DE2914114A1

DE2914114A1 - Einrichtung zur erfassung des zieldurchgangs von teilnehmern eines rennens

Info

Publication number: DE2914114A1
Application number: DE19792914114
Authority: DE
Inventors: Hanno Dr Ing Blackert; Winfried Dr Med Hermanns; Heinz Prof Dr Rer Nat Lueg; Dirk Dipl Ing Wimmenauer
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 1979-04-07
Filing date: 1979-04-07
Publication date: 1980-10-16
Also published as: EP0016918A1; US4274076A

Description

VON KREISLER SCHÖNWALD EISHOLD FUES VON KREISLER KELLER SELTIhSG WERNER

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ν.

PATENTANWÄLTE Anmelderin: ^Dr>lng·^{von Kreisler} ^f ¹⁹⁷³

Dr.-Ing. K. Schönwald, Köln

Dr. Hermanns GmbH., Dr.-Ing. K. W. Eishold, Bad Soden

Hauptstraße 3-7 Dr. J. F. Fues, Köln

5 100 Aachen Dipl.-Chem. Alek von Kreisler, Köln

Dipl.-Chem. Carola Keller, Köln Dipl.-Ing. G. Selting, Köln Dr. H.-K. Werner, Köln

Sg/kh

DEICHMANNHAUS AM HAUPTBAHNHOF

D-5000 KÖLN 1

6. 4. 1979

Einrichtung zur Erfassung des Zieldurchgangs von Teilnehmern eines Rennens. (I)

Die Erfindung betrifft eine Einrichtung zur Erfassung des Zieldurchgangs von Teilnehmern eines Rennens.

Die Methoden der elektronischen Zeitmessung erlauben eine sehr genaue Bestimmung von Wettkampfzeiten.

Kritisch ist jedoch in vielen Fällen die genaue Erfassung des Zeitpunkts des Zieldurchgangs. Dies ist insbesondere dann der Fall, wenn mehrere Teilnehmer das Rennen gleichzeitig bestreiten, v/ie es insbesondere bei Autorennen geschieht. Hier kann es vorkommen, daß mehrere Teilnehmer mit geringen Abständen einander überlappend durchs Ziel gehen, so daß nicht ohne weiteres festgestellt werden kann, welcher Zieldurchgang welchem Teilnehmer zuzuordnen ist. Der genaue Zieldurchgang läßt sich zwar letztlich durch ein Zielfoto bestimmen, jedoch erfordert dessen Auswertung einige Zeit. Der Einsatz einer Lichtschranke, die entlang der Ziellinie verläuft, liefert bei nahezu

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Telefon: (0221) 13 1041 · Telex: 8882307 dopo 6 ■ Telegramm: Dompotent Köln

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gleichzeitigem Durchgang mehrerer Teilnehmer lediglich eine Aussage über den Zieldurchgang des ersten Teilnehmers. Werden dagegen Lichtschranken senkrecht zur Rennbahn installiert, so ist am Ziel der Aufbau einer die Rennstrecke überspannenden Brücke erforderlich. Bei Autorennen stellt eine solche Brücke eine Gefährdung der Teilnehmer und eine Sichtbehinderung der Zuschauer dar. Lichtschranken haben darüberhinaus den Nachteil, daß die Lichtsender oder die Lichtempfänger verschmutzen können, und daß Manipulationen und Störungen seitens Dritter zu befürchten sind.

Aufgabe der Erfindung ist es, eine Einrichtung der eingangs genannten Art zu schaffen, die eine exakte Bestimmung des Zieldurchgangs der Teilnehmer eines Rennens auch dann gestattet, wenn der Zieleinlauf nahezu gleichzeitig erfolgt und die Störungen und Manipulationen durch Dritte praktisch ausschließt.

Zur Lösung dieser Aufgabe ist erfindungsgemäß vorgesehen, daß die Teilnehmer mit Sendern ausgestattet sind, die selektive Kennungen aussenden, daß am Ziel mindestens zwei Empfangsantennen in Bahnrichtung hintereinander angeordnet und an Empfänger angeschlossen sind, die selektiv auf die Kennungen der Sender abgestimmt-sind, und daß jedem Empfänger eine Auswerteeinrichtung nachgeschaltet ist, die den Übergang der Sendesignale von der ersten zur zweiten Empfangsantenne feststellt und daraufhin ein Zieldurchgangssignal ausgibt.

Dadurch, daß den Teilnehmern selektive Sender und Empfänger zugeordnet sind, ist der Zieldurchgang eines jeden Teilnehmers separat zu ermitteln. Beim Zieldurchgang

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gelangt der Sender des betreffenden Teilnehmers zuerst in den Empfangsbereich der ersten Empfangsantenne und anschließend in den Empfangsbereich der zweiten Empfangsantenne. Dadurch, daß der ÜBergang ermittelt und ausgewertet wird, wird die Wirkung homogener elektromagnetischer Felder ausgeschaltet, denn solche homogenen Felder erregen "beide Empfangsantennen gleichzeitig mit gleicher Intensität, so daß ein Übergang nicht zu verzeichnen ist. Stationäre Störsender oder in der Nähe der Rennbahn befindliche Sendeeinrichtungen können auch dann nicht zur Erzeugung eines Zieldurchgangssignales führen, wenn sie mit der Kennung des betreffenden Teilnehmers ausgestattet sind. Auf diese Weise wird ein hohes Maß an Sicherheit erzielt. Die Kennung kann beispielsweise durch Frequenzselektivität erreicht werden, indem die Sender, mit denen die Teilnehmer ausgestattet sind, unterschiedliche Frequenzen aussenden und die an die Empfangsantennen angeschlossenen Empfänger selektiv jeweils auf eine der Sendefrequenzen abgestimmt sind. Alternativ sind auch andere Arten von Kennungen möglich. Beispielsweise können alle Sender auf einer einzigen Frequenz arbeiten, die jedoch bei jedem Sender mit einer anderen Frequenz moduliert ist. In diesem Fall ist nur ein einziger Empfänger erforderlich, dem jedoch selektive Auswerteeinrichtungen nachgeschaltet sein müssen. Auch unterschiedliche Impulstaktungen einer einzigen Sendefrequenz sind möglich.

Vorzugsweise sind die Empfangsantennen im Boden verlegte Induktionsschleifen. Solche Induktionsschleifen lassen sich in geringer Tiefe verlegen und bilden keine Behinderungen am Ziel. Bei Autorennen können die Sender

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an den Bodenblechen der Fahrzeuge befestigt oder in ein Loch des Bodenbleches eingelassen sein. Die Sender haben dabei einen geringen Abstand von der Fahrbahn und sind nach oben durch das Bodenblech bzw. die Fahrzeugkarosserie abgeschirmt. Wegen des geringen BodenabStandes kommen sie mit einer kleinen Sendeleistung aus. Der Boden wirkt als Sumpf für die ausgesandte Strahlung, die somit keine Funkstörungen verursachen kann. Der Abstand der beiden Induktionsschleifen sollte in der Größenordnung des Bodenabstandes der Sender liegen. Bei der geringen Bodenfreiheit von Rennwagen liegen die Empfangsantennen bzw. die Induktionsschleifen somit sehr nahe nebeneinander, so daß eine sehr genaue Zieldurchgangsbestimmung möglich ist, wie sie bei der hohen Geschwindigkeit von Rennwagen erforderlich ist.

Vorzugsweise sind die Empfangsantennen zur Differenzbildung ihrer Signale gegensinnig miteinander gekoppelt. Bei Annäherung eines Senders wird in der ersten Empfangsantenne beispielsweise ein positives Signal erzeugt, dessen Amplitude nach dem überfahren der ersten Empfangsantenne wieder abnimmt, anschließend durch Null geht und beim Überfahren der zweiten Empfangsantenne negativ wird. Der Null-Durchgang des Differenzsignals ist mit elektronischen Mitteln sehr exakt zu bestimmen.

Zur Bestimmung des Null-Durchgangs kann eine Einrichtung zur Gleichrichtung des Differenzsignals der beiden Empfangsantennen vorgesehen sein. Das gleichgerichtete Differenzsignal wird über eine Impulsformerstufe einer Differenziereinrichtung zugeführt, die eine der beiden

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in der Nähe des Null-Durcligangs des Differenzsignals erzeugten Impulsflanken selektiert und daraus ein Zieldurchgangssignal erzeugt. Dabei steht es frei, die erste oder die zweite Impulsflanke für die Be-Stimmung des Null-Durchgangs zu wählen. Da beide Impulsflanken sehr nahe beieinander liegen, hat die Entscheidung, welche der beiden Impulsflanken für die Auswertung ausgewählt wird, auf die Genauigkeit des Meßergebnisses praktisch keinen Einfluß.

Um zu vermeiden, daß durch Störimpulse ein Zieldurchgang simuliert wird, kann dar Impulsformerstufe ein Zeitglied nachgeschaltet sein, dessen Laufdauer größer ist als die Dauer der gleichgerichteten Differenzsignale und das gemeinsam mit dem Ausgangssignal der Differenziereinrichtung einer UND-Schaltung zugeführt wird. Damit ist sichergestellt, daß das Signal der Differenziereinrichtung nur dann ausgewertet wird, wenn das Zeitglied zuvor durch die Erregung der ersten Empfangsantenne in Lauf gesetzt worden ist.

Die Induktionsschleifen können sehr nahe nebeneinander angeordnet sein und beispielsweise eine gemeinsame Mittelleitung aufweisen. In diesem Fall sind für die Realisierung beider Induktionsschleifen nur drei Drähte erforderlich.

Zur Realisierung der gegensinnigen Kopplung können die Induktionsschleifen an gegensinnig gewickelte Primärspulen eines Übertragers angeschlossen sein.

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Im folgenden werden unter Bezugnahme auf die Figuren einige Ausführungsbeispiele der Erfindung näher erläutert.

Es zeigen:
Figur 1 eine schematische Darstellung einer ersten Ausfuhrungsform der am Zieldurchgang einer Autorennstrecke installierten Einrichtung, Figur 2 ein Blockschaltbild einer Auswerteeinrichtung gemäß Figur 1,

Figur 3 verschiedene Signalverläufe an den Empfangsantennen und in der Auswerteeinrichtung und Figur 4 ein weiteres Ausführungsbeispiel der Verkopplung der Empfangsantennen.

Gemäß Figur 1 sind zwei Induktionsschleifen "IO und 11 am Zieldurchgang in den Boden einer Rennstrecke eingelassen. Die Fahrtrichtung der Rennwagen ist mit dem Pfeil 12 bezeichnet. Die Induktionsspulen bestehen jeweils aus zwei quer über die Fahrbahn verlaufenden parallelen Drähten 13, 14, die an einem Ende durch einen Verbindungsdraht 15 miteinander verbunden sind. Die Drähte 13 und 14 liegen sämtlich in einer (horizontalen) Ebene. Die Drähte 13 der Induktionsspulen 10 und 11 sind, bezogen auf die Drähte 14, in Fahrtrichtung jeweils vorne angeordnet. Die freien Enden der Drähte 14 sind untereinander durch einen Verbindungsdraht 16 verbunden, so daß die Induktionsspulen 10 und 11 gegensinnig geschaltet sind. Die freien Enden der Drähte 13 sind an die

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Eingangsanschlüsse eines Verstärkers 17 angeschlossen. Der Ausgang des Verstärkers 17 ist an zahlreiche selektive Empfänger E- bis E. angeschlossen. Jeder der Empfänger ist auf die Sendefrequenz eines der an den. Rennwagen befestigten frequenzselektiven Sender (nicht dargestellt) abgestimmt. Diese Abstimmung erfolgt in bekannter Weise mit quarzgesteuerten Oszillatoren. Zur Vermeidung stehender Wellen an den Induktionsschleifen 10, 11 sollte die Wellenlänge groß gegen die Breite der Rennbahn sein.

Wenn ein mit einem Sender 18 ausgestatteter Rennwagen die Induktionsschleifen 10, 11 in Richtung des Pfeiles 12 überfährt, entsteht an den freien Enden der Induktionsschleife 10 der in Figur 3b dargestellte zeitliche Verlauf einer Spannung U-. An den freien Enden der Induktionsschleife 11 entsteht der in Figur 3 c dargestellte zeitliche Spannungsverlauf IU. Die Spannungen U- und U~ steigen bei Annäherung des Senders 18, erreichen ihren Höhepunkt, wenn der Sender 18 sich in der Mitte der jeweiligen Induktionsschleife befindet und klingen anschließend wieder ab.

Dadurch, daß die Induktionsschleife 11 in Bezug auf die Induktionsschleife 10 umgekehrt gepolt ist, entsteht am Eingang des Verstärkers 17 der in Figur 3d ■ dargestellte Spannungsverlauf U-,, der der Differenz der Spannungen U. und U₂ entspricht.

In den den Empfängern E- ... E. nachgeschalteten Auswerteeinheiten A- ... A. werden die Spannungsverläufe

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U^ der einzelnen Empfänger verarbeitet. In Figur 2 ist eine dieser AuswerteeJnheiten als Blockschaltbild dargestellt.

Der positive Anteil des Signals U, wird über einen Zwei-'5 weggleichrichter 19 einer Impulsformerstufe 20 zugeführt. Diese hat die Funktion einer Schwellwertschaltung, d.h. sie erzeugt ein Ausgangssignal "0", wenn das Eingangssignal unterhalb einer Schaltschwelle liegt und ein Ausgangssignal "1", wenn ihr Eingangssignal oberhalb der Schaltschwelle liegt. Das Signal am Ausgang des Zweiweggleichrichters ist in Figur 3d mit U bezeichnet. Es hat ausschließlich positive Amplitudenwerte.

Am Ausgang der Impulsformerstufe 20 entsteht das Impulssignal U., das in Figur 3e dargestellt ist. Es besteht aus zwei längeren Impulsen, die durch eine Impulslücke voneinander getrennt sind. In der Mitte der Impulslücke liegt der Null-Durchgang des Signals U-,.

Das Ausgangssignal der Impulsformerstufe 20 wird zwei Zeitgliedern 24 und 26 zugeführt, die aus monostabilen Kippstufen bestehen können. Das Zeitglied 24 spricht auf die positive Impulsflanke des Signals U· an und hat eine Kippdauer von 200 ms. Das Zeitglied 26 spricht auf die negativen Impulsflanken des Signals U. an und hat eine Kippzeit von 1 με. Die Ausgänge der beiden Zeitglieder 24 und 26 sind in einer UND-Schaltung 25 zusammengefaßt, deren Ausgangssignal einem dritten Zeitglied 27 mit einer Kippdauer von 500 ms zugeführt wird. Am Ausgang des Zeitgliedes 27 entsteht der Zxeldurchgangsimpuls 31, dessen Anstiegsflanke den Zeitpunkt des Zieldurchgangs markiert.

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Das Zeitglied 24 wird durch die Anstiegsflanke 28 der Spannung U. in Gang gesetzt und bereitet die UND-Schaltung 25 vor. Das Durchschalten der UND-Schaltung 25 erfolgt durch das Zeitglied 26, das durch die Rückflanke "der Spannung U. in Gang gesetzt wird. Dies ist der Zeitpunkt der als Ziel-f durchgang angenommen wird.

In Figur 4 ist ein weiteres Ausführungsbeispiel dargestellt, bei dem die beiden Induktionsschleifen 10' und 11' ebenfalls quer zur Fahrtrichtung 12 angeordnet sind, jedoch einen gemeinsamen Mittelleiter 35 haben. Die Enden der aus den Leitern 35 und 36 bestehenden ersten Induktionsschleife 10" sind an eine erste Primärwicklung 38 eines Übertragers 40 angeschlossen. Die Leiter 35 und 37 der zweiten Induktionsschleife 11' sind an die zweite Primärwicklung 39 des Übertragers 40 angeschlossen. Die Wicklungsanfänge der beiden Primärwicklungen 38 und 39 sind in Figur 4 durch Punkte gekennzeichnet. Man erkennt, daß beide Primärwicklungen 38 und 39 gegensinnig gewickelt sind. Dadurch wird die Differenzbildung der Signale der beiden Induktionsschleifen 10' und 11' erreicht, so daß der in Figur 3d dargestellte Ver-' lauf des Differenzsignals U-, entsteht.

Die Sekundärwicklung 41 ist mit dem Eingang des Verstärkers 42 verbunden.

An den Ausgang des Verstärkers 42 ist ein Bandpaß 45 geschaltet, der nur die Frequenzen des interessierenden Frequenzbereiches der Empfänger E₁ ... E₄₀ durch-

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läßt. An den Bandpaß sind_tdie einzelnen selektiven Empfänger E₁ ... E. angeschlossen. Jedem Empfänger ist eine Diode 46 nachgeschaltet und an diese Diode ist die Impulsformerstufe 20 angeschlossen. Die Schaltung hinter der Impuls former stufe 20 entspricht d-em in Figur 2 dargestellten Schaltungsaufbau. Bei dem Ausführungsbeispiel der Figur 4 erfolgt also die Differenzbildung der Signale der Empfangsantennen und die Gleichrichtung durch den übertrager 40.

Es kann unter Umständen zweckmässig sein, eine zweite Empfängergruppe vorzusehen und beispielsweise an die Querdrähte 15 nach Figur 1 anzuschließen, um die Polarität der Differenzspannung zu erkennen. Hierdurch wird eine weitere Erhöhung des Störsicherheit gegenüber Fremdsendern erzielt. Durch die Differenzbildung der beiden Empfangsantennen wird die Verteilung des elektromagnetischen Feldes bzw. dessen zeitliche Änderung infolge der Bewegung des Senders gemessen. Stationäre Sender können daher die Einrichtung nicht beeinflussen und nicht zum Ansprechen bringen.

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Claims

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Ansprüche

Einrichtung zur Erfassung des Zieldurchgangs von Teilnehmern eines Rennens,dadurch gekennzeichnet , daß die Teilnehmer mit Sendern (18) ausgestattet sind, die selektive Kennungen aussenden, daß am Ziel mindestens zwei Empfangsantennen (10, 11) in Bahnrichtung hintereinander angeordnet und an Empfänger (E- ... E- )angeschlossen sind, die selektiv auf die Kennungen der Sender abgestimmt sind, und daß jedem Empfänger eine Auswerteeinrichtung (A) nachgeschaltet ist, die den Übergang der Sendesignale von der ersten zur zweiten Empfangsantenne feststellt und daraufhin ein Zieldurchgangssignal (31) ausgibt.
2. Einrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Empfangsantennen im Boden verlegte Induktionsschleifen (10, 11) sind.
3. Einrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Empfangsantennen (10, 11) zur Differenzbildung ihrer Signale gegensinnig miteinander gekoppelt sind.
4. Einrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gkennzeichnet, daß das gleichgerichtete Differenzsignal U der Empfangsantennen (10, 11) über eine Impulfsformerstufe (20) einem Schaltelement zugeführt wird, das auf eine der beiden in der Nähe des Null-Durchgangs des Differenzsignals U_d erzeugten Impulsflanken anspricht und daraus ein Zieldurchgangssignal erzeugt.

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ORIGINAL INSPECTED

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5. Einrichtung nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß der Impulfsformerstufe (20) ein Zeitglied (24) nachgeschaltet ist, dessen Laufdauer größer ist als die Dauer des gleichgerichteten Differenzsignals U und das gemeinsam mit dem Ausgangssignal des Schaltelementes einer UND-Schaltung (25) zugeführt wird.
6. Einrichtung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Induktionsschleife (10', 11') eine gemeinsame Mittelleitung (35) aufweisen.
7. Einrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Induktionsschleifen (10¹, 11') an gegensinnig gewickelte Primärspulen (38, 39) eines Übertragers (40) angeschlossen sind.

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