DE3300086A1

DE3300086A1 - Einrichtung zur warnung von kraftfahrern

Info

Publication number: DE3300086A1
Application number: DE19833300086
Authority: DE
Inventors: Roman 7981 Schlier Gmünder; Bruno Zell
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 1983-01-04
Filing date: 1983-01-04
Publication date: 1984-07-05

Description

Die Erfindung betrifft eine Einrichtung zur Warnung von Kraftfahrern bei unkontrollierter Fahrweise mittels eines Detektors am Kraftfahrzeug zur Abtastung der fahrbahn.

Es sind schon eine Vielzahl von Vorrichtungen und Systemen bekannt geworden, die den unaufmerksamen Kraftfahrzeuglenker auf Gefahren aufmerksam machen. So ist aus der OS 21 3 6 070 eine Vorrichtung zum Melden von Straßenverkehrszeichen bekannt geworden, bei welcher Sensoren sowohl am Kraftfahrzeug als auch in der Fahrbahn angeordnet sind, die ein Signal erzeugen und damit den Fahr zeug führer z. B. auf ein Straßenverkehrszeichen hinweisen. In besonderer Ausgestaltung, sieht der Gegenstand dieser Druckschrift auch vor, daß ein optischer Strahlengeber, z. B. eine Lampe, eine an der Fahrbahn angebrachte Rückstrahlfläche anstrahlt, deren Reflexionsstrahlen von einem.optischen Empfänger aufgenommen und zu einem akustischen Signal verarbeitet werden. Unabhängig von den unterschiedlichen zu verwendenden Sensorenarten, wie optische, magnetische Sensoren usw., ist es bei der Lehre dieser Druckschrift erforderlich, daß speziell in der Fahrbahnober F1äche angeordnete Rückst rah 1 flächen oder Felderreger vorgesehen sind, die mit den Gebern bzw. Empfänger zusammenwirken. Dies gilt auch für den Gegenstand der OS 23 34 406, wo ebenfalls ein spezieLl präparierter Fahrbahnbelag mit den Gebern bzw. Empfängern am Fahrzeug zusammenwirkt. Diese

Systeme haben den Nachteil, daß sie infolge der hohen Vorbereitunskosten an Fahrbahnbelägen bisher und wohl auch in Zukunft nicht zum Einsatz kommen können.

Der Erfindung liegt deshalb die Aufgabe zugrunde, eine Warneinrichtung zu schaffen, die lediglich am Kraftfahrzeug Geber bzw. Sensoren aufweist und im übrigen den bestehenden Fahrbahnbelag ohne Zusatzeinrichtungen in das Warnsystem integriert.

Diese Aufgabe wird ausgehend von einer Einrichtung der eingangs bezeichneten Art erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß im vorderen seitlichen Bereich des Kraftfahrzeugs eine optische Sensoreinrichtung vorgesehen.ist, die ein Warnsignal darin abgibt, we [in das Kraftfahrzeug eine Begrenzungslinie der Fahrspur überfährt.

In der Presse ist wiederholt darüber berichtet worden, daß insbesondere, übermüdete Lastkraftwagenfahrer eine Vielzahl von Unfällen verursachten, da sie bei langen Fahrten am Steuer kurzfristig eingeschlafen sind. In einem japanischen Forschungs-Kraftfahrzeug wurde deshalb ein Müdigkeitswarnsystem erprobt, bei welchem im Lenkrad eingebaute Sensoren auf typische Bewegungen und Reaktionen eines schläfrigen Fahrers reagieren. Im Gegensatz

7 u diesem und den eingiinrji! ο rwähn t cn Syst η nie η zur Wn mim η υ on
Kraftfahrern, ist die er f i ndimgsgemäße Linrichtuny sehr i-infarh
aufgebaut und kann an j κ dorn Kraftfahrzeug prob lein los π ac hg er üb Lü t u/erden. Ausgehend won der Erkenntnis, daß nur einfache und
kostengünstig herzustellende Systeme eine schnelle"Abhilfe des
bekannten Problems bringen, bedient sich die Erfindung als ein
Signalgeber die stets vorhandene weiße Begrenzungslinie am
rechten Fahrbahnrand unseres Straßensystems. Die Erfindung sieht dabei vor, daß ein optisches Sensorsystem die weiße Begrenzungslinie am Fahrbahnrand dann erfaßt, wenn das Fahrzeug diese Linie überfährt und won der Fahrbahn a I) zu kommen droht. Hierzu braucht
man nur ein optisches Sensorsystem an der rechten äußeren Kraftfahrzeugseite zu installieren. Selbstverständlich kann in Ausgestaltung der Erfindung das Sensorsystem an beiden äußeren Seiten des Kraftfahrzeugs angebracht sein, um sowohl die rechte Begrenzungslinie am Fahrbahnrand oder die mittlere unterbrochene Linie auf der Fahrbahn zu registrieren. Für Links fahrer auf der Autobahn kann letztere Einrichtung auch die linke Fahrbahnbegrenzung registrieren.

Die erfindungsgemäße Einrichtung hat gegenüber dem bekannten
Stand der Technik den entscheidenden Vorteil, daß sie SOfOTt_x
ohne großen technischen Aufwand in Kraftfahrzeugen installierbar ist und daß insbesondere keinerlei Änderungen und Anpassungen
seitens der Fahrbahnen nötig sind. Hierdurch kann das System so-

fort als wirksamer Unfa 11 Verhinderer im Straßenverkehr eingesetzt werden. Dem gegenüber erfordern die bekannten, komplizierten Einrichtungen meist eine Anpassung des fahrbahnbelag« an das System.

Durch die in den Unteransprüchen aufgeführten Maßnahmen ist eine vorteilhafte Weiterbildung und Verbesserung der im Hauptanspruch angegebenen Einrichtung möglich. Eine besonders vorteilhafte Anpassung der Einrichtung sieht vor, daß die Sensoreinrichtung aus zwei auf die Fahrbahn gerichteten, bezüglich der Fahrzeugquerachse parallel angeordneten optischen Sensoren besteht, daß die Sensoren das von der Fahrbahn reflektierte ticht erfassen und dann ein unterschiedliches auswertbares Signal erzeugen, wenn das von der Fahrbahn reflektierte Licht unterschiedlich stark reflektiert wird.

Dieser Ausführungsform liegt der Gedanke zugrunde, daß die elektrische Schaltung der Sensoren nicht reagiert, sofern beide Sensoren die gleiche, an der Fahrbahn reflektierte Lichtmenge erhalten. Sobald jedoch die von den Sensoren erfasste, am Straßenbelag reflektierte Lichtmenge unterschiedlich groß ist, laßt sich dieses Differenzsignal zwischen den beiden Sensoren auswerten und insbesondere ein Warnton erzeugen. Gelangt ein Sensor über den weißen Randstreifen einer Fahrbahnbegrenzung, so reflektiert dieser Streifen mehr L icht als der .dunkle übrige Belag. Demzu-

folge wird dor Sensor über dem u/eißen Randstreifen einen stärkeren Spanriungsaussc/h I ag v. r/ouqiMi als (Um· ander«? Sensor. Die gemessene Spannungsdifferenz ist dann ein Maß zur Erzeugung des Wa rn:> i qna I :j .

Diese einfache Form der Differenzspannungsmessung und Auswertung kann mittels einer Brückenschaltung (Wheatstone*sehe Brücke) verwirklicht werden und ermöglicht auf einfachste Weise die Herstellung einer funktionsfähigen Warneinrichtung.

Um die Warneinrichtung auch nachts funktionsfähig zu machen, wird gemäß einer vorteil haften Ausgestaltung der Erfindung eine symetrisch zu den optischen Sensoren auf die Fahrbahn gerichtete Lichtquelle vorgesehen. Diese Lichtquelle dient lediglich dazu, den Straßenbelag anzuleuchten, damit dio Sensoren unterschiedliche Helligkeitsu/erte des Straßenbelags ermitteln können.

Ein besonders vorteilhaftes und zu/eckirmßi ges Ausf iihrungsbeispi e 1 der Erfindung ist in der Zeichnung dargestellt, und in der nachfolgenden Beschreibung näher erläutert. Es zeigen

Fig. 1 eine «cnematische Darstellung eines Kraftfahrzeugs in Draufsicht mit Sensoren auf einer fahrbahn,

Fig. 2 einen Schnitt gemäß A-A in Fig. 1,

Fig. 3 ein schematisches Ausführungsbeispiel einer Schaltungsanordnung für die Sensoren und

Fig. 4 ein vor tei1 ha ft es Ausführunqsbeispie I für ο ine elekt ronisehe Schaltung.

In Fig. 1 ist ein Kraftfahrzeug 10 auf einer Fahrbahn 11 in Draufsicht dargestellt. Die Fahrbahn 11 hat am rechten Fahrbahnrand eine durchgezogene weiße Beg ren/ung:i 1 i η i e 12 sowie eine unterbrochene Mittellinie 13. Die Fahrtrichtung des Kraftfahrzeugs ist mit einem Pfeil 14 angezeigt. Im vorderen rechten Dereich des Fahrzeugs sind zwei Sensoren .15, 16 angeordnet.

Das Ausführungsbeispiel soll den Fall beschreiben, wenn das Fahrzeug 10 infolge einer Unachtsamkeit in Fahrtrichtung nach rechts wegfährt und die durchgezoene weiße Begrenzungslinie 12 überschreitet. In Fig.2 ist eine Vorderansicht der Sensoren 15, 16 entsprechend dem Schnitt A-A in Fig. 1 dargestellt.

Die Anordnung gem. Fig. 2 nutzt die unterschiedlichen Reflexionsfaktoren zwischen der weißen Begrenzungslinie 12 und dem fahrbahnbelag 11 für sichtbares Licht. Als optisch« Sensoren dienen zwei Fotowiderstände 15, 16, welche eine scharfe Riehtwirkung senkrecht zur Fahbahn aufweisen. Die beiden Fotowiderstände 15, 16 befinden sich jeweils am 'oberen Ende eines R oh res 17, 18, wodurch zum einen die erforderliche Richtwirkung, zum anderen ein Schutz vor Umwelteinflüssen, d. h. Verschmutzungen und dergleichen erzielt wird.

Um eine gleichmäßige Bestrahlung der Fahrbahnoberfläche auch bei Dunkelheit zu ermöglichen, ist eine Lichtguelle 19 vorgesehen,

ΙΟ

die symetrisch zu den Sensoren Ib, 16 ungeordnet isl. Der
AbtiLand /w ι ;u:hc.wi ür.n 55 ei rn> ο rcn η :;u I I c:t.u/;j dt;r Hn;iLi: der seitlichen Begrenzungslinie 12 entsprechen.

Mechanisch sind die beiden Sensoren 15, 16 im vorderen Bereich der Stoßstange nebeneinander, d. h. bezüglich einer senkrechten zur Fahrtrichtung hintereinander angeordnet.

In Fig. 3 ist die schematische Schaltung für die Sensoren dargestellt. Die als SensoreLnheit 20 zusammengefaßten Sensoren 15, 16 sind bezüglich einer Spannungsquelle in Reihe geschaltet. Der Mi t tel abgri ff" 21 führt zu je einer Vergleichsstufe 22 und 22' die jeweils ein digitales Ausgangssigna I U , und U für jeweils

3 X 3 Δ.

positive und negative F i η r ] ii η g s s i g η η 1 e U₁ erzeugen. Fin ODFR-Gatter 2i und ein Verstärker 24 ergeben ein Ausgangssignal,
welches auf einen akustischen Summer 25 einwirkt und ein Warnsignal erzeugt.

Befinden sich beide Sensoren 15, 16 über dem normalen Straßenbelag 11, so sind deren elektrische Widerstände infolge gleichen Lichteinfalls identisch. In diesem Fall liegt am Punkt 21 eine Spannung U = 0 an." Sobald ein Sensor über die weiße Begrenzungslinie 12 gelangt, verringert sich dessen Widerstand. Bei
einer Beschaltung gemäß Fig. 3 Folgt dann, daß die Spannung U
ungleich 0. wird. Durch die elektronische Auswärtschaltung mit
den Komperatoren 22 und 22' wird dieses Signal ausgewertet und über einen Summer 25 zur Anzeige gebracht.

BAD

Ein genaues Ausführungsbeispiel der elektrischen Schaltung ist in Fig. 4 dargestellt. Diese Schaltung arbeitet prinzipiell nach dem Schaltschema gem. Fig. 3.

Die Sensoren 15 und 16 sind als niederohmige Fotowiderstände R.. und R„ ausgebildet. In einer Brückenschaltung sind diese Sensoren , in einem Zweig der Brücke angeordnet. Zum Abgleich der Brücke dient ein Spannungsteiler, bestehend aus den Widerständen R₅, P₂ und Rg im anderen Zweig der Brücke. Die auf O-Potential abgeglichene Brückenspannung Δ ^u wird auf den Eingang einer Differenzverstärkerstufe OV 1 (Operationsverstärker) geführt.

Um postive und negative Brückenspannungen, hervorgerufen durch Belastung des einen oder anderen Sensors 15, 16, zu erfassen, ist ein, dem Spannungsteiler-Brückenzweig weiterer parallel geschalteter Brückenzweig vorgesehen, mit den Widerständen R₄, P₁ und R-,. Der Abgriff der Brückenspannung dieses Brückenzweiges führt zum weiteren Differenzverstärker OV-2.

Mittels den Widerständen R-j und R₁- wird ein Grundabgleich der Brücke durchgeführt,, da die Fertigungstoleranzen der Sensoren 15, 16 schwanken Mittels den weiteren Abgleichwiderständen P„ bzw. P₁ im Brückenzweig erfolgt eine Einstellung des Ansprechens der Differenzverstärker OV bzw. OV₂. Diese Einstellung kann zweckmäckigerweise über ein Doppelpotentiometer P., P₂ erfolgen..

Den Differenzverstärkern OV 1 und OV 2 ist jeweils eine Diode D 1 und D 2 nachgeschaltet. Eine 10-er Diode D 3 und ein Eingangswiderstand R~ für die Basisspannung des Transistors T erfolgt in Reihenschaltung. Der Transistor T liegt mit seinem Emitter auf Masse 26 und ist mit seinem Kollektor mit dem Summer 25 verbunden. Als Spannungsversorgung für die Sensoren 15, 16 bzw. der Brückenschaltung, der Differenzverstärker OV 1 und OV 2 - ggf. mit einer gesiebten Spannung - und dem Summer 25 dient die Bordnetzspannung des Kraftfahrzeuges, die sowohl 12 Volt beim PKW oder 2 4 Volt beim LKW betragen kann.

Die Schaltungsanordnung wirkt wie folgt:

Registriert der Sensor 15 einen hellen Untergrund (z.B. die Begrenzungslinie) so wird dieser niederohmig und die Brückenspannung wird positiver. Hierdurch wird der Differenzverstärker OV 2 angesteuert und ein Ausgangssignal am Summer erzeugt. Umgekehrt erfolgt eine Ansteuerung des Differenzverstärkers OV 1, wenn den Sensor 16 niederohmig und damit die Brückenspannung negativ wird.

Folgende Bauelemente haben sich als vorteilhaft erwiesen:

R₁ = R2 = Fotowiderstand (niederohmig)

P₁, P₂ = Doppelpotentiometer = 5 kOhm

R₁ = R₃ = Trimmer = 5 kOhm

R₂ = R₄ = 2,7 kOhm

R₅ = 6,8 kOhm

D 1 = D 2 = 1N 4148

D 3 = Z-Diode 6,2 V

T = BC 237

IC 1 = IC 2 = Operationsverstärker Typ 741 (0V1, OV 2) IC 1 + IC 2 = Doppel OV Typ 747

- Leerseite -

Claims

PATENTANWÄLTE DlPL-ING. EBERHARD EISELE DR.-.NG. HERBERT OTTEN

Zugelassene Vertietdir beim i"£uropaischan Patentamt Goetheplatz 7 - 7980 Ravensburg - Telefon (O751) 214OO

Anmelder: Bruno Zeil, Meyerhauser 4,

7981 Schlier

amtl. Bez.: Einrichtung zur Warnung

von Kraftfahrern

ANSPRUCHE

(l) Einrichtung zur Warnung won Kraftfahrern bei unkontrollierter Fahrweise mittels eines Detektors am Kraftfahrzeug zur Abtastung der Fahrbahn, dadurch gekennzeichnet, daß im vorderen seitlichen Bereich des Kraftfahrzeugs eine optische Sensoreinrichtung 15, 16 vorgesehen ist, die ein Warnsignal dann abgibt, wenn das Kraftfahrzeug 10 eine Begrenzungs linie 12, 13 der Fahrspur überfährt.
2 . Einrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Sensoreinrichtung 15, 16, 20 aus zu/ei auf die Fahrbahn 11 gerichteten, bezüglich der Fahrzeugquerachse parallel angeordneten optischen Sensoren 15, 16 besteht, daß die Sensoren 15, 16 das von der Fahrbahn 11 bzu/. der Begrenzungslinie 12 reflektierte

Licht erfassen und dann ein unterschiedliches auswertbares Signal erzeugen, wenn das von der Fahrbahn 11 bzw. der Begrenzungslinie 12 reflektierte Licht unterschiedlich stark reflektiert wird.
3. Einrichtung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß symmetrisch ^zu ^en optischen Sensoren 15, 16 eine auf die Fahrbahn 11 gerichtete Lichtquelle 19 angeordnet ist.
4. Einrichtung nach Anspruch 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Sensoren 15, 16 in einem Zweig einer Brückenschaltung (Wheatstone'sehen Brücke oder dgl.) in Reihe geschaltet sind, daß der Abgleich der Brücke mittels eines einstellbaren Spannungsteilers(R 5, p 2 und R 6 bzw. R 4 und ρ 1, R 3) im anderen Zweig der Brückenschaltung erfolgt und daß eine unterschiedliche Belastung der Sensoren 15, 16 zu einer Veränderung der Spannung (Brückenspannung) bzw. des Diagonalstromes zwischen den Zweigen der Brückenschaltung führt.
5. Einrichtung nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß je eine Vergleichsstufe (Differenzverstärker) 22 für positive und eine Vergleichsstufe 22' für negative Spannungen U Verwendung finden.
6. Einrichtung nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß als Vergleichsstufe integrierte Schaltkreise IC 1, IC 2, Verwendung finden.
7. Einrichtung nach einem oder mehreren der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Spannung U der optischen Sensoren 15, 16 an dem positiven Spannungseingang des ersten, für positive Spannungen ansteuerbaren Komperators IC I und an dem negativen Spannungseingang des zweiten, für negative Spannungen ansteuerbaren Komperators IC 2 anliegt, daß der negative Spannungseingang des ersten Komperators IC I und der positive Spannungseingang des zweiten Komperators IC 2 über Je einen einstellbaren Spannungsteiler (R₁-, P _?, R , und R,, P,, R.) ansteuerbar sind, die mit den optischen Sensoren 15, 16 parallel geschaltet sind.