DE4101411A1 - Netzunabhaengige anzeigeautomatik (anzeigeautomatik mit solarstromversorgung) - Google Patents

Description

1. Anwendungsgebiet

Die Erfindung betrifft eine automatisch sich einstellende netzunabhängige Vorrichtung und Schaltungsanordnung zur Anzeige von Wartezeiten und/oder Freigabezeiten, insbesondere bei Signal­ anlagen, bei denen diese Zeiten zwar in der Regel periodisch wiederkehren aber von Anlage zu Anlage unterschiedlich sind oder von Zeit zu Zeit verstellt werden können.

2. Zweck

Zweck der Vorrichtung und Schaltungsanordnung ist es, dem Empfänger des Signals anzuzeigen, wie lange er noch auf die Änderung des momentanen Status warten muß. Dies ist vor allem in­ teressant für stationäre oder bewegliche Ampelanlagen, an denen Verkehrsteilnehmer oft unnötig lange ihre Motoren laufen lassen und dadurch vermeidbare Umweltbeeinträchtigung hervorrufen. Die Kenntnis der noch anstehenden Wartezeit erlaubt es den Verkehrs­ teilnehmern den Motor abzustellen, wenn dies angebracht ist.

3. Stand der Technik

Bei solchen Anlagen sind die Anzeige-Einrichtungen, wie z. B. Digitalanzeigen, in der Regel mit dem elektrischen System der Signalanlage oder der steuernden Zentrale elektrisch verbunden, und sie werden von diesen mit Energie und mit den Informationen die sie anzeigen sollen, versorgt. Dies wird sowohl für die in der OS-DE 36 30 623 A1 beschriebene Anordnung angenommen als bei der OS 36 31 603 A1 vorausgesetzt.

4. Kritik am Stand der Technik

Das Herstellen dieser Verbindungen Versorgungs- und Signalleit­ ungen mit dem Ampelsystem oder der Leitzentrale erfordert einen erheblichen technischen und Arbeitsaufwand für den Einbau und den Eingriff in das elektrische System der Signalanlage, dessen Kosten in der Regel in einem sehr ungünstigen Verhältnis stehen zu den Kosten der Anzeigeeinrichtung selbst.

5. Aufgabe

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, die Investitionskosten dadurch drastisch zu reduzieren, daß die Anzeigeeinrichtung elektrisch von der Signalanlage getrennt wird ohne dadurch in Frage zu stellen, daß die gesuchten Einschaltzeiten der Signallampen exakt erfaßt und zur Anzeige gebracht werden; ferner soll der Einbau in kurzer Zeit möglich sein und die Einsatzmöglichkeit an verschiedenen Ampelanlagen ohne irgendwelche Einstellarbeiten sichergestellt sein.

6. Lösung

Erfindungsgemäß wird die Aufgabe im ersten Teil dadurch gelöst, daß ein Sensor (oder gegebenenfalls, wenn das Licht mehrerer Signallampen bewertet werden soll, mehrere Sensoren) so in der Nähe der Signallampe angebracht wird, daß er deren Einschaltzeit einer Auswerteelektronik mitteilen kann, welche ihrerseits die benötigte Information über eine besondere Vorrichtung zur Anzeige bringt, und im zweiten Teil durch eine permanente, von der Signal­ anlage unabhängige Stromversorgung.

Erfindungsgemäß wird der Sensor als optoelektronischer Empfänger ausgeführt, die Auswerteelektronik vorzugsweise mit Bauteilen mit sehr geringem Strombedarf ausgestattet, die nach einem Lichtquel­ lenzyklus die gesuchten Zeitintervalle als Zeitbasis zur Verfügung stellen und über eine Anzeigeeinrichtung mit sehr geringem Ener­ giebedarf, vorzugsweise einer Fluoreszenzkollektor-Anordnung, zur Anzeige bringen, wobei sie diese Zeitbasis automatisch ändern, sobald diese bei der Signallampe geändert wird, und die Stromver­ sorgung wird photovoltaisch bewerkstelligt.

7. Beschreibung von Ausführungsbeispielen

Im Folgenden werden Ausführungsbeispiele der Erfindung am Beispiel einer Verkehrsampel-Anlage beschrieben. Fig. 1 zeigt zunächst die wesentlichen Komponenten: die Lampe LR (1) der Verkehrsampel, deren Brenndauer je Phase erfaßt werden soll, eine Sammellinse SL (2), den Photodetektor PD (3), der das Lichtsignal der Lampe L in einen elektrischen Impuls von derselben Dauer umwandelt, die Auswerteelektronik AE (4), die Anzeigevorrichtung AV (5) für die aktuelle Information über die Rest-Dauer der Rot- Phase, und die photovoltaische Stromversorgung für die Vorricht­ ung, bestehend aus dem Solargenerator SG (6), dem Laderegler LR (7) und der Pufferbatterie BAT (8).

Alle Komponenten der Vorrichtung mit Ausnahme der Auswerteelektro­ nik AE (4) und der Anzeigevorrichtung AV (5) sind in der Literatur hinreichend beschrieben (s. Köthe, R.K.:"Stromversorgung mit Solarzellen", München: Franzis-Verlag, 1988, S. 156, 158 und S. 63-75). Die nachstehenden Beschreibungen können sich daher auf die Anordnung der Komponenten und auf die Erläuterung von Ausführungs­ beispielen für Auswerteelektronik AE (4) und Anzeigevorrichtung AV (5) beschränken.

Der Photodetektor PD (3), dem gegebenenfalls die Sammellinse SL (2) vorgesetzt ist, wird mit bekannten Maßnahmen unmittelbar auf oder vor der Scheibe der Lampe LR (1) angebracht, deren Licht er auswer­ ten soll, siehe Fig. 2. Da er nur wenige Millimeter mißt, kann dies bei jeder Lampe problemlos geschehen. Eine ebenfalls nur weni­ ge Millimeter dicke Verbindungsleitung LTG (9) führt zum Gehäuse GH (10), in und auf dem alle übrigen Komponenten der Vorrichtung untergebracht sind (es ist natürlich auch denkbar, die Komponenten auf verschiedene Gehäuse aufzuteilen). Das Gehäuse GH (10) kann an beliebiger Stelle angebracht werden, sofern sichergestellt werden kann, daß der Solargenerator SG (6) ausreichend Strahlungsenergie auffangen kann. Dies ist in der Regel der Fall, wenn das Gehäuse GH (10) auf den Mastkopf der Ampel (11) aufgesetzt ist, wie es in Fig. 2 dargestellt ist. Der Solargenerator SG (6) findet dann seinen Platz auf der oberen Deckfläche des Gehäuses GH (10), und die Anzeigevorrichtung AV (5) den ihrigen auf derjenigen Seiten­ fläche dieses Gehäuses GH (10), die in dieselbe Richtung orien­ tiert ist wie die Ampel (11). Alle übrigen Komponenten des Systems sind in dem Gehäuse GH (10) untergebracht.

Die Ausführung der Auswerteelektronik AE (4) und der Anzeigevor­ richtung AV (5) werden je nach Ausführung der letzteren aufein­ ander abgestimmt. So kann die Anzeige der jeweils verbliebenen Restdauer der Rot-Phase kontinuierlich oder diskontinuierlich erfolgen. Dabei kann man sich bekannter Anzeigevorrichtungen bedienen, wie beispielsweise bewegter, kreisförmiger Scheiben mit verschiedenen Sektoren, feststehender Scheiben mit einem rotier­ enden Zeiger oder auch digitaler Anzeigen. Eine bevorzugte, neuar­ tige Möglichkeit bieten sogenannte Fluoreszenzkollektoren (FLUKO), die dem Anwendungszweck entsprechend gestaltet werden können. Eine mit solchen FLUKO-Tafeln ausgeführte Vorrichtung wird nachfolgend beschrieben.

Das Ausführungsbeispiel geht davon aus, daß die Anzeige für den Verkehrsteilnehmer mit Hilfe von drei unterschiedlichen Feldern realisiert werden soll, die folgende Informationen geben:

• -"A" = erstes Drittel der Rot-Phase (Motor "A"bstellen),
• -"B" = zweites Drittel der Rot-Phase (Abstellen "U"nnötig),
• -"S" = drittes Drittel der Rot-Phase (Motor "S"tarten).

Im Ausführungsbeispiel werden aus den FLUKO-Tafeln drei verschie­ dene Felder zu der Anzeigevorrichtung AV (5) zusammengesetzt, die verschiedenfarbig sind (A = Rot, B = Orange, C = Grün) und darüberhinaus die entsprechenden Symbole tragen können. Fig. 3 zeigt Ausführungsbeispiele für diese Variante: die kreisförmige Anordnung, die säulenförmige Anordnung und die dreieckförmige Anordnung, die natürlich auch mit einer der Spitzen zur Seite oder nach unten weisend auf dem Gehäuse GH (10) angebracht werden kann, je nachdem welchen Charakter man der Anzeige geben will (Gebot, Verbot, Hinweis . . .). Die gewünschte FLUKO-Tafel A (12), U (13) oder S (14) wird dadurch markiert, daß eine Lampe LA (15), LU (16) oder LS (17) einen Lichtstrahl h.v. in die Seitenkante dieser Platte sendet, der diese und die darauf vorhandene Beschriftung in bekannterweise zum Aufleuchten bringt. Diese drei Lampen sind in Fig. 4 eingezeichnet, die das Blockschaltbild einer möglichen Ausgestaltung der Auswerteelektronik wiedergibt.

Bei der Ausgestaltung gemäß Fig. 4 liefert der Photodetektor PD (3) mit Hilfe der einfachen, in Fig. 4a dargestellten Hilfsschaltung während der Dauer der Rot-Phase den Steuerimpuls Ust, der von der Auswerteelektronik nach Fig. 4b übernommen wird. Von diesem Steu­ erimpuls werden zwei weitere Impulse mit Hilfe des Differenzie­ rer/Pulsformers DP (18) abgeleitet: der positive Startimpuls Uein und der negative Stopimpuls Uaus. Ferner startet der Impuls Uein den torgetasteten astabilen Multivibrator TAM (19), der eine Impulsfolge mit einer vorgegebenen Frequenz f für die Dauer des Steuerimpulses ausgibt. Diese Impulsfolge f wird den Abwärts­ zählern AZ1 (20), und AZ2 (21) zugeführt und parallel dazu einem Frequenzteiler FZ (23), der eine Teilung durch den Faktor 3 vornimmt, und der die damit auf 1/3 f erniedrigte Frequenz dem Aufwärtszähler AUZ (24) anbietet. Letzterer wird durch den Startimpuls Uein gestartet und durch den Stopimpuls Uaus zum Ende des Steuerimpulses Ust gestoppt. Das jeweils zum Stoppzeitpunkt vorhandene Zählergebnis wird als aktualisierter Wert Ta für die Dauer T der Rot-Phase mittels des Stoppimpulses in das Schiebe­ register SR (25) geladen, nachdem dieser unmittelbar vorher das dort gespeicherte Ergebnis Tv aus der vorangegangenen Rot-Phase gelöscht hat, das während der soeben abgelaufenen Rotphase als Zeitvorgabe für die drei voreinstellbaren Abwärtszähler AZ gedient hat. Wie diese daraus die Zeitvorgabe für die drei Anzeigeelemente A (12), U (13) und S (14) erzeugen, sei nun erläutert.

Die genannten Abwärtszähler sind mit Hilfe des vom Schiebe­ register SR (25) gelieferten Ausgangssignals für ein Drittel der vom Taktgeber TAM (19) während der Steuerimpulsdauer Tv abgegebe­ nen Pulszahl voreingestellt. Durch dem Startimpuls Uein der aktu­ ellen Phase wird der Abwärtszähler AZ1 (20) aktiviert, und gleich­ zeitig wird die Beleuchtung LA (15) für das Anzeige-Element A (12) eingeschaltet. Mit jedem Taktimpuls läuft der Zähler AZ1 (20) um eine Zählung zurück und erreicht nach einem Drittel der Steuer­ impulsdauer Tv der vergangenen Rot-Phase ausgangsseitig den Wert Null. Dies veranlaßt die Treiber TL1 (22a) und TL2 (22b) den Ab­ wärtszähler AZ2 (21) zu aktivieren, die Lampe LA (15) auszuschalt­ en und die Lampe LU (16) für das Anzeige-Element FU (13) einzu­ schalten. Der Zähler AZ2 (21) steht nach einem weiteren Drittel der Dauer Tv der vorangegangenen Rot-Phase ausgangsseitig auf Null, wodurch die Lampe LU (16) aus- und die Lampe LS (17) für das Anzeigeelement FS (14) eingeschaltet ist. Diese Lampe wird abgeschaltet, wenn der Stoppimpuls Uaus das Ende der laufenden Rot- Phase signalisiert. Damit ist die Auswerteelektronik für den Beginn der nächsten Rot-Phase bereit.

Der torgesteuerte astabile Multivibrator TAM (19) und das Differenzierer/Pulsformer-Glied (18) lassen sich in bekannter Weise aufbauen (s. z. B. Köthe, H.R., "Stromversorgung mit Solarzellen", München: Franzis-Verlag 1988, S. 219 und 158, 160). Die Pulsformung kann auf einfache Weise mit einem UND-Gatter erfolgen, das eingangsseitig kurzge-schlossen ist. Die Frequenzteilung, die Zählfunktionen und die Funktion des Schieberegisters übernehmen vorzugsweise integrierte CMOS- Schaltungen, beispielsweise die Aufgabe des Frequenzteilers FT (23) der Programmierbare Binärzähler mit Teilung durch n vom Typ 4526, die Aufgaben der Abwärtszähler AZ1 (20) und AZ2 (21) sowie diejenige des Aufwärtszählers AUZ (24) ein dekadischer oder ein binärer Aufwärts-/Abwärts-Zähler vom Typ 4192 oder 4193; alle diese Schaltungen lassen sich je nach Bedarf durch geeignete Impulse starten, stoppen oder auf Null setzen, die von den in der Beschreibung erläuterten Start- und Stoppimpulsen sowie von den Ausgangssignalen der IG abgeleitet werden können.

Claims (5)

1. Automatisch sich einstellende, netzunabhängige Vorrichtung und Schaltungsanordnung zur Anzeige von Wartezeiten und/oder Freigabezeiten, insbesondere bei Signalanlagen, bei denen diese Zeiten in der Regel periodisch wiederkehren aber von Anlage zu Anlage unterschiedlich sind oder von Zeit zu Zeit verstellt werden können, dadurch gekennzeichnet,
daß der Beginn und das Ende der Signalphase durch einen elektrisch nicht mit der Signallampe verbundenen Sensor erfaßt wird, der diese Information an eine Auswerte-Elektronik weitergibt, welche die momentane Dauer der Signalphase über eine besondere Vorricht­ ung zur Anzeige bringt, und
daß die gesamte Schaltungsanordnung durch eine photovoltaische Stromversorgung elektrisch versorgt wird.

2. Automatisch sich einstellende, netzunabhängige Vorrichtung und Schaltungsanordnung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß als Sensor ein optoelektronisches Bauelement eingesetzt wird, das ein elektrisches Signal an eine digitale Auswerteelektronik wei­ tergibt, die aus dem empfangenen Signal eine Zeitbasis bildet, die der Einschaltzeit der Signallampe entspricht, und die mit Hilfe dieser Zeitbasis ein weiteres elektrisches Signal bildet, das über eine Vorrichtung die jeweils momentan noch verbleibende Dauer der Signalphase zur Anzeige bringt.

3. Automatisch sich einstellende, netzunabhängige Vorrichtung und Schaltungsanordnung nach Anspruch 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Auswerteelektronik mit integrierten Schaltkreisen in C-MOS Technologie ausgeführt ist, die bei jedem Signalzyklus die Zeitbasis für die Anzeige neu bildet.

4. Automatisch sich einstellende, netzunabhängige Vorrichtung und Schaltungsanordnung nach Anspruch 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, daß die jeweils momentan noch verbleibende Dauer der Signalphase mit Hilfe von Fluoreszenzkollektorplatten erfolgt.

5. Automatisch sich einstellende, netzunabhängige Vorrichtung und Schaltungsanordnung nach Anspruch 1 und 2, dadurch gekennzeichnet daß die jeweils momentan noch verbleibende Dauer der Signalphase digital erfolgt.