DE2914137B1 - Einrichtung zur Erfassung des Zieldurchgangs von Teilnehmern eines Rennens - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft eine Einrichtung zur Erfassung des Zieidurchganges von Teilnehmern eines Rennens, bei dem die Teilnehmer jeweils mit einem Sender ausgestattet sind, die mindestens zwei Empfangsantennen am Ziel sowie an die Empfangsantennen angeschlossene Empfänger aufweist.

Die Methoden der elektronischen Zeitmessung erlauben eine sehr genaue Bestimmung von Wettkampfzeiten. Kritisch ist jedoch in vielen Fällen die genaue Erfassung des Zeitpunktes des Zieldurchganges. Der Einsatz einer Lichtschranke, die entlang der Ziellinie verläuft, liefert bei nahezu gleichzeitigem Durchgang mehrerer Teilnehmer lediglich eine Aussage über den Zieldurchgang des ersten Teilnehmers, wenn die Teilnehmer in dichter Folge ins Ziel einlaufen. 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 darüber hinaus den Nachteil, daß die Lichtsender oder die Lichtempfänger verschmutzen können und daß Manipulationen und Störungen seitens Dritter zu befürchten sind.

Es ist ein Wettkampfzeitnahme- und Anzeigesystem bekannt (DE-OS 21 41 001), bei dem im Boden der Rennbahn an der Ziellinie zwei Empfangsantennen angeordnet sind, die aus nebeneinanderliegenden Leiterschleifen bestehen, welche bei einem Autorennen von den Teilnehmern nacheinander überfahren werden. Jeder der Teilnehmer ist mit einem Sender ausgestattet, der eine selektive Kennung aussendet und an die Empfangsantennen sind Empfänger angeschlossen, die selektiv auf die Kennungen der Sender abgestimmt sind. Die Sender erzeugen beim Überfahren der Empfangsantennen in diesen Signale, die ausgewertet werden und nicht nur zur Feststellung des Zieldurchganges, sondern auch zur Identifizierung des betreffenden Teilnehmers führen. Die beim Überfahren in den beiden Antennen nacheinander erzeugten Signale werden summiert. Durch die Summierung entsteht ein Gesamt-Signalverlauf mit drei zeitlich aufeinanderfolgenden Spannungsspitzen. Die Auswertung bzw. Erkennung eines solchen Signalverlaufs mit elektronischen Mitteln zuf exakten Bestimmung des Zieldurchganges ist jedoch schwierig. Zwar erzeugt der Sender eines jeden Rennwagens an den Antennen etwa den gleichen zeitlichen Spannungsverlauf, jedoch können die Amplituden der Kurven bei verschiedenen Zieldurchgängen stark voneinander abweichen. Dies kann beispielsweise daran liegen, daß die Sendeleistungen der einzelnen Sender unterschiedlich sind oder daran, daß die Sender unterschiedliche Abstände von der Fahrbahn haben. Wenn das Zieldurchgangssignal erst erzeugt wird, nachdem eine ordnungsgemäße Folge von drei Spannungsspitzen an den Empfangsantennen festgestellt wurde, dann hat der Rennwagen die Ziellinie bereits passiert, so daß der angezeigte Zeitpunkt des Zieldurchgangs nicht genau mit dem tatsächlichen Zieldurchgang übereinstimmt.

Das bekannte Antennensystem ist darüber hinaus empfindlich gegenüber absichtlich erzeugten Störungen. So ist es beispielsweise möglich, in der Nähe des Antennensystems einen Sender aufzustellen, der einen Signalverlauf mit drei Spannungsspitzen gemäß F i g. 5 erzeugt, um einen Zieldurchgang zu simulieren. Das Empfangssystem würde auch auf einen solchen stationären Sender ansprechen, da es lediglich den Gesamtspannungsverlauf an allen drei Antennen gemeinsam analysiert, aber nicht prüft, ob die Spannungsmaxima an den einzelnen Antennen nacheinander auftreten.

Aufgabe der Erfindung ist es, eine Einrichtung der eingangs genannten Art zu schaffen, die eine sehr schnelle und somit exakte Ermittlung des Zieldurchgangs ermöglicht und gegen Nah- und Fernstörungen dadurch unempfindlich ist, daß sie nur auf bewegte Sender anspricht, nicht aber auf stationäre Sender.

Zur Lösung dieser Aufgabe ist erfindungsgemäß vorgesehen, daß die zwei Empfangsantennen mit im wesentlichen rechtwinklig zueinander verlaufender Richtempfindlichkeit angeordnet sind, und daß ein Zieldurchgangssignal erzeugt wird, wenn das Signal der einen Empfangsantenne oberhalb eines hohen ersten Schwellwertes und das Signal der anderen Empfangsantenne unterhalb eines niedrigen zweiten Schwellwertes liegt.

Das Signal der ersten Empfangsantenne steigt bei Annäherung eines Senders an die Empfangsantenne langsam an, erreicht sein Maximum, wenn der Sender den geringsten Abstand von der Empfangsantenne erreicht hat und klingt danach wieder ab. In der Nähe des Zieldurchganges vor und hinter dem Ziel übersteigt der Signalpegel der ersten Empfangsantenne den ersten

ORIGINAL INSPECTED

Schwellwert Dieser Bereich ist relativ groß und für eine genaue Bestimmung des Zieldurchgangs nicht ausreichend. Die genaue Bestimmung des Zieldurchgangs erfolgt durch die zweite Empfangsantenne, deren Hauptempfangsrichtung rechtwinklig zu derjenigen der ersten Empfangsantenne verläuft. Das Signal, das der Sender eines sich dem Ziel nähernden Teilnehmers an der zweiten Empfangsantenne erzeugt, steigt mit zunehmender Annäherung an, fällt jedoch kurz vor Erreichen des Zieles scharf auf Null ab und steigt nach ι ο dem Überschreiten des Zieles ebenso scharf wieder an, um anschließend abzuklingen. Der plötzliche Abfall dieses Signals während des Zieldurchgangs wird zur genauen Bestimmung des Zeitpunktes des Erreichens des Zieles benutzt. Die Auswertung der Signale .der beiden Empfangsantennen ist mit einfachen technischen Mitteln durchführbar. Hierzu benötigt man lediglich zwei Schwellwertschalter, um festzustellen, ob die beiden Voraussetzungen der UN D-Bedingung erfüllt sind.

Vorzugsweise sind die Empfangsantennen Induktionsschleifen, von denen die eine in einer im wesentlichen horizontalen Ebene und die andere in einer im wesentlichen vertikalen Ebene angeordnet ist. Die Ebenen der Induktionsschleifen können einander jeweils in der Schleifenmitte kreuzen.

Die Wellenlänge der Sendesignale sollte groß gegen die Länge der Schleifen sein, um stehende Wellen an den Induktionsschleifen zu vermeiden.

Die Kennungen der einzelnen Sender bestehen darin, daß jeder Sender eine selektive Frequenz aussendet, auf die die betreffenden Empfänger der Meßeinrichtung abgestimmt sind. Diese Abstimmung kann mit quarzgesteuerten Oszillatoren erfolgen. Durch unterschiedliche Modulationen einer einzigen Sendefrequenz sind aber auch andere Kennungen möglich.

Vorzugsweise sind die Induktionsschleifen im Boden der Rennbahn mit quer zur Bewegungsrichtung der Teilnehmer verlaufenden Hauptachsen versenkt angeordnet Eine solche Anbringung der Empfangsantennen in oder unter dem Boden entlang der Ziellinie vermeidet Störungen der Wettkampfteilnehmer und der Zuschauer. Sie ist optisch überhaupt nicht erkennbar und bewirkt eine hohe Genauigkeit. So hat sich ergeben, daß das Vorhandensein eines Senders in einem Bereich von wenigen Winkelgraden, bezogen auf die durch die gemeinsame Achse der Empfangsantennen hindurchgehenden senkrechten Ebene mit Sicherheit festgestellt werden kann. Das Zieldurchgangssignal wird also genau dann erzeugt, wenn der betreffende Sender sich genau über der Zielgraden befindet, unter der die beiden Empfangsantennen verlegt sind.

Vorzugsweise sind die Induktionsschleifen an einem gemeinsamen Trägerkörper befestigt. Dieser kann ein Rohr sein. Damit wird die erforderliche Formstabilität der beiden Empfangsantennen erreicht, so daß bei Verlegung im Erdboden keine Deformierungen der Induktionsschleifen auftreten können. Zum Schutz gegen Beschädigungen und Deformierungen können die Drähte der Induktionsschleifen auch an der Innenwand des Rohres befestigt werden.

Im folgenden wird unter Bezugnahme auf die Figuren ein bevorzugtes Ausführungsbeispiel der Erfindung näher erläutert

Es zeigt

F i g. 1 eine Prinzipdarstellung der Induktionsschleifen und der an die Induktionsschleifen angeschlossenen Auswerteeänrichtung,

Fig.2 die Verläufe verschiedener Spannungen im Bereich des Zieldurchgangs des Senders eines Wettkampfteilnehmers und

F i g. 3 eine Möglichkeit der Befestigung der Induktionsschleifen an einem Rohr.

Die dargestellte Einrichtung eignet sich insbesondere zur Erfassung des Zieldurchgangs bei Autorennen. Hierbei sind an den einzelnen Rennwagen Sender angebracht, die alle unterschiedliche Frequenzen aussenden. Die Sender sind vorzugsweise unter den Bodenblechen der Rennwagen montiert oder in einen Ausschnitt am Bodenblech eingelassen. Ihre Hauptabstrahlungsrichtung ist senkrecht nach unten. Der Rennwagen bildet eine Abschirmung, die verhindert, daß ein größerer Strahlungsanteil nach oben und zu den Seiten hin ausgesendet wird. Infolge der geringen Bodenfreiheit von Rennwagen befinden sich die Sender sehr nahe am Boden, so daß sie mit geringer Sendeleistung auskommen.

Unterhalb der Ziellinie sind im Boden der Rennbahn die beiden Induktionsschleifen 10, 11 verlegt. In Fig. 1 ist die Fahrtrichtung der Rennwagen mit dem Pfeil 12 bezeichnet. Die Hauptrichtungen der Induktionsschleifen 10 und 11 liegen quer zur Fahrtrichtung 12. Jede Induktionsschleife besteht aus zwei parallelen Leitern 13,14, die an einem Ende durch einen Verbindungsleiter 15 verbunden sind. Die gegenüberliegenden Enden der Leiter 13, 14 werden an die Auswerteeinrichtung angeschlossen.

Die Leiter der ersten Induktionsschleife 10 liegen in einer im wesentlichen horizontalen Ebene, während die Leiter der Induktionsschleife 11 in einer im wesentlichen vertikalen Ebene angeordnet sind. Die Ebenen der beiden Induktionsschleifen kreuzen einander in der Schleifenmitte.

Die Enden der horizontalen Induktionsschleife 10 sind an eine Reihe selektiver Empfänger E\ angeschlossen, von denen in F i g. 1 nur einer dargestellt ist, und die Enden der vertikalen Induktionsschleife 11 sind an eine Reihe von frequenzselektiven Empfängern angeschlossen, von denen in F i g. 1 ebenfalls nur ein Empfänger E₂ dargestellt ist. Jedem Sender bzw. jedem Rennwagen ist ein Empfängerpaar E\, Ez zugeordnet, das auf die Frequenz des betreffenden Senders abgestimmt ist.

In F i g. 2 ist der Spannungsverlauf U_x am Ausgang des Empfängers E\ dargestellt, der sich ergibt, wenn der dem betreffenden Empfängerpaar zugeordnete Rennwagen die Ziellinie überfährt. Man erkennt, daß die Spannung U\ mit zunehmender Annäherung des Rennwagens an die Ziellinie ansteigt, im Zieldurchgang ζ ihren Maximalwert annimmt und anschließend wieder abklingt. Anhand der Spannung U\ ist der genaue Zeitpunkt des Zieldurchgangs nicht ohne weiteres zu ermitteln, weil die Kurve im Bereich des Maximums zu flach ist.

Der Spannungsverlauf U₂ am Ausgang des Empfängers E₂ ist in F i g. 2b dargestellt. Da die Richtcharakteristik der Induktionsschleife 11 hauptsächlich horizontal ist, hat die Spannung U₂ ein erstes Maximum 16, wenn sich der Sender noch vor der Ziellinie befindet, und ein zweites Maximum 17, wenn der Sender bereits hinter der Ziellinie ist. Dazwischen liegt ein starker Einbruch 18, denn wenn der Sender sich genau in der vertikalen Eben der Induktionsschleife 11 befindet, also oberhalb der Ziellinie, wird in der vertikalen Induktionsschleife 11 überhaupt keine Spannung induziert. Die Spannung U₂ fällt daher im genauen Zieldurchgang kurzzeitig scharf auf Null ab.

Dem Empfänger E\ ist eine erste Schwellwertschaltung 19 nachgeschaltet. An dieser ist ein relativ hoher Schwellwert 20 eingestellt. Die Schwellwertschaltung 19 gibt ein Ausgangssignal aus, wenn die Spannung U\ den Schwellwert 20 übersteigt. Wie F i g. 2a zeigt, ist dies in einer gewissen Zeitspanne vor und nach dem Zieldurchgang zder Fall.

Die zweite Schwellwertschaltung 21 ist auf einen relativ niedrigen Schwellwert 22 eingestellt (F i g. 2b). Sie gibt daher immer dann ein »1-Signal« aus, wenn die Spannung Uz diesen Schwellwert übersteigt. Der Schwellwertschaltung 21 ist ein Inverter 23 nachgeschaltet. Die Ausgangssignale des Inverters 23 und der ersten Schwellwertschaltung 19 werden einer UND-Schaltung 24 zugeführt. Diese gibt einen Zieldurchgangsimpuls 25 aus, wenn die folgenden beiden Bedingungen erfüllt sind:

1. Die Spannung U\ der ersten Induktionsschleife 10 übersteigt den Schwellwert 20 und

2. die Spannung U₂ der zweiten Induktionsschleife 11 liegt unterhalb des niedrigen Schwellwertes 22.

Diese beiden Bedingungen sind nur während des genauen Zieldurchgangs zerfüllt.

Man erkennt, daß die hohe Richtungsempfindlichkeit der vertikalen Induktionsschleife 11 ausgenutzt wird, um den genauen Zieldurchgang ζ zu bestimmen, während die erste Induktionsschleife 10 dazu benutzt wird, den größeren Zeitbereich abzugrenzen, in dem ein Zieldurchgangssignal 25 möglich ist.

Fig.3 zeigt eine Realisierungsform der Induktionsschleifen 10, 11. Diese sind an der Innenwand eines Kunststoffrohres 26 befestigt, und zwar so, daß die beiden Induktionsschleifen 10 und 11 senkrecht zueinander verlaufen. Durch das Rohr 26 sind die Induktionsschleifen vor Beschädigungen und Verformungen geschützt Das Rohr 26 kann mit horizontaler Rohrachse quer zur Fahrbahn in den Boden eingelassen bzw. versenkt werden.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

Claims (6)

Patentansprüche:

1. Einrichtung zur Erfassung des Zieldurchganges von Teilnehmern eines Rennens, bei dem die Teilnehmer jeweils mit einem Sender ausgestattet sind, die mindestens zwei Empfangsantennen am Ziel sowie an die Empfangsantennen angeschlossene Empfänger aufweist, dadurch gekennzeichnet,

— daß die zwei Empfangsantennen (10, 11) mit im wesentlichen rechtwinklig zueinander verlaufender Richtempfindlichkeit angeordnet sind,

— und daß ein Zieldurchgangssignal (25) erzeugt wird, wenn das Signal (U\) der einen Empfangsantenne (10) oberhalb eines hohen ersten Schwellwertes (20) und das Signal (L^) der anderen Empfangsantenne (11) unterhalb eines niedrigen zweiten Schwellwertes (22) liegt.

2. Einrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Empfangsantennen Induktionsschleifen (10,11) sind, von denen die eine in einer im wesentlichen horizontalen Ebene und die andere in einer im wesentlichen vertikalen Ebene angeordnet ist.

3. Einrichtung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Induktionsschleifen (10, 11) einander jeweils in der Schleifenmitte kreuzen.

4. Einrichtung nach Anspruch 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Induktionsschleifen (10,11) im Boden der Rennbahn mit quer zur Bewegungsrichtung der Teilnehmer verlaufenden Hauptachsen versenkt angeordnet sind.

5. Einrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Induktionsschleifen (10, 11) an einem gemeinsamen Trägerkörper befestigt sind.

6. Einrichtung nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß der Trägerkörper ein Rohr (26) ist.