DE3142978C2

DE3142978C2 - Verfahren und Vorrichtung zur Feststellung des Ein- bzw. Ausfahrens von Kraftfahrzeugen in einen bzw. aus einem bestimmten Abschnitt (Meßfeld) einer Verkehrsfläche

Info

Publication number: DE3142978C2
Application number: DE19813142978
Authority: DE
Inventors: Peter Dipl.-Ing. 8000 München Drebinger; Peter Wenter
Original assignee: Siemens AG
Current assignee: Siemens AG
Priority date: 1981-10-29
Filing date: 1981-10-29
Publication date: 1983-08-25
Also published as: DE3142978A1

Description

Die Erfindung bezieht sich auf ein Verfahren zur Feststellung des Ein- bzw. Ausfahrens von Kraftfahrzeugen in einen bzw. aus einem bestimmten Abschnitt

65 (Meßfeld) einer Verkehrsfläche und auf eine Vorrichtung zur Durchführung eines solchen Verfahrens entsprechend den Merkmalen des Oberbegriffs des Hauptanspruches.

Ein solches Verfahren und eine solche Vorrichtung sind aus der DE-OS 21 57 821 mit der Bezeichnung Zähl- und Überwachungsanlage für Personen, Fahrzeuge oder dergleichen, bekannt Diese bekannte Anlage sieht die Verwendung eines Infrarotdetektors vor, der eine relativ geringe Zeitkonstante aufweist um brauchbare Ergebnisse zu erhalten. Dadurch wird aber auch die Möglichkeit von Fehlanzeigen vergrößert

Aufgabe vorliegender Erfindung ist es demgegenüber, ein Verfahren der eingangs genannten Art und eine Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens zu schaffen, mit besonders betriebssicherer Funktion des Verfahrens und der Vorrichtung.

Erfindungsgemäß ergibt sich die Lösung dieser Aufgabe aus den kennzeichnenden Merkmalen des Hauptanspruches.

Auf diese Weise werden vorteilhaft aus der Ausgangsspannung des pyroelcktrischen Elementes, die von jeder Intensitätsänderung der auf den sensitiven Bereich des pyroelektrischen Elementes einfallenden Infrarotstrahlung erzeugt wird, Impulse gewonnen, so daß das Ein- und Ausfahren eines Fahrzeuges in das bzw. aus dem Meßfeld sicher und schnell erkannt werden kann und die thermische und elektrische Zeitkonstante des pyroelektrischen Elementes nur von geringem Einfluß ist Durch Festlegung einer Hysterese von z. B. 1% wird dabei erreicht, daß die Auswertezeitspanne der Ausgangsimpulse eine Mindestzeitdauer von z. B. 50 msec nicht unterschreitet

Im Rahmen vorliegender Erfindung kann noch weiter vorgesehen sein, daß vor der Differentiation eine Verstärkung und Filterung der Ausgangsspannung des pyroelektrischen Elementes vorgenommen wird.

Versieht man die Filterwirkung insbesondere mit einer Tiefpaßcharakteristik, so können dadurch vorteilhaft Intensitätsänderungen, die eint Mindestzeitdauer nicht erreichen, ausgeschieden werden.

Erfindungsgemäß ist eine Vorrichtung zur Durchführung des erfindungsgemäßen Verfahrens derart aufgebaut, daß das pyroelektrische Element im Strahlengang einer Cassegrain-Spiegelanordnung angeordnet ist daß die Öffnung des Primärreflektors der Cassegrain-Spiegelanordnung mittels einer Polyäthylenfolie abgedeckt ist, daß die Cassegrain-Spiegelanordnung in einem rohrförmigen Gehäuse mit koaxial zur Gehäuseachse ausgerichteter optischer Achse des Primärreflektors angeordnet ist, daß zwischen der Öffnung des Primärreflektors und einer Öffnung des Gehäuses ein dai Gehäuseinnere abschließender, auswechselbarer und für Infrarotlicht transparenter Deckel vorgesehen ist, daß auf der vom Deckel abgewandten Seite der Cassegrain-Spiegelanordnung ein die Elektronik der Vorrichtung aufnehmender Gehäuseraum vorgesehen ist, und daß mit dem Schwenk- und arretierbar angeordneten Gehäuse eine optische Visiereinrichtung verbunden sein kann. Dadurch wird vorteilhaft eine z. B. auf oder an einem Mast befestigbare Vorrichtung geschaffen, die relativ unkompliziert auf denjenigen Abschnitt einer Verkehrsfläche gerichtet werden kann, der als Meßfeld verwendet werden soll.

Schließlich kann im Rahmen vorliegender Erfindung noch vorgesehen sein, daß die Vorrichtung ein pyroelektrisches Element mit zwei unabhängig voneinander beeinflußbaren gleichen sensitiven Bereichen

aufweist, die beide im Strahlengang der Cassegrain-Spiegelanordnung angeordnet sind, und daß lediglich die Differenz der Ausgangsspannungen der beiden sensitiven Bereiche des einzigen Elementes einer Auswerteschaitung zugeführt ist.

Auf diese Weise kompensieren sich die von einem Wechsel der Umgebungstemperatur verursachter. Ausgangsspannungen der beiden sensitiven Bereiche des einzigen pyroelektrischen Elementes gegenseitig, so daß die Vorrichtung gegenüber Störeinflüssen weitgehend unempfindlich gemacht werden kann.

Nachfolgend wird anhand von sechs Figuren der Gegenstand der Erfindung noch näher erläutert

F i g. 1 zeigt ein Prinzipschaltbild der zur Auswertung der Ausgangsspannung des pyroelektrischen Elementes vorgesehenen Schaltung.

Fig.2 zeigt in Seitenansicht und nicht maßstabsgetreu, sowie schematisch, eine Vorrichtung, die unter Verwendung eines pyroelektrischen Elementes aufgebaut ist, und die

F i g. 3 bis 6 zeigen Amplituden-Zekdiagramme von an bestimmten Punkten des Prinzipschaitbiiries nach F i g. I auftretenden Signalen.

Aus den F i g. 1 und 2 ist zu entnehmen, daß ein pyroelektrisches Element 1 mit seinem sensitiven Bereich 2 im Strahlengang 3 einer Cassegrain-Spiegelanordnung befestigt ist Die Cassegrain-Spiegelanordnung besteht aus einem z. B. parabolisch gekrümmten Primärreflektor 4, in dessen Brennpunkt der Sekundärreflektor 5 angeordnet ist und den am Primärreflektor 4 reflektierten einfallenden Strahl 3 auf den sensitiven Bereich 2 des pyroelektrischen Elementes 1 umlenkt Die Öffnung des Primärreflektors 4 ist durch eine Polyäthylenfolie 6 abgedeckt. Diese Folie ist für Strahlung mit einer Wellenlänge von ca. 7 μπι bis ca. j> 14 μπι transparent und schützt die Cassegrain-Spiegelanordnung vordem Eindringen unerwünschter Stoffe.

Die Cassegrain-Spiegelanordnung hat vorzugsweise einen öffnungswinkel von 7°. Nicht dargestellt ist ein vor dem pyroelektrischen Element 1 angeordnetes optisches Bandfilter, mit einem Durchlaßbereich von 7 bis 14 μπι, das den Empfindlichkeitsbereich der Anordnung bestimmt.

Die ^Cassegrain-Spiegelanordnung ist mit ihrer optischen Achse 7 koaxial zur Achse 8 eines -r> rohrförmigen Gehäuses 9 in diesem angeordnet, wobei die durch die Folie 6 abgedeckte Öffnung des Primärreflektors 4 einer offenen Seite 10 des Gehäuses 9 zugewandt ist. Die andere Seite 11 des Gehäuses 9 ist verschlossen und in einem zwischen der Cassegrain- -.0 Spiegelanordnung und der Seite U des Gehäuses 9 vorgesehenen Gehäuseabschnitt 12 ist die elektronische Schaltung 13 (Fig. 1) zur Auswertung der Ausgangsspannung des pyroelektrischen Elementes 1 angeordnet.

Ein zwischen der Seite 10 des Gehäuses 9 und der durch die Folie 6 abgedeckten öffnung des Primärreflektors vorgesehener Gehäuseabschnitt 14 verhindert, daß Strahlen mit schrägem Einfallswinkel zum Primärreflektor 4 gelangen können.

In dem Gehäuseabschnitt 14 ist außerdem ein m> gegenüber Infrarotstrahlung transparenter Deckel 15 vorgesehen. Dieser ist auswechselbar ausgebildet und schützt das Innere der Vorrichtung gegenüber Einflüssen der Außenwelt.

Eine mit dem Gehäuse 9 verbundene optische Visiereinrichtung 16 ermöglicht es, das schwenk- und arretierbar z. B. an einem Mast befestigbare Gehäuse 9 auf einen bestimmten Abschnitt (Meßfeld) einer Verkehrsfläche so auszurichten, daß die von dem Meßfeld ausgehenden Strahlen von der Cassegrain-Spiegelanordnung entsprechend abgelenkt und gebündelt auf den sensitiven Bereich des pyroelektrischen Elementes fallen.

Der Erfindung liegt dabei die Erkenntnis zugrunde, daß insbesondere Kraftfahrzeuge, wenn sie in das Meßfeld einfahren bzw. das Meßfeld verlassen, eine Intensitätsmodulation der aus der Richtung des Meßfeldes in die Cassegrain-Spiegelanordnung eingestrahlten Infrarotstrahlung bewirken.

Dies hat je nach Intensitätsänderung der Infrarotstrahlung, eine Aufheizung oder Abkühlung des pyroelektrirchen Elementes gegenüber dem zuvor vorhandenen Zustand des Elemente·:·; ur Folge. Solche Temperaturänderungen bewirken mechanische Spannungen in dem pyroelektrischen Element Mit Hilfe an dem Element angebrachter Elektroden können von diesen mechanischen Spannungen verursachte Änderungen elektrischer Potentiale als Ausgangsspannung abgegriffen und ausgewertet werden.

Hierzu wird die Ausgangsspannung zunächst mittels eines Verstärkers 17 (Fig. 1) mit Tiefpaßcharakteristik vorverstärkt. Am Schaltungspunkt 18 ergibt sich dann ein Spannungsverlauf etwa entsprechend F i g. 3, wobei mit 19, 20, 21 und 22 die jeweiligen Zeitspannen angedeutet sind, die verstreichen, während ein Fahrzeug das Meßfeld durchfährt

Um aus diesem Spannungsverlauf eine für eine Auswertung brauchbarere- und aussagekräftigere Spannung zu gewinnen, wird die Ausgangsspannung des Verstärkers 17 einer zweimaligen Differentiation unterworfen.

In Fig.4 ist schematisch angedeutet, wie der Spannungsverlauf am Schaitungspunkt 23, also nach der erstt.i Differentiation etwa aussieht, während Fig.5 den Spannungsverlauf am Schaltungspunkt 24 zeigt, also nach der zweiten Differentiation der vorverstärkten Ausgangsspannung des pyroelektrischen Elementes 1.

Über eine weitere Verstärkerstufe 25 mit Tiefpaßcharakteristik wird die Spannung U24 einem hysteresebehafteten Schwellwertschalter 26 zugeführt, der ausgangsseitig am Schaltungspunkt 27 Impulse erzeugt, wie sie in F i g. 6 dargestrilt sind.

Durch die Hysterese des Schwellwertschalters 26 und die Tiefpaßcharakteristik des Verstärkers 26 wird sichergestellt, daß auch relativ kurze Impulse der Spannung t/24 am Ausgang 27 Impulse mit einer Mindestzeitdauer von z. B. 50 ms erzeugen.

Aus den so gewonnenen Impulsen der Spannung i/27 kann daher nun eine Aussage über das Verkehrsgeschehen auf demjenigen Verkehrsweg abgeleitet werden, in dem sich das von dem Infrarotdetektor überwachte Meßfeld befindet.

Hierzu 2 Blatt Zeichnungen

Claims

Patentansprüche:

1. Verfahren zur Feststellung des Ein- bzw. Ausfahrens von Kraftfahrzeugen in einen bzw. aus einem bestimmten Abschnitt (Meßfeld) einer Verkehrsfläche, bei dem das Meßfeld mittels einer im Wellenlängenbereich von ca. 7 μ bis ca. 14 μ wirksamen Optik auf dem sensitiven Bereich eines pyroelektrischen Elementes abgebildet und eine zwischen Elektroden des pyroelektrischen Elementes abgreifbare Ausgangsspannung in ihrem zeitlichen Verlauf untersucht wird, dadurch gekennzeichnet, daß die Ausgangsspannung (UiS) nach einer zweimaligen Differentiation mit hysteresebehafteten Schwell werten (28) verglichen _!5 und jedes Unter- bzw. Oberschreiten eines Schwellwertes ausgewertet wird.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß vor der Differentiation eine Verstärkung und Filterung der Ausgangsspannung des pyroelektripciien Elementes vorgenommen wird.

3. Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens nach einem der Ansprüche 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, daß das pyroelektrische Element (1) im Strahlengang einer Cassegrain-Spiegelanordnung angeordnet ist.

4. Vorrichtung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Öffnung des Primärreflektors (4) der Cassegrain-Spiegelanordnung mittels einer Polyäthylenfolie (6) abgedeckt ist. _M

5. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 3 oder 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Cassegrain-Spiegelanordnung in einem rohrförmigen Gehäuse (9) mit koaxial zur Gehäuseachse (8) ausgerichteter optischen Achse (7) des Pprnärreflektors (4) angeordnet ist

6. Vorrichtung nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß zwischen der Öffnung des Primärreflektors und einer Öffnung (10) des Gehäuses (9) ein das Gehäuseinnere abschließender, auswechselbarer und für Infrarotlicht transparenter Deckel (15) vorgesehen ist.

7. Vorrichtung nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß auf der vom Deckel (15) abgewandten Seite der Cassegrain-Spiegelanordnung ein die Elektronik der Vorrichtung aufnehmender Gehäuseraum (12) vorgesehen ist.

8. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 5 bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß mit dem schwenk- und arretierbar angeordneten Gehäuse eine optische Visiereinrichtung (16) verbunden ist.

9. Abwandlung einer Vorrichtung nach einem der Ansprüche 3 bis 8, dadurch gekennzeichnet, daß die Vorrichtung ein pyroelektrisches Element mit zwei gleichen unabhängig voneinander beeinflußbaren sensitiven Bereichen aufweist, die beide im Strahlengang der Cassegrain-Spiegelanordnung angeordnet sind, und daß lediglich die Differenz der Ausgangsspannungen der beiden sensitiven Bereiche des einzigen Elementes einer Auswerteschaltung zügeführt ist.