor 6 näher
erläutert. Dieser Rasterungssensor 6 weist einen induktiven Aufnahmer 98 auf, der
eine Spule 100 und einen darin angeordneten Weicheisenkern
102 besitzt. Dieser induktive
Aufnehmer 98 ist mit einem l-MHz-Oscillator 104 verbunden. Der Oscillator 104 ist
so abgestimmt, daß dann, wenn keine Metallflächen in der näheren Umgebung des induktiven
Aufnehmers 98 sind, keine Verstimmung des Oscillators 104 auftritt. Beim Passieren
von Metallflächen 50 der Untergrundbahn 2 werden die magnetischen Feldlinien der
Spule 100 gestört, so daß infolge der dann auftretenden Verstimmung des Oscillators
104 ein Meßimpuls entsteht. Dieser Meßimpuls wird in einem Verstäker 92 verstärkt,
in einem Demodulator 94 demoduliert und dann in einem Schmitt-Trigger 96 zu einem
schmalen Rechteckimpuls 42 umgewandelt. Mehrere dieser Rechteckimpulse 42 bilden
die Signalimpulsfolge 40.
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Durch vorbeiziehende Fensterflächen 52 wird der Oscillator 104 nicht
verstimmt.
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An Hand von F i g. 9 wird ein optischer Rasterungssensor 6 näher
beschrieben. Dieser Rasterungssensor 6 weist eine Lichtquelle 112 auf, die einen
halbdurchlässigen Spiegel 114 bestrahlt, der die Strahlung etwa senkrecht auf die
Seitenwand 116 des Transportmittels, beispielsweise der Untergrundbahn 2, lenkt.
Von dort wird das Licht, je nachdem, ob eine Glas- oder eine Metallfläche 50 an
dem Rasterungssensor 6 vorbeizieht, durch den halbdurchlässigen Spiegel 114 auf
einen optischen Empfänger 118, beispielsweise eine Fotozelle, mehr oder weniger
stark reflektiert. Der optische Empfänger 118 wird so abgeglichen, daß beim Vorbeiziehen
von Glasflächen 52 am Rasterungssensor 6 keine Meßimpulse entstehen, während beim
Vorbeiziehen von Metallflächen 52 am Rasterungssensor 6 Meßimpulse gebildet- werden.
Diese Meßimpulse werden in einem Verstärker 92 verstärkt und mit einem Schmitt-Trigger
96 in schmale Rechteckimpulse 42 umgewandelt. Mehrere dieser Rechteckimpulse 42
bilden die Signalimpulsfolge 40. - Zwischen der Lichtquelle 112 und dem halbdurchläßigen
Spiegel 114, zwischen dem Spiegel 114 und der Seitenwand 116 sowie zwischen dem
Spiegel 114 und dem optischen Empfänger 118 sind geignete optische Linsen zwischengeschaltet.
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Im Gegensatz zu der in F i g. 1 dargestellten Funktion, bei der bei
Beginn jeder Fensterfläche 52 ein Signalimpuls 42 gebildet wurde, sind die an Hand
der F i g. 7 bis 9 beschriebenen Rasterungssensoren 6 so ausgelegt, daß am Ende
jeder Fensterfläche 52 ein Signalimpuls 42 gebildet wird. Beide Möglichkeiten einer
Auslegung der Rasterungssensoren 6 sind ausführbar; zur Störunterdrückung kann man
ferner zwei antivalente Rasterungssensoren verwenden, von denen der eine auf den
Wechsel Fensterfläche 52/Metallfläche 50 und der andere auf den Wechsel Metallfläche
50/Fensterfläche 52 anspricht.
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Die an Hand der F i g. 7 bis 9 beschriebenen neuartigen Rasterungssensoren
6 sowie nach dem Radarprinzip oder dem Ultraschallprinzip arbeitende Rasterungssensoren
sind auch als Einzelsensoren pro Bilddarstellung verwendbar, d. h. man kann pro
Bilddarstellung und Lichtquelle 10 einen eigenen Sensor verwenden, der nun nicht
mehr als Rasterungssensor arbeitet und eine Signalimpulsfolge 40 an einen Rechner
20 weitergibt. Vielmehr kann man auf diese Weise auf den gesamten Rechner 20 verzichten
und die LichtqueUen 10 jeweils beim Vorbeiziehen einer Fensterfläche 52 an einem
solchen Sensor einschalten.