DE2715117A1

DE2715117A1 - Inductive loop road vehicle detector with automatic adjustment - has controlled counter to modify capacitance of parallel tuned circuit to compensate for e.g. temperature and humidity disturbances

Info

Publication number: DE2715117A1
Application number: DE19772715117
Authority: DE
Inventors: Reinhard Kompart
Original assignee: Fischer and Porter GmbH
Current assignee: Fischer and Porter GmbH
Priority date: 1977-04-05
Filing date: 1977-04-05
Publication date: 1978-10-19

Abstract

An inductive sensing unit is used to modify the frequency of an oscillator when a road vehicle passes through the field. An additional circuit stage ambient disturbances e.g. temperature, humidity etc. The output of a constant frequency oscillator (1) drives a parallel tuned circuit (2) consisting of a capacitor and the inductance of the vehicle detecting loop which is tuned to the oscillator frequency. The phase different between the oscillator and the tuned circuit signals is measured by a phase discriminator (3) whose output is amplified (4). The amplified output is fed to a window discriminator (12) and to an operating circuit (5-9). The window discriminator is via an operating circuit dependent compensation inhibitor (15) and an operating influent cing delay circuit (14) to a digital compensating unit (10). The latter connects discrete capacitors (14) across the timed circuit.

Description

Anordnung zum selbsttätigen Abgleich von FahrzeugdetektorenArrangement for the automatic adjustment of vehicle detectors

Die Erfindung bezieht sich auf eine Anordnung nach dem Oberbegriff des Hauptanspruches. Eine solche Anordnung hat den Sinn, durch Umwelteinflüsse (Temperaturänderungen, Feuchtigkeit u.dgl.) verursachte Verstimmungen eines Fahrzeugdetektors zu erfassen und diesen jeweils auf seinen bestmöglichen Arbeitspunkt abzugleichen.The invention relates to an arrangement according to the preamble of the main claim. Such an arrangement makes sense by environmental influences (temperature changes, Moisture and the like.) Detected detunings caused by a vehicle detector and to adjust this to its best possible working point.

Dadurch wird eine ununterbrochene Betriebsbereitschaft des Gerätes ermöglicht, ohne zwischendurch manuelle Eingriffe vornehmen zu müssen. Fahrzeugdetektoren mit derartigen Schaltungen sind bereits in verschiedenen Ausführungen bekannt.This ensures uninterrupted operational readiness of the device without having to intervene manually. Vehicle detectors with such circuits are already known in various designs.

Eine Anordnung der genannten Art ist aus der DT-OS 20 16 570 bekannt, bei der die in der Straße ausgelegte induktive Straßenschleife (Fahrzeugfühler) die Frequenz eines Oszillators des Fahrzeugdetektors bestimmt. Durch ein in den Bereich der Straßenschleife gelangendes Fahrzeug erhöht sich die Oszillatorfrequenz und fällt auf den ursprünglichen Wert zurück, wenn das Fahrzeug den Schleifenbereich wieder verläßt. Ein Frequenzdiskriminator setzt die Oszillatorfrequenz in eine frequenzproportionale Gleichspannung um, aus der mit einem Verstärker und einem Schwellwertdetektor ein Anwesenheitssignal gewonnen wird, das den Betätigungskreis so beeinflußt, daß z.B. eine Anzeigevorrichtung betätigt wird. Die selbsttätige Beeinflussung des Fahrzeugdetektors im genannten Sinne wird durch eine verzögerte Gegenkopplung des Verstärkers erreicht, der somit als differenzierender Verstärker in folgender Weise arbeitet: Die am Ausgang des Frequenzdiskriminators entstehenden relativ kleinen Spannungsänderungen sind schnell, wenn sie von Fahrzeugen verursacht werden, und langsam, wenn sie von Umwelteinflüssen verursacht werden. Der differenzierende Verstärker verstärkt die schnellen Spannungsänderungen wesentlich stärker als die langsamen, so daß nur die schnellen fahrzeugabhängigen Spannungsänderungen einen als Schmitt-Trigger ausgeführten Schwellwertdetektor umschalten und die Anzeigevorrichtung betätigen. Durch verschiedene Einstellung des Schmitt-Triggers ist dynamischer und statischer Betrieb möglich.An arrangement of the type mentioned is known from DT-OS 20 16 570, in which the inductive road loop laid out in the road (vehicle sensor) the frequency of an oscillator of the vehicle detector is determined. Through an in the When a vehicle arrives near the loop, the oscillator frequency increases and falls back to the original value when the vehicle crosses the loop area leaves again. A frequency discriminator converts the oscillator frequency to a frequency proportional one DC voltage order, from which with an amplifier and a threshold value detector Presence signal is obtained which influences the control circuit so that e.g. a display device is actuated. The automatic influencing of the vehicle detector in the sense mentioned is achieved by a delayed negative feedback of the amplifier, which thus works as a differentiating amplifier in the following way: The one at the output of the frequency discriminator are relatively small voltage changes fast if caused by vehicles and slow if caused by environmental influences caused will. The differentiating amplifier amplifies the rapid voltage changes much stronger than the slow ones, so that only the fast ones are vehicle-dependent Voltage changes switch over a threshold value detector designed as a Schmitt trigger and operate the display device. By different settings of the Schmitt trigger dynamic and static operation is possible.

Bei einem Fahrzeugdetektor entsprechend der DT-OS 15 74 079 wird die Straßenschleife über einen Impedanzwandler und eine Treiberstufe von einem spannungsgesteuerten Multivibrator gespeist. Der vom Multivibrator gespeiste Teil des Impedanzwandlers bildet mit einer Kapazität einen Parallelschwingkreis, auf den die Oszillatorfrequenz über eine mit Verzögerung arbeitende automatische Frequenzregelung abgestimmt ist. Das Signal wird dabei aus der Amplitude der Schwingkreisspannung gewonnen, die sich sowohl durch Fahrzeugeinwirkung als auch durch Umwelteinflüsse ändert.With a vehicle detector according to DT-OS 15 74 079, the Road loop via an impedance converter and a driver stage from a voltage controlled Multivibrator powered. The part of the impedance converter fed by the multivibrator forms a parallel resonant circuit with a capacitance, on which the oscillator frequency is tuned via an automatic frequency control operating with a delay. The signal is obtained from the amplitude of the resonant circuit voltage, which is changes both by vehicle impact and by environmental influences.

Bei schnellen fahrzeugabhängigen Änderungen ist die verzögerte Frequenzregelung zu langsam, so daß ein nachfolgender Schwellwertschalter ein Signal erzeugt, wogegen bei langsamen Änderungen durch Umwelteinflüsse die verzögerte Frequenzregelung schnell genug abgleichen kann.The delayed frequency control is used for rapid vehicle-dependent changes too slow, so that a subsequent threshold switch generates a signal, whereas in the case of slow changes due to environmental influences, the delayed frequency control is fast can match enough.

Die bekannten Fahrzeugdetektoren sind relativ unempfindlich und arbeiten mit veränderlicher Frequenz, was die Gefahr von Interferenzstörungen bei mehreren nebeneinander installierten Anordnungen erhöht. Weiterhin ist die Anwesenheitserfassung von Fahrzeugen zeitlich begrenzt, insbesondere dann, wenn das betreffende Fahrzeug nur ein relativ kleines Signal erzeugt.The known vehicle detectors are relatively insensitive and work with variable frequency, which increases the risk of interference in several side by side installed arrangements increased. There is also the presence detection of vehicles for a limited time, especially if the vehicle in question only generates a relatively small signal.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, einen Fahrzeugdetektor der eingangs genannten Art zu schaffen, der durch selbattätigen Abgleich die besagten Umwelteinflüsse kompensiert und sich an die Induktivität der Straßenschleife anpaßt, der die Anwesenheit von Fahrzeugen unbegrenzt lange erfassen kann, der eine höhere Empfindlichkeit aufweist und der mit konstanten Frequenzen arbeitet, um eine bessere Störsicherheit zu erreichen.The invention is based on the object of a vehicle detector to create the type mentioned at the beginning, the said Compensates for environmental influences and adapts to the inductance of the road loop, that can record the presence of vehicles indefinitely, the higher one Sensitivity and which works with constant frequencies for a better To achieve interference immunity.

Die Lösun der Aufgabe gelingt nunmehr durch Manahme nach den Kennzeichen des Hauptanspruches.The task can now be solved by working according to the characteristics of the main claim.

Es sind zwar Fahrzeugdetektoren mit Phasenwinkelauswertung bekannt, jedoch ohne Abgleich, da es mit den bekannten Maßnahmen bisher nicht gelungen ist, einen Fahrzeugdetektor mit Phasenwinkelauswertung und feststehender Oszillatorfrequenz mit automatischem Abgleich zu versehen. Die Schwierigkeit liegt darin, daß der wegen der konstanten Frequenz des Oszillators notwendige selbsttätige Abgleich des fahrzeugempfindlichen Parallelschwing kreises eine durch ein zu bildendes Signal in einem genügend großen Bereich veränderbare Induktivität oder Kapazität erfordert und ein notwendiges Signal nicht gebildet werden konnte.Vehicle detectors with phase angle evaluation are known, but without comparison, as the known measures have not yet succeeded a vehicle detector with phase angle evaluation and a fixed oscillator frequency to be provided with automatic comparison. The difficulty lies in the fact that the the constant frequency of the oscillator necessary automatic adjustment of the vehicle-sensitive Parallel oscillation circle one through a signal to be formed in a sufficiently large Range of changeable inductance or capacitance requires and a necessary signal could not be formed.

Die Erfindung ist mit einem Ausführungsbeispiel anhand eines Blockschaltbildes nachfolgend näher erläutert.The invention is based on an embodiment using a block diagram explained in more detail below.

Ein frequenzstabiler Oszillator 1, der durch entsprechend gewählte Quarze auf Frequenzen zwischen 70 und 95 kJiz stabilisiert ist, betreibt einen auf die Oszillatorfrequenz abgestimmten Parallelschwingkreis 2, der aus einer Kapazität und einer als Straßenschleife verlegten Induktivität besteht. Ein in den Einflußbereich der Straßenschleife gelangtes Fahrzeug vermindert deren Spulengüte und dämpft den Parallelschwingkreis, wodurch sich Phasenlage und Spannung im Parallelschwingkreis verändern. Ein Phasendiskriminator 3 mißt den Phasenwinkel zwischen Oszillator 1 und Parallelschwingkreis 2 und gibt ausgangsseitig eine dem Phasenwinkel entsprechende Gleichspannung auf einen Signalverstärker 4. Die verstärkte Gleichspannung wird zum einen einem nachfolgend noch näher erläuterten Fensterdiskriminator 12 und zum anderen über ein Differenzierglied 5 als Signalspannungsänderung einem Schmitt-Trigger 6 mit bestimmten Ansprechschwellwert zugeführt. Der Ansprechschwellwert des Schmitt-Triggers 6 ist so eingestellt, daß nur bei fahrzeugabhängiger Verstimmung des Parallelschwingkreises Spannungsänderungen mit ausreichender Steilheit für das Ansprechen des Schmitt-Triggers auftreten. Der Ansprechgrenzwert der Steilheit hängt dabei von der Zeitkonstante des Differenziergliedes 5 (etwa 1 Sek.) und von der Hysterese des Schmitt-Triggers 6 ab, die im Bereich von 100:1 veränderbar ist. Von diesem Bereich hängt die Empfindlichkeit des Fahrzeugdetektors ab. Solange kein ausreichend steiles Signal am Schmitt-Trigger 6 anliegt, befindet sich dessen Ausgang auf Nullpotential, so daß ein direkt oder über ein Zeitglied 7 mit dem Ausgang verbundener Impulsverstärker 8 mit nachgeordnetem Relais 9 nicht betätigt wird.A frequency-stable oscillator 1, which is selected by appropriately Crystals stabilized at frequencies between 70 and 95 kJiz powers you up the oscillator frequency tuned parallel resonant circuit 2, which consists of a capacitance and an inductance laid as a road loop. One in the sphere of influence The vehicle that has passed the loop reduces its coil quality and dampens the Parallel resonant circuit, whereby the phase position and voltage in the parallel resonant circuit change. A phase discriminator 3 measures the phase angle between oscillator 1 and parallel resonant circuit 2 and outputs a phase angle corresponding to the output DC voltage to a signal amplifier 4. The amplified DC voltage is on the one hand a window discriminator 12, which will be explained in more detail below, and on the other hand other a Schmitt trigger via a differentiator 5 as a signal voltage change 6 supplied with a certain response threshold. The response threshold of the Schmitt trigger 6 is set so that only with vehicle-dependent detuning of the parallel resonant circuit Voltage changes with sufficient steepness for the Schmitt trigger to respond appear. The response limit value of the slope depends on the time constant of the differentiator 5 (about 1 sec.) And the hysteresis of the Schmitt trigger 6, which can be changed in the range of 100: 1. From this area depends on the sensitivity of the vehicle detector. As long as not a sufficiently steep one Signal is present at Schmitt trigger 6, its output is at zero potential, so that a pulse amplifier connected directly or via a timing element 7 to the output 8 with downstream relay 9 is not actuated.

Sobald der Parallelschwingkreis 2 durch ein Fahrzeug verstimmt wird, erscheint am Eingang des Schmitt-Triggers 6 ein dessen unteren Schwellwert unterschreitendes Signal und kippt ihn in die Arbeitslage. Dort verbleibt er so lange, bis das Fahrzeug die Straßenschleife wieder verläßt und dadurch am Eingang des Schmitt-Triggers 6 ein dessen oberen Schwellwert übersteigendes Signal erscheint, welches ihn wieder in die Ruhelage kippt.As soon as the parallel resonant circuit 2 is detuned by a vehicle, appears at the input of the Schmitt trigger 6, which falls below its lower threshold value Signal and tilts it into the working position. There he remains until the vehicle leaves the street loop again and thereby at the entrance of the Schmitt trigger 6 a signal that exceeds its upper threshold value appears, which signals it again tilts into the rest position.

Vom Ausgang des Schmitt-Triggers 6 wird das Relais 9 angesteuert, das bei Betriebsart "Anwesenheit" (Zeitglied 7 ausgeschaltet), genau so lange in der Arbeitslage bleibt wie der Schmitt-Trigger 6.The relay 9 is controlled by the output of the Schmitt trigger 6, that in "presence" mode (timer 7 switched off) for exactly as long in the working position remains like the Schmitt trigger 6.

Bei der Betriebsart "Zählen" ist das Zeitglied 7 in den Steuerkreis eingeschaltet und hält den Impuls für das Relais 9 unabhängig von der Anwesenheitsdauer des Fahrzeugs in der Straßenschleife für eine bestimmte Zeitdauer (150 msec) fest.In the "counting" operating mode, the timer 7 is in the control circuit switched on and keeps the pulse for the relay 9 regardless of the duration of presence of the vehicle in the loop for a certain period of time (150 msec).

Der genaue Abgleich des Parallelschwingkreises 2 zur Beseitigung der Einflüsse umweltabhängiger Verstimmung ist für das exakte und sichere Erfassen von Fahrzeugen in der Straßenschleife notwendig.The exact adjustment of the parallel resonant circuit 2 to eliminate the Influences of environment-dependent detuning is necessary for the exact and safe detection of Vehicles in the road loop necessary.

Zum Abgleich des Parallelschwingkreises 2 werden diesem in entsprechender Weise bemessene Abgleichkondensatoren durch steuerbare Schaltmittel zu- und abgeschaltet, bis am Ausgang des Signalverstärkers 4 eine dem maximalen Abgleich entsprechende Signalgleichspannung auftritt.To adjust the parallel resonant circuit 2, this will be in corresponding Wisely sized balancing capacitors switched on and off by controllable switching means, until at the output of the signal amplifier 4 a corresponding to the maximum adjustment DC signal voltage occurs.

Damit die als Regelkreis arbeitende Abgleichautomatik nicht auf fahrzeugabhängige Verstimmungen des Parallelschwingkreises 2 ansprechen kann, wird die Steilheit der Spannungsänderung als Kriterium benutzt, in dem Sinne, daß bei Auftreten eines den Schmitt-Trigger 6 betätigenden Signals für dessen Dauer die Abgleichautomatik unwirksam gemacht und der Zustand der Abgleichautomatik vor Beginn des betreffenden Signals festgehalten wird.So that the automatic adjustment, which works as a control circuit, does not relate to the vehicle-dependent one Detuning of the parallel resonant circuit 2 can address, will the steepness of the voltage change is used as a criterion, in the sense that at Occurrence of the Schmitt trigger 6 actuating signal for the duration of the Automatic adjustment made ineffective and the status of the automatic adjustment before the start of the signal in question is recorded.

Zur technisch und wirtschaftlich besonders vorteilhaften Lösung des Problems wird mit einer digitalen Speicherung des Zustandes der Abgleichautomatik vor Auftreten des den Schmitt-Trigger 6 schaltenden Signals gearbeitet. Die Abgleichautomatik besteht aus einem digitalen Speicher mit einem zwölf-bit Vor- und Rückwärtszähler 10 als digitales Stellglied, der seine Zählimpulse z.B.For the technically and economically particularly advantageous solution of the The problem arises with digital storage of the status of the automatic adjustment worked before the occurrence of the signal switching the Schmitt trigger 6. The automatic adjustment consists of a digital memory with a twelve-bit up and down counter 10 as a digital actuator, which its counting pulses e.g.

von 10 Hz von einem Impulsgenerator 11 erhält, und einer vom Zähler betätigten Abgleichkondensatoranordnung 13 mit binär abgestuften, dem Parallelschwingkreis 2 einzeln oder zu mehreren parallelschaltbaren zwölf Kondensatoren. Mit dieser Anordnung kann die Kapazität des Parallelschwingkreises 2 mit einer stufenweisen Auflösung von 50 pF zwischen 4,7 nF und 145 nF variiert werden, welcher bereich ausweich=, w; bei einer SchleiIeninduktivitst zwischen 50/uH und 500 um den Parallelschwingkreis 2 auf sechs verschiedene Oszillatorfrequenzen zwischen 70 kHz und 95 kHz abzugleichen.of 10 Hz from a pulse generator 11, and one from the counter actuated adjustment capacitor arrangement 13 with binary graded, the parallel resonant circuit 2 individually or in a number of twelve capacitors that can be connected in parallel. With this arrangement can increase the capacity of the parallel resonant circuit 2 with a gradual resolution can be varied from 50 pF between 4.7 nF and 145 nF, which range is evasive =, w; with a loop inductivity between 50 / uH and 500 around the parallel resonant circuit 2 to six different oscillator frequencies between 70 kHz and 95 kHz.

Der Start-Stop-Eingang I des Zählers 10 ist über eine Verzögerungsschaltung 14 und eine Abgleichsperre 15 mit dem Ausgang A des besagten Fensterdiskriminators 12 verbunden. Der Ausgang A gibt an, ob die Signalgleichspannung am Signalverstärker 4 innerhalb oder außerhalb eines bestimmten Spannungsbereiches (Fenster) des Fensterdiskriminators 12 liegt. Die als logische UND-Verknüpfung aufgebaute Abgleichsperre 15 verhindert bei fahrzeugabhängiger Verstimmung des Parallelschwingkreises 2, d.h. bei Auftreten von den Schmitt-Trigger 6 schaltenden Signalspannungen, eine Betätigung des Zählers 10.The start-stop input I of the counter 10 is via a delay circuit 14 and a calibration lock 15 with the output A of said window discriminator 12 connected. Output A indicates whether the DC signal voltage at the signal amplifier 4 inside or outside a certain voltage range (window) of the window discriminator 12 lies. The calibration lock 15, built up as a logical AND link, prevents in the case of vehicle-dependent detuning of the parallel resonant circuit 2, i.e. when it occurs from the Schmitt trigger 6 switching signal voltages, an actuation of the counter 10.

Die Verzögerungsschaltung 14 verzögert jeden Start der Abgleichautomatik um etwa drei Sekunden und verhindert Fehlbetätigungen bei langsam über die Straßenschleife fahrenden Fahrzeugen. Bei langsam fahrenden Fahrzeugen tritt eine Signalspannungsänderung mit entsprechend geringer Steilheit auf, die sich mit verringerter Geschwindigkeit dem Ansprechschwellwert des Schmitt-Triggers 6 nähert, so daß der Zeitabstand zwischen Beginn der Spannungsänderung und Ansprechen des Schmitt-Triggers größer wird, wodurch die Signalspannung aus dem überwachten Spannungsbereich (Fenster) des Fensterdiskriminators 12 herauswandern und einen unelwünschten Abgleich einleiten wird, bevor die verspätet eintreffende schaltende Spannungsänderung die Abgleichautomatik sperren könnte, wenn die Verzögerungsschaltung 14 nicht den Start der Abgleichautomatik ausreichend, z.B. um etwa drei Sekunden, verzögern wurde.The delay circuit 14 delays each start of the automatic adjustment by about three seconds and prevents incorrect actuation when slowly crossing the road loop moving vehicles. at Slowly moving vehicles enter Signal voltage change with a correspondingly low slope, which decreases with Speed approaches the response threshold of the Schmitt trigger 6, so that the Time interval between the start of the voltage change and response of the Schmitt trigger increases, causing the signal voltage to move out of the monitored voltage range (window) of the window discriminator 12 wander out and initiate an undesired comparison the automatic adjustment function is activated before the delayed switching voltage change could lock if the delay circuit 14 does not start the automatic adjustment was delayed sufficiently, e.g. by about three seconds.

GJeicIzeitig mit dem Start der Abgleichautomatik wird die aus zwei Schalttransistoren gebildete Signalsperre 16 betätigt. Sie hält den Schititt-Trigger 6 in seiner Ruhelage fest, solange der Abgleichvorgang dauert. Ohne diese Maßnahme würde die durch den Atgleiclz verursachte Signalspannungsänderung eine Fahrzeugfehlerkennung hervorrufen.At the same time as the start of the automatic adjustment, there will be two Signal lock 16 formed by switching transistors is actuated. She holds the Schititt trigger 6 in its rest position as long as the adjustment process lasts. Without this measure the signal voltage change caused by the equilibrium would be a vehicle error detection cause.

Die Stopaignale für die Beendigung des Abgleichs werden unverzögert auf den Zähler 10 gegeben und wirken sich mit etwa 0,3 Sek.The stop aials for the completion of the comparison are instantaneous given to the counter 10 and take effect for about 0.3 seconds.

Verzögerung auf die Beendigung der Signalsperrung des Schmitt-Triggers 6 aus, damit auch bei Beendigung des Abgleichs Fahrzeug-Felllelkennungen vermieden werden.Delay after the completion of the signal blocking of the Schmitt trigger 6, so that vehicle identification codes are also avoided when the comparison is completed will.

Am @egelausgang B des Fensterdiskriminators 12 wird der Pegel angegeben, der zeigt, ob die Signalspannung des Signalverstärkers 4 sici ober- oder Unterhalt des Spannungsbereiches (Fenster) befitidet. Der Pegelausgang B steuert direkt und verzögerungslos den VoJwirts-Stückwärts-lSingang II des Zählers 1(-).The level is indicated at the level output B of the window discriminator 12, which shows whether the signal voltage of the signal amplifier 4 sici above or below of the voltage range (window). The level output B controls and directly without delay the VoJwirts piece-wards input II of counter 1 (-).

Claims

Claims 1. Arrangement for automatic comparison of the effects from relatively slowly changing environmental influences (temperature changes, humidity in the ground and the like) to one that works together with an oscillator and a discriminator inductive road loop of a vehicle detector, which discriminator only if a vehicle is present in the inductive road loop, an actuation circuit controls, on the other hand, a triggering of the operating circuit only when there is a change in environmental influences is prevented by separate means, characterized in that for adjustment the environmental influences and adaptation to the inductance of the road loop on the Resonant circuit of a vehicle detector working with phase angle evaluation Resonant circuit (2) together with its constant-frequency oscillator (1) a phase discriminator (3) controls its phase angle dependent output in addition to the actuation circuit (5 to 9) a window discriminator (12) controls, which is via one of the operating circuit (5, 6) dependent calibration lock (15) and one influencing the operating circuit (5, 6) Delay circuit (14) is connected to a digital actuator (10) which Partial capacities of a capacitor arrangement (13) with the output variable of the phase discriminator Connect the resonant circuit with the corresponding dimensioning for its adjustment 2. Arrangement according to claim 1, characterized in that the window exit (4) of the window discriminator (15) via the calibration lock (15) and the delay circuit (14) with the start-stop input (I) of the actuator (10) and the level output (B) of the window discriminator directly with the forward-backward input (II) of the actuator (10) the delay circuit (14) with a signal lock (16) of a Schmitt trigger (6) and the calibration lock (15) is connected to the output of the trigger.