DE2948521A1

DE2948521A1 - Optical sensing measurement system - responds to rapid intensity changes and suppresses low change rates using filtering comparator

Info

Publication number: DE2948521A1
Application number: DE19792948521
Authority: DE
Inventors: Hans-Peter 3150 Peine Drieschner
Original assignee: ELMEG Elektro Mechanik GmbH
Current assignee: ELMEG Elektro Mechanik GmbH
Priority date: 1979-12-01
Filing date: 1979-12-01
Publication date: 1981-06-04

Abstract

The optical measurement system i.e. for detecting the presence of a vehicle uses a sensor producing an output signal dependent on the light it receives and operates independently of light source variations caused by obscuring dirt etc. It operates economically and reliably and is easily installed and reacts to system light intensity increases but not to ambient intensity changes. Two varying threshold signals (US1,US2) are dependent on the sensor output signal (USi). One is greater and one less than the sensor signal by a given voltage level. Theshold signal variations faster than a defined rate of change are suppressed by low pass filters (5,6) whose outputs are compared with the sensor signal by comparators (7,8). A sensor light variation is only indicated when the sensor signal exceeds the upper or falls below the lower rate limited threshold.

Description

Lichtschranke Photoelectric barrier

Die Erfindung betrifft eine Lichtschranke mit einem lichtempfindlichen Sensor, der in Abhängigkeit von von ihm empfangener Lichtstrahlung ein Ausgangssignal erzeugt.The invention relates to a light barrier with a light-sensitive Sensor that generates an output signal as a function of the light radiation it receives generated.

Die bekannten Lichtschranken benutzen einen Lichtsender und einen in Strahlrichtung dieses Lichtsenders angeordnetten lichtempfindlichen Sensor, der vorwiegend aus einer Fotozelle besteht, so daß bei Unterbrechung des Lichtstrahls vom Sender zum Empfänger bzw. Sensor ein entsprechendes Ausgangssignal entsteht.The known light barriers use a light transmitter and a light-sensitive sensor arranged in the beam direction of this light transmitter, the consists mainly of a photocell, so that when the light beam is interrupted A corresponding output signal is generated from the transmitter to the receiver or sensor.

Derartige Lichtschranken weisen insbesondere für bestilmlte Anwendungsfälle noch erhebliche Nachteile auf. So erforder sie eine andauernde, relativ hohe Strolnaufnahme, und es müssen Sender und Empfänger äußerst empfindlich aufeinander justiert werden. Ebenso ist die Abtastentfernung relativ kurz, und die Wirkungsweise solcher bekannter Lichtschranken ist sehr empfindlich gegen Verschmutzurgen sowohi des Lichtsenders als auch des Empfängers. Im Freien sind solche Lichtschranken wegen wechselnder Umlichtstärke nur äußerst bedingt einsetzbar. Außerdem reagieren diese Lichtschranken nur auf Lichtunterbrechungen. Diese bekannten Lichtschranken sind somit nicht nur relativ aufwendig, sondern sie sind für viele Anwendungsfälle, wie beispielsweise das Registrieren von Fahrzeugen auf einer Fahrbahn und zur Messung deren Geschwindigkeit, überhaupt nicht brauchbar.Such light barriers are particularly useful for specific applications still have significant disadvantages. So it requires a constant, relatively high intake of strolls, and the transmitter and receiver must be adjusted to one another extremely sensitively. Likewise, the scanning distance is relatively short and the way in which it works is better known Light barriers are very sensitive to dirt locks as well as the light transmitter as well as the recipient. In the open air such light barriers are due to changing Ambient light intensity can only be used to a very limited extent. In addition, these light barriers react only on light interruptions. These known light barriers are therefore not only relatively expensive, but they are for many use cases, such as registering vehicles on a lane and measuring their speed, not useful at all.

Es ist die Aufgabe der vorliegenden Erfindung, diese nach teile zu überwinden und eine von einer festen l,ichtgjueLlc unabhängige, billige und zuverlässige Lichtschranke zu schaffen, die leicht installierbar ist und auch gegen Lichtstärkenerhöhungen empfindlich, dafür aber unempfindlich ist gegen Verschmutzungen und normale UlillichtstCirkenänderungen.It is the object of the present invention to share these after overcome and one of a solid oil, ichtgjueLlc independent, cheap and reliable To create a light barrier that is easy to install and also against increases in light intensity sensitive, but insensitive to soiling and normal changes in the light intensity.

Dieses Ziel wird ausgehend von der eingangs definierten Lichtschranke erfindungsgemäß dadurch erreicht, daß in Abhängigkeit von dem Ausgangssignal zwei mit diesem veränderliche Schwellensignale erzeugt werden, deren eines um ein vorbestinimtes Niveau überhalb und deren anderes um ein vorbestimmtes Niveau unterhalb dem Ausgangssignalniveau liegt, daß Einrichtungen vorgesehen sind, die mit einer größeren als einer vorgegebenen Änderungsgeschwindigkeit erfolgende Änderungen der Schwellensignale unterdrücken, ud daß Einrichtungen vorgesehen sind, die das Ausgangssignal nur dann zur Anzeige einer Lichtschwankung an dem Sensor durchlassen, wenn die entsprechenden Änderungen des Ausgangssignals die Niveaus der Schwellensignale überschreiten.This goal is based on the light barrier defined at the beginning according to the invention achieved in that depending on the output signal two with this variable threshold signals are generated, one of which by a predetermined Level above and the other by a predetermined level below the output signal level is that facilities are provided with a greater than a predetermined Suppress changes in the threshold signals that occur at the rate of change, ud that devices are provided that the output signal only to display a Let light fluctuation on the sensor pass when the corresponding changes in the Output signal exceed the levels of the threshold signals.

Sinne so ausgebildete Lichtschranke benötigt keinen zugehörigen Lichtsender, sie arbeitet vielmehr unter Ausnutzung dcs Umlichtes, d.h. des aus der Umgebung zu dem lichtempfindlichen Sensor gelangenden Lichtes, wobei ein vorbeibewegtes Objekt die Beleuchtungsstärke des Sensors durch Veränderung der Umlichtbedingungen verändert, sei dieses durch Reflektion an der Oberfläche des vorbeibewegten Objektes oder durch Abschattung von Umlichtbereichen. Dabei wird sowohl eine positive als auch eine negative Änderung der Beleuchtungsstärke angezeigt und es kann auch eine Änderung des Frequenzspektrums des Umlichtes registriert werden. Beide Einflüsse bewirken im Sensor eine Abweichung von dem vorher vorhandenen Grundpegel.The light barrier designed in this way does not require an associated light transmitter, Rather, it works by utilizing the surrounding light, i.e. that from the surroundings light reaching the photosensitive sensor, with a moving object changes the illuminance of the sensor by changing the ambient light conditions, be this through reflection on the surface of the object moving past or through Shading of surrounding light areas. There will be both a positive and a negative change in illuminance is displayed and there can also be a change of the frequency spectrum of the ambient light can be registered. Both influences cause a deviation from the previously existing base level in the sensor.

bei wird dadurch, daß in einem vorgegebenen Abstand das Ausgangssignal auf beiden Seiten begleitende Schwellensignale erzeugt werden, die jedoch schnellen Änderungen des Ausgangssignals nicht folgen, sondern dann ein Überschreiten der Schwellensignale durch das Grundsignal auftritt, erreicht, daß nur bei schnellen Änderungen der Umlichtverhältnisse eine Anzeige erfolgt, daß also bei normal einsetzender Dämmerung oder Aufhellung, also natürlichen Umlichtsveränderungen die Schwellensignale immer dem Ausgangssignal in dem vorgegebenen Abstand folgen und dann dementsprechend keine Anzeige erfolgt. Aufgrund dessen sind auch gegebenenfalls vorkommende Verschmutzungen unschädlich, da sie insgesamt die Bestrahlungsstärke des Sensors verändern und nicht zu einer aufgrund schneller Veränderung erfolgenden Anzeige führen.at is characterized in that the output signal is at a predetermined distance accompanying threshold signals are generated on both sides, but they are rapid Changes in the output signal do not follow, but an exceeding of the Threshold signals occurs through the basic signal, that achieved only at fast Changes in the ambient light conditions are displayed, that is to say when normal onset Twilight or brightening, i.e. natural changes in ambient light, the threshold signals always follow the output signal at the specified distance and then accordingly no display takes place. Because of this, any contamination that may occur is also due to this harmless, as they change the overall irradiance of the sensor and not to a due lead to faster changes taking place display.

Diese neue Lichtschranke ist auch äuße@st einfach zu installieren, da es hierfür keiner exakten Einjustage auf einen vorgegebenen Lichtsender bedarf und da die Anzeige nicht abhängig ist von der von indem solchen Lichtsender auf den Sensor gelangenden Bestrahlungsstärke. Es ist zwar auch möglich, die neue Lichtschranke in der bisher bekannten Weise im Zusammenhang mit einem festen Lichtsender zu benutzen, in der Regel wird hierauf jedoch verzichtet.This new light barrier is also easy to install on the outside, since this does not require an exact adjustment to a given light transmitter and since the display is not dependent on the by having such a light transmitter on irradiance reaching the sensor. It is also possible to use the new light barrier to be used in the previously known manner in connection with a fixed light transmitter, as a rule, however, this is not done.

Wegen der Unabhängigkeit von einem solchen Lichtsender, dessen spezifischer Frequenzverteilung und der von ihm erzeugten Bestrahlungsstärke, ist die neue Lichtschranke auch wesentlich einfacher und preisgünstiger. Sonst mögliche Fehlanzeigen aufgrund von Umlichtbedingungen entfallen ebenfalls, da die erfindungsgemäße Ausgestaltung sich qeradt auf die Umlichtbedingungen einstellt und diese zur Anzeige ausnutzt.Because of the independence of such a light transmitter, its more specific Frequency distribution and the irradiance it generates is the new light barrier also much easier and cheaper. Otherwise possible false reports due to ambient light conditions are also omitted, since the configuration according to the invention adjusts itself to the ambient light conditions and uses them for display.

Aufgrund der großen Vorteile der erßindungs(;emäßcii Lichtschranke, ist diese auch nahezu universell einsetzbar ur Abtastung irgendwelcher Bewegungen, s@i es in geschlossenen Räumen mit unterschiedlicher Beleuchtung oder auch im Freien und sogar bei Nacht. So ist die neue Lichtschranke geeignet für kurzzeitige Fahrzeugzählungen speziell auch im innerstädtischen Bereich, wobei auch eine getrennte Fahrstreifenerfassung möglich ist, oder für polizeidienstliche Geschwindigkeitsmessungen als Ersatz für die relativ ungenauen Spiegelmessungen mittels Stoppuhr oder die aufwendigen entsprechenden Radarmessungen. Weiterhin kann in der Industrie eine Stückgutzählung und Registrierung von Objekten an Fertigungsstraßen, Fließbändern etc. sowie eine Abtastung von Bewegung an Maschinenteilen vorgenommen werden, und es kann die erfindungsgemäße Ausgestaltung auch als Bewegungen abtastende Einbruchsicherung verwendet werden, indem der Sensor in der Nähe von Türen, Treppen, auf Fluren oder direkt an besonders gefährdeten Gegenständen angebracht wird.Due to the great advantages of the invention (; emäßcii light barrier, this can also be used almost universally for scanning any movements, s @ i es in closed rooms with different lighting or outdoors and even at night. The new light barrier is suitable for short-term vehicle counts especially in inner-city areas, with separate lane detection is possible, or for police speed measurements as a substitute for the relatively imprecise mirror measurements using a stopwatch or the complex corresponding ones Radar measurements. Furthermore, piece counting and registration can be carried out in the industry of objects on production lines, assembly lines, etc., as well as movement sensing are carried out on machine parts, and it can be the inventive Design can also be used as a burglar alarm that scans movements, placing the sensor near doors, stairs, in corridors or directly on especially endangered objects is attached.

Eine vorteilhafte Weiterbildung der Erfindung kennzeichnet sich durch ein Digitalisierungsglied, das die durchgelassenen Ausgangsimpulse in gleichförmige Impulse umformt.An advantageous development of the invention is characterized by a digitizer that converts the transmitted output pulses into uniform Transforms impulses.

Hierdurch wird erreicht, daß durch jede mit einer vorgeebenen Geschwindigkeit auftretende Änderung der Beleuchtungsstärke ein exakt verwertbarer und registrierbarer Impuls erzeugt wird. Dabei ist gemäß einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung vorzugsweise eine Einrichtung zur Unterrückzug von in einem vorgegebenen zeitlichen Abstand auf einen gleichförmigen Impuls folgende gleichförmige Impulse vorgesehen. Dieses bezweckt, daß beim Auftreten von Mehrfachsignalen aufgrund des Vorbeibewegens ein und desselben Objektes diese Mehrfachsignale unterdrückt werden und nur ein einziges zu registrierendes Signal auftritt. Solche Mehrfachsignale können von einem Objekt beispielsweise aufgrund unterschiedlicher Oberflächenbeschaffenheit des Objektes auftreten. Es wird hiermit also sichergestellt, daß ein Objekt jeweils auch immer nur einen zu registrierenden Impuls erzeugt.This achieves that through each with a predetermined speed Any change in illuminance that occurs can be precisely evaluated and recorded Impulse is generated. It is according to a further advantageous embodiment preferably a device for retreating in a predetermined time Uniform pulses following a uniform pulse spaced apart. The purpose of this is that when multiple signals occur due to passing one and the same object these multiple signals are suppressed and only one only signal to be registered occurs. Such multiple signals can be from one Object, for example, due to the different surface properties of the object appear. This ensures that an object is always generated only one pulse to be registered.

Der verwendete Sensor kann grundsätzlich vielfältige Ausgestaltungen besitzen. Eine vorteilhafte Ausgestaltung sieht dabei vor, daß der lichtempfindliche Sensor ein seinen elektrischen Widerstand in Abhängigkeit von dem auftreffenden Licht veränderliches Element umfaßt, das in einer in Meßrichtung offenen Hülse untergebracht ist. Diese offene Hülse sorgt dabei dafür, daß Licht von den bewegten Objekten, beispielsweise Scheinwerferlicht von vorbeifahrenden Eahrzeugen, in dem Sensor bereits ein Ausgangssignal erzeugt, bevor das Objekt die vorgesehene Meßrichtung, beispielsweise eine gedachte, quer über eine Fahrbahn verlaufende Strecke, passiert. Dabei kann das seinen. elektrischen Wideistand veränderliche Element unterschiedliche Ausgestaltung haben und beispielsweise aus einem Fototransistor oder dergleichen bestehen. Als zweckmäßige Ausgetaitung hat sich dabei erwiesen, daß am von dem offenen Ende entgegengesetzten inneren Ende der Hülse ein Fotowiderstand angeordnet ist.The sensor used can in principle have a wide variety of configurations own. An advantageous embodiment provides that the light-sensitive Sensor adjusts its electrical resistance as a function of the incident Includes light variable element, which is housed in a sleeve open in the direction of measurement is. This open sleeve ensures that light from the moving objects, for example Headlights from passing vehicles, the sensor already has an output signal generated before the object has the intended measuring direction, for example an imaginary, across a roadway, happened. It can be. electrical Wideistand variable element have different design and for example consist of a phototransistor or the like. As a practical display has been found to be at the opposite inner end from the open end a photoresistor is arranged on the sleeve.

Die Erzeugung der das vom Sensor stammende Ausgangssiqnal begleitenden, als Begrenzungspegel dienender Schwellensignale kann auf unterschiedliche Weise erfolgen. Eine sich als sehr vorteilhaft erwiesene Ausgestaltung der Erfindung sieht dabei vor, daß das Ausgangssignal des Sensors einem Spannungsteiler zugeführt wird, an dem eine Sicjnalsannung abgegriffen und entgegengesetzten Eingängen von zwei Nomparatoren zugeführt wird und an dem zwei um einen vorbestimmten Wert überhalb und unterhalb der Signalspnnnuiig liegende Schwellenspannungen abgegriffen werden, deren eine über einen Tiefpaß dem anderen Eingang des einen Komi)arators und deren andere über einen Tiefpaß dem anderen Eingang des anderen Komparators zugeführt wird. Dabei ist zweckmSßigerweise vorgesehen, daß der Spannungsteiler Potentiometer zur Einstellung der Differenzen der Schwellenspannungen zu der Signalspannung umfaßt. Hierbei werden auf einfache Weise die Ausgangsspannung in einem vorgegebenen Abstand begleitende Schwellenspannungen erzeugt, die jedoch aufgrund der vorgesehenen Tiefpasse schnelle Änderungen der Signal spannung nicht mitmachen, so daß die Komparatoren, die die Signalspannung jeweils mit einer der Schwellenspannungen vergleichen, nur dann einen Ausgang ergeben, wenn eine schnelle Änderung des Ausgangssignals des Sensors auftritt, wenn also die Signalspannung eine der Schwellenspannungen überschreitet.The generation of the output signal accompanying the output signal coming from the sensor, Threshold signals serving as limiting levels can be used in different ways take place. An embodiment of the invention that has proven to be very advantageous is seen before that the output signal of the sensor is fed to a voltage divider, at which a sicinal voltage is tapped and opposite inputs of two Comparators is supplied and at the two by a predetermined value above and threshold voltages below the signal voltage are tapped, one of them via a low-pass filter to the other input of one comi) arator and the other others are fed to the other input of the other comparator via a low-pass filter will. It is expediently provided that the voltage divider is a potentiometer for adjusting the differences between the threshold voltages and the signal voltage. In this way, the output voltage is set at a predetermined distance in a simple manner accompanying threshold voltages generated, however, due to the intended low-pass do not take part in rapid changes in the signal voltage, so that the comparators, which compare the signal voltage with one of the threshold voltages, only then result in an output when a rapid change in the output signal of the Sensor occurs when the signal voltage exceeds one of the threshold voltages.

Dabei wird dann sowohl eine zum Positiven ansteigende Signaispannung als auch eine zum Negativen sansteigende Signal-Spannung angezeigt. Durch die Potentiometer kann dabei eingestellt werden, wie groß die Schwankungen des Ausgangssignals sein müssen, damit eine Anzeige erfolgt, wobei die Tiefpässe bestimmen, welche Änderungsgeschwindigkeit des Ausgangssignals vorliegen muß, damit eine Anzeige erfolgt.There is then both a positive signal voltage as well as a signal voltage increasing towards the negative. Through the potentiometer you can set how great the fluctuations in the output signal are must, so that a display occurs, the low-pass filters determine which rate of change of the output signal must be present for a display to take place.

ine weitere vorteilhafte Ausgestaltung der Erfindung sieht vor, daß an die Ausgänge der Komparatoren ein Differenzierglied zur Eliminierung der Alterungs- und Temperatureinflüsse der vorgeschalteten Bauelemente angeschlossen ist.A further advantageous embodiment of the invention provides that a differentiator to the outputs of the comparators to eliminate aging and temperature influences of the upstream components is connected.

Hierdurch wird eine größere Betriebssicherheit auch über längere Zeiträume und unter wechselnden Umweltbedingungen erreicht.This ensures greater operational reliability even over longer periods of time and achieved under changing environmental conditions.

Zum Zwecke der Digitalisierung des anzuzeigenden Ausgangssignals ist in einer vorteilhaften Ausbildungsform vorgesehen, daß die Ausgänge der Komparatoren an den invertierenden Eingang eines rückgekoppelten Differenzverstärkers angeschlossen sind, an dessen anderem Eingang eine feste Referenzspannung liegt. In einem solchen Differenzverstärker wird das anzuzeigende Signal verstärkt und in gleichförmige chteckimpulse umgeformt. In vorteilhafter Weise liegt dabei der Ausgang des Differenzverstärkers an einer monostabilen Kippschaltung mit vorgegebener Zeitkonstante.For the purpose of digitizing the output signal to be displayed in an advantageous embodiment provided that the outputs of the comparators connected to the inverting input of a feedback differential amplifier whose other input has a fixed reference voltage. In such a Differential amplifier, the signal to be displayed is amplified and converted into uniform square pulses transformed. The output of the differential amplifier is advantageously located on a monostable multivibrator with a specified time constant.

Hierdurch wird erreicht, daß beim schnellen Auftreten von mehreren Rechteckimpulsen innerhalb eines vorgegebenen Zeitraums, die alle von dem gleichen bewegten Objekt herrühren, als Gesamtausgang nur ein einheitlicher längerer Impuls auftritt, daß also pro vorbeibewegtes Objekt auch jeweils immer nur ein einziger Impuls angezeigt wird.This ensures that when several quickly occur Square pulses within a given time period, all of the same moving object, the overall output is only a uniform, longer pulse occurs, That means that only a single impulse is displayed for each object moving past will.

Wie bereits erwähnt, ist die erfindungsgemäße Lichtschranke auch mit sehr großem Vorteil zur Registrierung von auf einer Fahrbahn an einem Meßpunkt vorbeifahrenden Fahrzeugen geeignet. Hierbei ist es in vorteilhafter Weise auch in%qi' ich, daß im Gegensatz zu Radar- oder Spiegelmessungen auch nur die Fahrzeuge auf werner einzigen Fahrspur angezeigt werden.As already mentioned, the light barrier according to the invention is also included very great advantage for registering those driving past a measuring point on a roadway Vehicles suitable. Here it is advantageously also in% qi 'i that In contrast to radar or mirror measurements, only the vehicles on werner only Lane are displayed.

Dieses ist durch ein erfindungsgemäßes Verfahren möglich, das sich dadurch kennzeichnet, daß der Sensor seitlich der Fahrbahn mit seiner Aufnahmerichtung dergestalt angeordnet ist, daß die Aufnahmerichtung quer zur Fahrbahn und unter einem solchen Winkel geneigt zur Fahrbahnoberflache verläuft, daß nur Licht von dieser einzigen Earwrbahn in den Sensor fällt. Die als Aufnahmerichtung zu denkende Gerade, d.h. die Strahlrichtung, unter der Licht in den Sensor bzw.This is possible by a method according to the invention, which characterized in that the sensor is to the side of the road with its recording direction is arranged such that the recording direction is transverse to the roadway and below such an angle inclined to the road surface that only light from this single earwr path falls into the sensor. The one to be thought of as the direction of recording Straight line, i.e. the direction of the beam under which the light enters the sensor or

in die Hülse des Sensors fällt, überquert also nur eine einzige Fahrbahn und endet hinter dieser auf dem dem Sensor gegenüberliegenden Rand der Fahrbahn. Auf diese preise icwirken alle diese Fahrbahn befahrenden Fahrzeuge eine Be leuchtungsstärkenänderung im Sensor, während Fahrzeuge beispielsweise auf der angrenzenden Gegenfahrbcihn keine Lichtstärkenveränderungen bewirken, die von dem Sensor angezeigt werden. Die erfindungsgemäße Lichtschranke ist somit äußerst einfach zu installieren, da es hierfür keiner aufwendigen Justage bedarf. Es muß lediglich ihr Neigungswinkel nach Augenmaß entsprechend eingestellt werden.falls into the sleeve of the sensor, so only crosses a single lane and ends behind this on the edge of the roadway opposite the sensor. All vehicles using this lane have a change in illuminance on this price in the sensor, while vehicles, for example, on the adjacent opposite vehicle do not cause any changes in the light intensity that are indicated by the sensor. the Light barrier according to the invention is thus extremely easy to install, since it no complex adjustment is required for this. It just has to be according to your angle of inclination A sense of proportion can be adjusted accordingly.

Die Erfindung wird nachfolgend in ausführungsbeispielen anhand der Zeichnungen näher erläutert. In den Zeichnungen zeigt: Fig. 1 ein Ausführungsbeispiel der e;findungsgemäßen, aus einem Sensor und einer damit verbundenen, als Blockdiagramm dargestellten Auswerteschaltung bestehenden Lichtschranke, Fig. 2 eine detailliertere Schaltungsanordnung der Ausbildung gem. Fig. 1, Fig. 3a - 3g Diagramme von Kurvenverläufen, die die Funktionsweise gem. den Fig. 1 und 2 demonstrieren, Fig. 4 ein konkretes Ausführungsbeispiel eines Sensors bzw. einer Fotosonde, wie sie in den Fig. 1 - 2 benutzt werden kann, Fig. 5 die Anordnung zweier Fotosonden gem.The invention is illustrated below in exemplary embodiments using the Drawings explained in more detail. In the drawings shows: Fig. 1 a Embodiment of the e; according to the invention, consisting of a sensor and an associated Evaluation circuit shown as a block diagram of the existing light barrier, Fig. 2 a more detailed circuit arrangement of the training according to Fig. 1, Fig. 3a - 3g diagrams of curves that demonstrate the mode of operation according to FIGS. 1 and 2, Fig. 4 shows a specific embodiment of a sensor or a photo probe, such as it can be used in FIGS. 1-2, FIG. 5 shows the arrangement of two photo probes according to

Fig. 4 an beiden Seiten einer doppelspurigen Fahrbahn zur Registrierung von sich vorbeibewegenden Fahrzeugen und Fig. 6 eine Anordnung von zwei Sonden entlang einer Fahrspur zur Messung von Fahrzeuggeschwindigkeiten. Fig. 4 on both sides of a two-lane carriageway for registration of vehicles moving past and FIG. 6 shows an arrangement of two probes along a lane for measuring vehicle speeds.

Die Anordnung gem. Fig. 1 zeigt einen Sensor 1, der aus einer an einer Seite offenen Hülse 2 besteht, die beispielsweise aus Kunststoff oder auch aus Metall gefertigt und innen weiß eingefärbt sein kann und an deren geschlossener Seite im Inneren ein lichtempfindlicher Fotowiderstand RF angeordnet ist. Fällt in diesen Sensor 1, wie angedeutet, Licht aus der Umgebung ein, so ändert sich bei verändernder Beleuchtungsstärke der Widerstand des Fotowiderstandes Pp, so daß der Sensor 1 ein entsprechendes ausgangssignal bild, das einem Spannungsteiler 3 zugeleitet wird.The arrangement according to FIG. 1 shows a sensor 1, which consists of one on one Side open sleeve 2 consists, for example, of plastic or metal manufactured and colored white inside and on the closed side in Inside a photosensitive photoresistor RF arranged is. If, as indicated, light from the surroundings falls into this sensor 1, it changes the resistance of the photoresistor Pp changes with changing illuminance, so that the sensor 1 image a corresponding output signal that a voltage divider 3 is forwarded.

An diesem Spannungsteiler werden eine mittlere Signalspannung Usi und zwei Schwellenspannungen U51 und US2 abcjcgriffen, die oberhalb und unterhalb der Signalspannung U5i liegen und somit praktisch Begrenzungspegel d Signalspannung darstellen, die immer im gleichen Abstand zu der Signalspannung verlaufen und infolgedessen an deren Schwankunden teilnehmen.A mean signal voltage Usi is obtained at this voltage divider and two threshold voltages U51 and US2, which are above and below of the signal voltage U5i and thus practically the limiting level d of the signal voltage represent, which always run at the same distance from the signal voltage and as a result participate in their fluctuating customers.

Die Signalspannung USi und die Schwellenspannungen U51 und U52 werden über einen Dreifach-Spannungsfolger 4 zwei Komparatoren 7 und 8 zugeleitet, wobei die Signalspannung USi an dem nichtinvertierenden Eingang des einen Komparators 7 und an dem invertierenden Eingang des anderen Komparators 8 liegt, während die Schwellenspannung U51 über einen Tiefpaß 5 an den invertierenden Eingang des Komparators 7 und die Schwellenspannung U52 über einen Tiefpaß 6 an den nicht invertierenden Eingang des Komparators 8 yelegt ist. Diese Tiefpässe 5 und 6 bewirken dabei, daß bei schnellen Schwankungen der Signalspannung Usi die entsprechenden schnellen Schwankungen der Schwellenspannungen U51 und U52 unterdrücke werden, so daß bei solchen schnellen Spannungsschwankuigen, wie sie durch ein am Sensor 1 vorbeibewegtes Objekt erzeugt werden, die Signalspannung die Pegel der Schwellenspannungen überschreiten kann, so daß dann die Komparatoren 7 und 8 einen entsprechenden Ausgang liefern, der eine Anzeige für das Vorliegen einer schnellen Schwankung der Beleuchtungsstärke am Sensor 1 ist. Treten dort jedoch nur langsame Schwankungen auf, wie beim Einbruch der Dämmerung oder sich verändernder Bewölkung, so folgen die Schwellenspannungen U und U52 immer der Signalspannung Usi in dem vorgegebenen Abstand, so daß bei solchen langsamen Beleuchtungsstärkeschwankungen die Komparatoren 7 und 8 keinen Ausgang liefern.The signal voltage USi and the threshold voltages U51 and U52 become Two comparators 7 and 8 are supplied via a triple voltage follower 4, wherein the signal voltage USi at the non-inverting input of one comparator 7 and is at the inverting input of the other comparator 8, while the Threshold voltage U51 through a low-pass filter 5 to the inverting input of the comparator 7 and the threshold voltage U52 via a low-pass filter 6 to the non-inverting Input of the comparator 8 is yelegt. These low-pass filters 5 and 6 have the effect that in the case of rapid fluctuations in the signal voltage Usi, the corresponding rapid fluctuations of the threshold voltages U51 and U52 are suppressed, so that with such fast Voltage fluctuations, such as those generated by an object moving past the sensor 1 the signal voltage can exceed the threshold voltage levels, so that then the comparators 7 and 8 provide a corresponding output, the one Indicates the presence of a rapid fluctuation in the illuminance at the sensor 1 is. However, only slow fluctuations occur there, such as at dusk or yourself changing cloud cover, the threshold voltages follow U and U52 always correspond to the signal voltage Usi at the specified distance, so that with such comparators 7 and 8 have no output for slow fluctuations in illuminance deliver.

sci dabei auch bemerkt, daß durch das.Vorhandensein von zwei Schwellenspannungen und zwei Komparatoren sowohl Beleuchtungsschwankungen von Hell nach Dunkel als auch von Dunkel nach Hell angezeigt werden.sci also notes that due to the presence of two threshold voltages and two comparators both lighting fluctuations from light to dark from dark to light.

Die Ausgänge der Komparatoren 7 und 8 sind über ein Differenzierglied 9 mit einem Digitalisierungsglied 10 verbunden.The outputs of the comparators 7 and 8 are via a differentiator 9 connected to a digitizing element 10.

Das Differenzierglied 9 bewirkt dabei, daß Alterungs- und Temperatureinflüsse bei den vorausgehenden Bauelementen eliminiert werden. Das Digitalisierungsglied 10 sorgt dann dafür, daß die mehr oder weniger analogen Ausgangssignale der Komparatoren 7 und 8 in gut verarbeitbare digitale Signale, d.h. im wesentlichen in Rechteckimpulse umgeformt wc rdcn .The differentiator 9 causes aging and temperature influences can be eliminated in the preceding components. The digitization link 10 then ensures that the more or less analog output signals of the comparators 7 and 8 into easily processable digital signals, i.e. essentially into square-wave pulses formed wc rdcn.

Da ein an dem Sensor 1 vorbeibewegtes Objekt beispielsweise bei unterschiedlicher Oberflächenbeschaffenheit aufgrund seiner cflexwirkung mehrere Signale erzeugen kann, ist der Ausgdn9 des Digitalisierungsgliedes 10 noch mit einer monostabilen Kippschaltung 11 verbunden, die eine feste Zeitkonstante hat, so daß beim Auftreten von mehreren Ausgangssignalen von dem Digitalisierungsglied 10 innerhalb der Zeitkonstante die monostabile Kippschaltung 11 nur ein einziges Ausgangssignal abgibt, das dann repräsentativ dafür ist, daß ein Objekt sich am Sensor 1 vorbeibewegt hat. Die Zeitkonstante der monostabilen Kippschaltung 11 ist dementsprechend je nach Anwendungsfall so gewählt, daß sie gleich oder größer der üblichen Zeit ist, die ein Objekt zum Vorbeibewegen an dem Sensor 1 benötigt.Since an object moved past the sensor 1, for example, at different Surface texture generate multiple signals due to its flexing effect can, the output 9 of the digitizing element 10 is still with a monostable Flip-flop 11 connected, which has a fixed time constant, so that when it occurs of several output signals from the digitizer 10 within the time constant the monostable multivibrator 11 emits only a single output signal, which then It is representative of the fact that an object has moved past the sensor 1. The time constant the monostable multivibrator 11 is accordingly depending on the application chosen to be equal to or greater than the usual time it takes an object to move past required on the sensor 1.

Die detailliertere Schaltungsanordnung in lig. 2 zeigt in ausführlicherer Form, wie die als Blocks in Fig. 1 dargestellten Schaltungsteile aufgebaut und miteinander verbunden sein können. Dabei ist der lotowiderstand RF des Sensors einerseits mit dem positiven Pol und andererseits über zwei Potentlometer P1 und P und einen Widerstand R1 mit dem negativen Pol einer Spaisespannung verbunden. Die Widerstandswerte sind dabei vorzugsweise so ausgelegt, dcß die Widerstände RF und R1 in etwa im gleichen Größenbereich liegen, während die Widerstände der Potentiometer P1 und P2 ganz erheblich kleiner sind. Alle vier Bauelemente RF, P1, P2 und R1 bilden dabei den in Fig. 1 bereits erwähnten Spannungsteiler 3. Dabei wird zwischen dem Widerstand 1% und dem Potentiometer P1 die Schwellenspannung US1, zwischen den Potentiometern P1 und P2 die Signalspannung Usi und zwischen dem Potentiometer P2 und dem Widerstand R1 die Schwellenspannung U52 abgegriffen. Die Spannunisdifferenz der Schwellenspannungen U51 und U52 gegenüber der Signalspannung U Si ist dabei auf einfache Weise durch die Potentiometer P1 und P2 einstellbar. Durch die Potentiometer wird somit der Abstand der Schwellenspannungen von del-Signalspannung eingestellt.The more detailed circuit arrangement in lig. 2 shows in more detail Shape, like the circuit parts shown as blocks in Fig. 1 and built together can be connected. The loto resistance RF of the sensor is on the one hand with the positive pole and on the other hand via two potentlometers P1 and P and a resistor R1 connected to the negative pole of a relay voltage. The resistance values are preferably designed so that the resistors RF and R1 are approximately the same Size range are, while the resistances of the potentiometers P1 and P2 are quite considerable are smaller. All four components RF, P1, P2 and R1 thereby form the one in FIG. 1 already mentioned voltage divider 3. This is between the resistance 1% and the Potentiometer P1 the threshold voltage US1, between the potentiometers P1 and P2 the signal voltage Usi and between the potentiometer P2 and the resistor R1 the Threshold voltage U52 tapped. The voltage difference of the threshold voltages U51 and U52 with respect to the signal voltage U Si is through in a simple manner the potentiometers P1 and P2 adjustable. The potentiometer thus becomes the The distance between the threshold voltages and the del signal voltage is set.

Der in Fig. 1 gezeigte Dreifach-Spannungsfolger 4 besteht hier aus drei als Impedanzwandler geschalteten Verstärkern 12, 13 und 14, wobei dem Verstärker 12 der aus einem Widerstand und einem Kondensator bestehende Tiefpaß 5 und dem Verstärker 14 der ebenfalls aus Kondensator und Widerstand bestehende Tiefpaß 6 nachgeschaltet ist.The triple voltage follower 4 shown in FIG. 1 consists here of three amplifiers 12, 13 and 14 connected as impedance converters, the amplifier 12 of the low-pass filter 5, which consists of a resistor and a capacitor, and the amplifier 14 is followed by the low-pass filter 6, which also consists of a capacitor and a resistor is.

Der Verlauf der an dem Spannungsteiler abgegriffenen Spannungen bzw. der Spannungsverlauf unmittelbar hinter den Verstärkern 12, 13 und 14 ist dabei aus Fig. 3a ersichtlich. Schwankt die Signalspannung Usi, so folgen. auch die Schwellenspannungen U51 und U52 diesen Schwankungen, so daß die Schwellenspannungen sich immer im festen Abstand beiderseits der Signalspannung befinden. Bei einem solchen Kurvenverlauf würden an den Komparatoren 7 und 8 immer Saniiuigen anstehen, die eine konstante Niveaudifferenz zueinander haben, so daß die Komparatoren keine entsprechenden Ausgänge liefern. Treten aber gem. Fig. 3b am Fotowiderstand RF relativ schnelle Widerstandsänderungen auf, so vollführt gem. Fig. 3c die Signalspannung Usi entsprechende Schwankungen, die die Schwellenspannungen U51 und U52 aufyrund der Tiefpässe 5 und 6 nicht mitmachen, so daß beim Auftreten solcher Widerstandsschwankungen die Signal spannung die durch die Schwellenspannungen gesetzten Grenzen überschreitet, so daß an den Ausgängen der Komparatoren 7 und 8 Ausgangssignale gem. Fig. 3d auftreten.The course of the voltages tapped at the voltage divider or the voltage curve immediately behind the amplifiers 12, 13 and 14 is included can be seen from Fig. 3a. If the signal voltage Usi fluctuates, then follow. also the threshold voltages U51 and U52 these fluctuations, so that the threshold voltages are always at a fixed distance on both sides of the signal voltage. At a Such a curve would always be pending at the comparators 7 and 8, which have a constant level difference to one another, so that the comparators do not provide corresponding outputs. However, according to FIG. 3b, they occur relatively at the photoresistor RF If there are rapid changes in resistance, the signal voltage is carried out according to FIG. 3c Usi corresponding fluctuations which round the threshold voltages U51 and U52 of the low-pass filters 5 and 6 do not participate, so that when such resistance fluctuations occur the signal voltage exceeds the limits set by the threshold voltages, so that output signals according to FIG. 3d appear at the outputs of the comparators 7 and 8.

I)cltnit Temperatureinflüsse und Alterungserscheinungen der bislang beschriebenen Bauelemente keine Einwirkungen auf das zu registrierende Ausgangssignal haben, werden die Ausgänge spannungen der Komparatoren 7 und 8 über das Differenzierglied 9 geleitet, das den Kondensator C, den Widerstand R2 und die Diode D umfaßt. Die entsprechend differenzierten Spannungen sind an den invertierenden Eingang eines rückgekoppelten Differenzverstärkers 15 gelegt, der das Digitalisierungsglied bildet und an dessen nichtinvertierenden Eingang eine Referenzspannung Uref anliegt, die über Widerstünde, die mit dem positiven Pol und dem negativen Pol der Speisespannung verbunden sind, erzeugt wird. In Fig. 3e sind diese durch das Differenzierglied 9 differenzierten Ausgangsspannungen der Komparatoren 7 und 8 gem. Fig. 3d und ebenso die Referenzspannung Uref dargestellt. Man sieht hieraus, daß die differenzierten Spannungen die Schwellen-oder Referenzspannung Uref überschreitet, so daß am Ausgang des Differenzverstärkers 15 konstante RechteckimE)ulse auftreten, wie sie in Fig. 3f dargestellt sind. Diese Rechteckimpulse werden in der nachgeschalteten monostabilen Kippschaltung 11 in länger andauernde Rechteckimpulse umgesetzt, wie sie in Fig. 3g gezeigt sind. Dabei ist die monost lbile Kippschaltung vorzugsweise nachtriggerbar ausgebildet, so daß die Impuls längen dadurch auf die Geschwindigkeit der zu erfassenden Objekte so eingestellt werden küniien, daß ein Objekt beim Passieren des Sensors immer nur einen Ausgangsimpuls am Ausgang der Kippschaltung 11 erzeugt.I) cltnit temperature influences and signs of aging of the hitherto components described have no effects on the output signal to be recorded have, the outputs are voltages of the comparators 7 and 8 through the differentiator 9, which comprises the capacitor C, the resistor R2 and the diode D. the appropriately differentiated voltages are applied to the inverting input of a placed feedback differential amplifier 15, which forms the digitizing element and a reference voltage Uref is applied to its non-inverting input, which about resistances with the positive pole and the negative pole of the supply voltage connected, is generated. In Fig. 3e these are through the differentiator 9 differentiated output voltages of the comparators 7 and 8 according to FIG. 3d and likewise the reference voltage Uref is shown. One sees from this that the differentiated Tensions the threshold or Reference voltage Uref exceeds, so that constant rectangles occur at the output of the differential amplifier 15, as shown in Fig. 3f. These square-wave pulses are in the downstream monostable flip-flop 11 converted into longer lasting square-wave pulses, such as they are shown in Fig. 3g. The monostable trigger circuit is preferred designed to be retriggerable, so that the pulse lengths thereby affect the speed of the objects to be detected can be set so that an object is passing of the sensor only ever generates one output pulse at the output of the flip-flop 11.

Fig. 4 zeigt ein praktisches Ausführungsbeispiel des Sensol-s 1 in etwa der natürlichen Größe. Diese Fotosonde oder dieser Sensor umfaßt eine Metall- oder Kunststoffhülse 2, die am rechten Ende offen ist und in Richtung des entgegengesetzten Endes ein fotoempfindliches Element wie beispielsweise den Fotowiderstand RF aufweist. Dieser Fotowiderstand ist nit; den beiden elektrischen Leitungen eines einadrigen, abgeschirmten Anschlußkabels 17 verbunden, wobei der linke innere Teil der Hülse 2 mittels einer entsprechenden Isoliermasse 16 vergossen ist.Fig. 4 shows a practical embodiment of the Sensol-s 1 in about natural size. This photo probe or sensor comprises a metal or plastic sleeve 2, which is open at the right end and in the direction of the opposite End having a photosensitive element such as the photoresistor RF. This photo resistor is not; the two electrical lines of a single-core, shielded connection cable 17 connected, the left inner part of the sleeve 2 is cast by means of a corresponding insulating compound 16.

An der Hülse 2 ist eine Befestigungslasche 18 angeformt, die eine leichte Montage und eine zur Horizontalen geneigte binstellung der Fotosonde gestattet.On the sleeve 2, a fastening tab 18 is formed, the one easy assembly and tilting of the photo probe to the horizontal permitted.

In Fig. 5 ist eine solche geneigte Ausrichtung von zwei Sonden 1 dargestellt, die zu beiden Seiten einer doppc lspurigen Fahrbahn angeordnet sind. Die Ausrichtung der Fotosonde ist dabei derart, daß die Verlängerung der Längsachse der Hülse jeweils ungefähr am entgegengesetzten Fahrba1nriiid die Fahrbahnoberfläche schneidet. Hierdurch wird erreicht, daß auS der entgegengesetzten Fahrbahn vorbeifahrende Fahrzeugt die Verhältnisse des in die Fotosonde an der ersten fahrbahn einfallenden Umlichtes nicht verändern, so daß von jeder der beiden Sonden bzw. Sensoren 1 immer nur Lichtveränderungen auf der ihnen zugeordneten Fahrspur angezeigt werden.In Fig. 5 such an inclined alignment of two probes 1 is shown, which are arranged on both sides of a double lane carriageway. The alignment the photo probe is such that the extension of the longitudinal axis of the sleeve in each case the road surface intersects approximately at the opposite road surface. Through this is achieved, that passing from the opposite lane Vehicles the conditions of the incident in the photo probe on the first lane Do not change the ambient light, so that from each of the two probes or sensors 1 always only light changes in the lane assigned to them are displayed.

Während in Fig. 5 nur Sondenanordnungen gezeigt sind, mit denen das Vorbeifahren eines Fahrzeuges angezeigt werden kann, ist in Fig. 6 schematisch gezeigt, wie mittels zwei seitlich einer Fahrbahn bzw. nur einer Fahrspur 19 im Abstand zueinander angeordneten Sensoren 1 auch eine Geschwindigkeitsmessung von die Fahrspur 19 entlangfahrenden Fahrzeugen erfolgen kann. Hierzu sind die beiden Sonden 1 uiid 2 mit einem Auswertegerät 20 verbunden, in dem beispielsweise zwei Auswerteschaltungen gem. den Fig. 1 und 2 und eine Einrichtung zur Messung des zeitlichen Abstandes von von diesen beiden Auswerteschaltungen abgegebenen Impulsen vorhanden ist. Gleichzeitig kann dann noch eine Fotografiereinrichtung 21 vorhanden sein, die ausgelöst wird, sobald die dem zeitlichen Abstand zwischen zwei Ausgangssignalen der Auswerteschaltungen entsprechende Geschwidigkeit das vorgeschriebene Maß überschritten hat.While in Fig. 5 only probe arrangements are shown with which the The passing of a vehicle can be displayed is shown schematically in Fig. 6, such as by means of two sides of a roadway or only one lane 19 at a distance from one another arranged sensors 1 also a speed measurement of the driving along the lane 19 Vehicles can be done. For this purpose, the two probes 1 and 2 are equipped with an evaluation device 20, in which, for example, two evaluation circuits according to FIGS 2 and a device for measuring the time interval between these two Evaluation circuits issued pulses is available. At the same time can then still a photographing device 21 be present, which is triggered as soon as the dem time interval between two output signals of the evaluation circuits corresponding Speed has exceeded the prescribed level.

Eine solche Geschwindigkeitsmessung ist äußerst einfach und billig und bietet eine echte günstige Alternative zu den bisher erfolgten Radarmessungen, da die erfindungsgemäße Lichtschranke wesentlich billiger und leichter und unauffülligen zu montieren ist.Such a speed measurement is extremely simple and cheap and offers a real cheap alternative to the previous radar measurements, because the light barrier according to the invention is much cheaper and lighter and less filling is to be assembled.

L e e r s e i t eL e r s e i t e

Claims

Claims 9 light barriers with a light-sensitive sensor, which generates an output signal as a function of the light radiation received by it, characterized in that depending on the output signal (Usi) two with This variable threshold signals (US1, US2) are generated, one of which is a predetermined level above and the other by a predetermined level below half of the output signal level is that devices (low-pass filters 5 and 6) are provided are that with a greater than a specified rate of change (li ability suppress any changes in the threshold signals, and that devices (comparators 7 and 8) are provided, which only use the output signal to display a light fluctuation let through to the sensor (1) when the corresponding changes in the output signal exceed the levels of the threshold signals.

2. Light barrier according to claim 1, characterized by a digitizing element (10), which converts the transmitted output signal pulses into uniform pulses.

3. Light barrier according to claim 2, characterized by a device (Toggle circuit ii) for suppressing at a predetermined time interval uniform pulses following a c; Jeich-shaped pulse.

4. Light barrier according to one of claims 1 - 3, characterized in that that the light-sensitive sensor (1) ciii its electrical resistance element that changes depending on the incident light (photoresistor RF), which is housed in a sleeve (2) open in the measuring direction.

5. Light barrier according to claim 4, characterized in that on of the inner end of the sleeve (2) opposite the open end is a photoresistor (RF) is arranged.

6. Light barrier according to one of claims 1 - 5, characterized in that that the output signal of the sensor (1) is fed to a voltage divider (3), at which a signal voltage (Usi) is tapped and opposite inputs of two comparators (7,8) is fed and to which two by a predetermined value Threshold voltages (Usi, Us2) above and below the signal voltage (Usi) are tapped, one of which has a low-pass filter (5) to the other input of the one Comparator (7) and the other via a low-pass filter (6) to the other input of the other comparator (8) are supplied.

7. light barrier according to claim 6, characterized in that the Voltage divider (3) potentiometer (P1, P2) for setting the differences between the threshold voltages (U51, U52) to the signal voltage (U5i).

8. Light barrier according to claim 6 or 7, characterized in that at the outputs of the comparators (7, 8) a differentiating element (9) for elimination the aging and temperature effects of the upstream components connected is.

9. Light barrier according to one of claims 1 - 8 in conjunction with Claim 2, characterized in that the outputs of the comparators (7,8) to the invert erenden input of a feedback differential amplifier (15) connected whose other input has a fixed reference voltage (Uref).

10. Light barrier according to claim 9 in conjunction with claim 3, characterized characterized in that the output of the differential amplifier (15) at a nonostable Toggle switch (11) is with a predetermined time constant.

11. Method for registering a measuring point on a roadway ati Passing vehicles, characterized in that the sensor (1) laterally the P'a10rhjihn with its receiving direction is arranged in such a way that the receiving direction transversely to the roadway and inclined at such an angle to the roadway surface runs that only light falls from this single lane iri de sensor (1).