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Die
vorliegende Erfindung bezieht sich auf ein Verfahren zum Sichern
des Funktionsablaufs des einem Taxameter zugeordneten elektronischen Messwertaufnehmers.
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Ein
Taxameter ist im Allgemeinen ein Apparat, dessen Aufgabe darin besteht,
den Preis anzuzeigen, der für
eine durch ein Taxi getätigte
Fahrt zu bezahlen ist, wobei dieser Preis von mehreren Parametern,
unter anderem der vom Taxi gefahrenen Strecke abhängt, das
heißt
der Anzahl der Radumdrehungen, die das Fahrzeug am Ende während der Fahrt
gemacht hat.
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Zur
Messung dieser Anzahl von Radumdrehungen wird ein sogenannter "elektronischer" Messwertaufnehmer
verwendet, der sich aus mehreren Messköpfen (im Englischen "sensors"), die jetzt im Allgemeinen
an der Kardanwelle eines der Räder
des Fahrzeugs befestigt sind, und einem Erfassungskörper zusammensetzt,
der am Fahrgestell des Fahrzeugs befestigt ist und eine elektronische
Mikroprozessorschaltung enthält.
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Dieser
Messwertaufnehmer liefert über
eine separate Ausgangsleitung, die mit dem Taxameter verbunden ist,
Impulse, die für
die Anzahl der Radumdrehungen stehen.
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In
den meisten Fällen
handelt es sich um einen Hall-Effekt-Messfühler, und dieser ist folglich
mit mehreren Messköpfen
versehen, die aus Magneten bestehen, die regelmäßig um die Kardanwelle herum verteilt
sind, an der sie befestigt sind.
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In
den gegenwärtig
bekannten Vorrichtungen ist der Mikroprozessor des Erfassungskörpers dazu programmiert,
zu überprüfen, ob
die Anzahl der Magnete auch diejenige ist, die normalerweise vorgesehen
ist und nicht ein Betrüger
anschließend
einen oder mehrere Magnete hinzugefügt hat, damit das Taxameter
einen höheren
als den wirklichen Preis berechnet. Es ist nämlich einfach, einen Messkopf oder
mehrere Messköpfe
zusätzlich
an einem solchen Messwertaufnehmer anzubringen und diesen dadurch
bei jeder Radumdrehung eine höhere
Impulsanzahl zählen
zu lassen als er normalerweise zählen
müsste.
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Typischerweise
umfasst ein Messwertaufnehmer aus dem gegenwärtigen Stand der Technik vier
regelmäßig um die
Kardanwelle verteilte Magnete, wovon drei Magnete einen Pol mit
einem ersten Vorzeichen, beispielsweise einen Nordpol, der negative
Impulse am Ausgang des Hall-Effekt-Messfühlers liefert, und drei Pole
mit dem anderen Vorzeichen umfassen, das heißt, drei Südpole, die jeweils positive
Impulse liefern.
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Der
Mikroprozessor des feststehenden Erfassungskörpers ist also dazu programmiert,
zu überprüfen, dass
bei jeder Radumdrehung auch ein negativer Impuls gefolgt von drei
positiven Impulsen erfasst wird.
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Im
gegenteiligen Fall bestimmt der Mikroprozessor, dass ein betrügerischer
Eingriff stattgefunden hat und blockiert dann definitiv den Funktionsablauf des
Messwertaufnehmers.
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Diese
Vorgehensweise ermöglicht
es jedoch nicht, festzustellen, ob der Betrüger um die Kardanwelle so viele
Pole hinzugefügt
hat wie ursprünglich vorhanden
waren, das heißt
hier, einen Pol mit dem ersten Vorzeichen und drei Pole mit dem
zweiten Vorzeichen. In einem solchen Fall wird der Mikroprozessor
keinen betrügerischen
Eingriff ausmachen und die doppelte Impulsanzahl liefern, als er
bei jeder Radumdrehung hätte
tatsächlich
liefern müssen. Dies
ist ein erster Nachteil dieser bekannten Vorrichtungen.
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Das
Dokument
EP 0 928 970 beschreibt
eine Vorrichtung, die wie die Erfindung zur Gruppe der Messwertaufnehmer
gehört,
die dazu verwendet werden, die Berechnung einer Strecke bei einem
Taxameter zu ermöglichen.
Genauer ausgedrückt
liegt das Ziel des in diesem Dokument beschriebenen Systems darin,
die Erfassung zusätzlich
hinzugefügter
Messköpfe
zu ermöglichen,
welche die Geschwindigkeitsmessung durch das Hinzufügen betrügerischer
Impulse verfälschen
würden.
Dazu kann die durchschnittliche Dauer zwischen zwei Impulsen gemessen
und mit einer Bezugsdauer verglichen werden, die bei einer Eichung
aufgezeichnet wurde. Wenn sich das Fahrzeug in der Folge auf der
Geschwindigkeit befindet, die derjenigen der Eichung entspricht,
und die durchschnittliche Dauer zwischen den Impulsen nicht dem
voraufgezeichneten Wert entspricht, besteht ein Verdacht auf einen
betrügerischen
Eingriff.
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Ein
anderer Nachteil ist die Gefahr falscher Abrechnungen, ob diese
nun absichtlich (betrügerisch)
oder auch nicht erfolgten, die auf betrügerischen oder auch nicht betrügerischen
Verschiebungen der Magnete um die Kardanwelle zurückzuführen sind.
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Um
diese Gefahr zu erklären,
wird Bezug auf die beigefügte
Zeichnung 1 genommen, die im Querschnitt die mit vier Magneten 2, 3, 4, 5 bestückte Kardanwelle 1 darstellt,
die dem feststehenden Erfassungskörper 6 des Messwertaufnehmers
zugeordnet ist, wobei dieser Körper 6 mit
einem Ausgangsleiter 7 zum (nicht dargestellten) Taxameter
ausgestattet ist.
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Bei
der Anfangsmontage des Messwertaufnehmers 2–7 werden
die vier Messköpfe
oder Magnete 2, 3, 4, 5, wie
dargestellt, gleichmäßig um die Kardanwelle 1 verteilt
und im Allgemeinen an dieser Welle mittels einer einfachen (nicht
dargestellten) Klemmschelle angebracht.
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Diese
Magneten sind hier also, wie dargestellt, normalerweise um 90 Grad
voneinander versetzt. Auf dem trigonometrischen Kreis ist der Magnet 2 bei
0 Grad in Winkelposition, der Magnet 3 bei 90 Grad, der
Magnet 4 bei 180 Grad und der Magnet 5 bei 270
Grad.
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Im
Laufe der Zeit kann es jedoch durch Verschleiß- oder Lockerungserscheinungen
geschehen, dass sich die Magneten 2 bis 5 in der
Winkelposition um die Welle 1 verschieben. Es kann jedoch
auch vorkommen, dass diese Winkelverschiebung der Magnete vom Taxifahrer
absichtlich und somit mit einem betrügerischen Ziel herbeigeführt wird.
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Nun
wird beschrieben, warum diese Winkelverschiebung der Magnete eine
falsche Abrechnung hervorruft, indem davon ausgegangen wird, dass
beispielsweise der Magnet 3 um 45 Grad zum Magneten 2 hin
verschoben wurde, um dann die Position 3' einzunehmen, wo er sich, wie dargestellt,
an der 45°-Position
auf dem trigonometrischen Kreis befindet.
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Zunächst muss
jedoch in Erinnerung gerufen werden, dass es bei einem mit einem
Taxameter ausgerüsteten
Taxi eine Geschwindigkeit gibt, die "Einschaltdrehzahl" genannt wird, bei der der in Abhängigkeit
von der zurückgelegten
Strecke berechnete Preis gleich dem in Abhängigkeit von der verstrichenen
Zeit berechneten Preis ist. Das Taxameter ist also so programmiert,
dass es den Preis berechnet und anzeigt, welcher der verstrichenen
Zeit entspricht, wenn das Taxi mit einer unter der Einschaltdrehzahl
liegenden Geschwindigkeit fährt
oder steht, und im gegenteiligen Fall den Preis berechnet und anzeigt,
welcher der zurückgelegten
Strecke entspricht, wenn das Taxi mit einer über der Einschaltdrehzahl liegenden
Geschwindigkeit fährt.
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Es
soll davon ausgegangen werden, dass das Taxi nahe an dieser Einschaltdrehzahl
fährt,
was im Stadtverkehr aufgrund von Staus häufig vorkommt.
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Es
wird angenommen, dass sich die Welle 1 im Uhrzeigersinn
dreht, wie in der Zeichnung durch den Pfeil dargestellt ist.
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Im
Verlauf jeder vollständigen
Drehung dieser Welle 1 läuft der Magnet 2 vor
dem Erfassungskörper 6 vorbei,
gefolgt vom Magneten 3' am
Ende einer 45°-Drehung,
auf den wiederum der Magnet 4 am Ende einer zusätzlichen
135°-Drehung
(3 mal 45 Grad) folgt.
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Am
Ende der Zählung
wäre die
Zeit, die vom Magneten 2 bis zum Magneten 3' verstreicht,
zweimal kürzer
als diejenige, die vom Magneten 2 bis zum Magneten 3 hätte verstreichen
müssen,
und das Taxameter wird zwischen der Position 2 und der
Position 3' eine
zweimal höhere
als die wirkliche Geschwindigkeit anzeigen. Es wird glauben, dass
die Geschwindigkeit dann höher
ist als die Einschaltdrehzahl und in der Folge einen Preis berechnen
und anzeigen, der einer Fahrtstrecke entspricht, die in der Größenordnung
des Zweifachen der tatsächlich
zurückgelegten
Strecke liegt.
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Genauso
wird es zwischen den aufeinanderfolgenden Durchlaufen des Magneten 3' und des Magneten 4 eine
deutlich unter der Einschaltdrehzahl liegende Geschwindigkeit erkennen
und fälschlicherweise
einen Preis erkennen und anzeigen, der einer verstrichenen Zeit
entspricht, wobei diese Zeit dann als länger als die tatsächlich verstrichene
Zeit erkannt und angezeigt wird, weil es sich nicht um die Zeit
handelt, die verstrichen ist, um von der Position des Magneten 3 zu
derjenigen des Magneten 4 überzugehen, aber sehr wohl
um diejenige, um von der Position des Magneten 3' zu derjenigen
des Magneten 4 überzugehen.
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Insgesamt
wird also der am Ende vom Taxameter angezeigte Preis höher sein
als der wirkliche Preis.
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Die
Erfindung zielt darauf ab, Abhilfe gegen diese Nachteile zu schaffen.
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Dazu
bezieht sie sich auf ein Verfahren zum Sichern des Funktionsablaufs
eines einem Taxameter zugeordneten elektronischen Messwertaufnehmers,
wobei dieser Messwertaufnehmer mindestens einen Messkopf oder mehrere
Messköpfe
wie etwa Magnete, die um eine Drehwelle des Fahrzeugs befestigt
sind, und mindestens einen Erfassungskörper wie etwa einen Hall-Effekt-Messfühler umfasst,
der am Fahrgestell des Fahrzeugs in Verbindung mit diesem Messkopf
oder diesen Messköpfen
befestigt ist, dadurch gekennzeichnet, dass es darin besteht, nur die
Informationen bei jeder Umdrehung dieser Drehwelle zu berücksichtigen
und somit an das Taxameter zu übertragen,
die von einem einzelnen Messkopf ausgehen, zu überprüfen, dass es in Bezug auf die anfängliche
Auslegung der Messköpfe
keine Hinzufügung
eines zusätzlichen
Messkopfs oder mehrerer zusätzlicher
Messköpfe
gegeben hat, und im Falle der Hinzufügung eines zusätzlichen
Messkopfs oder mehrerer zusätzlicher
Messköpfe
eine Betrugsabwehrmaßnahme
auszulösen.
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Vorteilhafter
Weise wird diese Überprüfung dadurch
vorgenommen, dass der Ablauf aufeinanderfolgender Zeiten, die zwischen
zwei aufeinanderfolgenden Impulsen verstreichen, analysiert und
eine Betrugsabwehrmaßnahme
ausgelöst
wird, wenn festgestellt wird, dass die aufeinanderfolgenden Zeiten
einen schwankenden Ablauf bilden, das heißt, eine Abfolge von Werten,
wovon jeder abwechselnd von einem Wert zum nächsten abnimmt und dann von
diesem letzten Wert wieder auf den unmittelbar folgenden zunimmt,
und so weiter.
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Die
Erfindung wird mit Bezug auf die beigefügte Schemazeichnung gut verständlich,
und ihre Vorteile und weiteren Merkmale gehen besser daraus hervor:
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1,
die bereits vorstehend teilweise beschrieben wurde, zeigt einen
elektronischen Messwertaufnehmer für ein Taxameter, wobei dieser Messwertaufnehmer
mit vier Magneten ausgestattet ist, die mit einem Hall-Effekt-Messfühler verbunden sind,
wobei diese Figur außerdem
noch eine erste Betrugs- oder Falschabrechnungsform darstellt,
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2 ist
eine 1 ähnliche
Ansicht und zeigt eine zweite Betrugsform,
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3 ist
ein die Erfindung erläuterndes Übersichtsschema.
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Die
bereits vorstehend beschriebene 1 zeigt
den herkömmlichen
Einbau eines Messwertaufnehmers für Taxameter, und gibt genau
an, wie durch Verschieben eines Magneten 3 in eine andere
Winkelposition 3' es
möglich
ist, in einer betrügerischen oder
auch nicht betrügerischen
Absicht eine falsche Abrechnung herbeizuführen.
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Hier
ist außerdem
auch noch genau angegeben, dass sich der Erfassungskörper 6 aus
einem Hall-Effekt-Messfühler 8 und
einem Mikroprozessor 9 zusammensetzt.
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Dieser
Mikroprozessor 9 führt
nicht nur die Zählung
und die Formaufbereitung der über
die Ausgangsleitung 7 zum Taxameter geschickten Impulse durch,
sondern analysiert darüber
hinaus noch die Vorzeichen aufeinanderfolgender Impulse. Da die hier übernommene
Auslegung einen Magneten 2 verwendet, dessen Nordpol N
nach außen
gerichtet ist, und drei Magneten 3, 4, 5,
von denen hingegen der Südpol
S nach außen
gerichtet ist, empfängt
der Mikroprozessor 9 unweigerlich eine Reihe von Impulsen,
die aus negativen Impulsen besteht, die voneinander durch drei positive
Impulse getrennt sind. Wenn dem nicht so ist, wird sofort blockiert,
und der Messwertaufnehmer 6, wie selbstverständlich genauso
auch das Taxameter, kann dann nicht mehr arbeiten. Es ist somit
von vorn herein nicht möglich,
auf betrügerische
Weise einen fünften
Magneten hinzuzufügen,
um den zu bezahlenden Preis zu manipulieren.
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Jedoch
können
die Magneten, wie vorstehend gezeigt, am Umfang 19 der
Welle 1 verschoben werden, wodurch manipuliert, und wie
dem auch sei, eine falsche Abrechnung herbeigeführt werden kann. Nun wird gezeigt,
wie die Erfindung Abhilfe gegen diesen Nachteil schafft, indem dazu
auf 3 Bezug genommen wird, die es zu verstehen ermöglicht,
wie die Software des Mikroprozessors 9 zur Umsetzung der
erfindungsgemäßen Verfahrens
modifiziert wird.
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Um
die Gedanken klarzustellen, wird diese Modifizierung der Software
hier in Form eines Blockschemas dargestellt.
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Die
ausgehenden Erfassungsimpulse 20 des Hall-Effekt-Messfühlers 8 werden
an eine Analyseschaltung 10 angelegt, welche die Impulsreihe
in negative Impulse aufteilt, welche diejenigen sind, die vom Messfühler 8 abgegeben
werden, wenn der einzige Nordpol 2 an ihm vorbeiläuft, und
in positive Impulse, welche diejenigen sind, die vom Messfühler abgegeben
werden, wenn die drei Südpole 3, 4, 5 an ihm
vorbeilaufen.
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Erfindungsgemäß werden
die positiven Impulse, die über
die Verbindung 21 austreten, vom Mikroprozessor 9 nicht
als für
die zurückgelegte
Strecke stehende Impulse berücksichtigt,
und werden somit nicht durch die Rechnereinrichtung 11 über die Ausgangsleitung 7 übertragen,
die das Taxameter mit Berechnungsimpulsen für die zurückgelegte Strecke versorgt.
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Sie
werden jedoch in einem Zähler 16 gezählt und
dann durch diesen zur Analyse an die Rechnereinrichtung 11 geschickt.
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Hingegen
sind die negativen Impulse am anderen Ausgang 22 erfindungsgemäß die einzigen, die
vom Mikroprozessor 9 als Impulse berücksichtigt werden, die für die vom
Taxi zurückgelegte
Strecke stehen.
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Bevor
sie an die Rechnereinrichtung 11 angelegt werden, werden
sie in einer Zählschaltung 18 gezählt, und
ihre Periode, d. h. die Zeiten, die zwei aufeinanderfolgende negative
Impulse voneinander trennen, wird in einem Frequenzanalysator 17 analysiert.
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Die
Rechnereinrichtung 11 untersucht permanent die Daten, die
ihr von den Zählern 16 und 18 übertragen
werden. Herkömmlicher
Weise blockiert sie, sobald sie feststellt, dass nicht auf jeden
negativen Impuls am Ausgang des Zählers 18 drei positive Impulse
am Ausgang des Zählers 16 folgen.
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Da
sie darüber
hinaus nur die vom einzigen Magneten 2 mit Nordpol stammenden
negativen Impulse berücksichtigt,
ist die Berechnung der zurückgelegten
Strecke einerseits von der Position dieses Magneten 2 auf
dem Umfang 19 und andererseits von der Position der drei
anderen Magneten 3, 4, 5 auf diesem Umfang
unabhängig.
Ein Betrug oder eine Falschabrechnung, der bzw. die auf eine Verschiebung
eines oder mehrerer Magneten zurückzuführen ist,
ist also nicht mehr möglich.
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2 stellt
eine bereits vorstehend angesprochene Betrugsmöglichkeit dar, die auf die
Hinzufügung
eines Nordpolmagneten 12 sowie einer Anzahl von Südpolmagneten 13, 14, 15 zwischen
den beiden Nordpolmagneten 12 und 2 zurückzuführen ist,
wobei die Anzahl gleich derjenigen der Magneten von der Art 3, 4, 5 ist,
die sich bereits am Umfang befinden.
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Die
Erfindung verhindert diese Art von Betrug auch unter Umgehung des
Analysators 17 für aufeinanderfolgende
Zeiten zwischen negativen Impulsen (Nordpole 2 und 12).
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Dazu
unternimmt die Rechnereinrichtung 11 eine Feinanalyse der
aufeinanderfolgenden Intervalle zwischen negativen Impulsen, die
ihr über
die Schaltung 17 mitgeteilt werden. Wenn diese Intervallfolge
eine schwankende Folge ist, d. h. abwechselnd jedes Intervall von
einem Intervall zum nächsten
zunimmt und dann von diesem auf das folgende abnimmt, und so weiter,
heißt
das, dass ein Magnet von der Art Nord, hier der Magnet 12,
(und selbstverständlich
auch die drei zusätzlichen
Magnete 13, 14, 15 von der Art Süd) in betrügerischer
Weise hinzugefügt
wurde, und in der Folge blockiert die Rechnereinrichtung 11 den
Funktionsablauf des Messwertaufnehmers 6 unverzüglich.
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Dies
findet einerseits statt, wenn der Magnet 12 an irgendeinem
beliebigen Punkt des Umfangs hinzugefügt wird, weil dann die Durchlaufintervalle zwischen
den beiden Magneten 2, 12 nicht gleich sind. Außerdem findet
dieses auch dann statt, wenn der Betrüger, wie in 2 dargestellt,
versucht, seinen Magneten 12 genau gegenüber dem
Magneten 2 am Umfang 19 aus dem hervorragenden
Grund anzubringen, dass eine solche strikt diametrale Positionierung
für ihn
praktisch unmöglich
zu erreichen ist.
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Und
zwar ist einerseits der Zugang zur Kardanwelle ziemlich beschwerlich,
und andererseits ist das Kabel 7, das den Messwertaufnehmer 6 mit
dem Taxameter verbindet, ein mechanisch gepanzertes Kabel und somit
unmöglich
abzuklemmen. Um die Lage seines zusätzlichen Magneten 12 mit
ausreichender Genauigkeit zu justieren, müsste er also einen Versuch
an der Vorrichtung Messwertaufnehmer/Taxameter selbst unternehmen,
was unmöglich ist,
wenn der Messwertaufnehmer 12 nicht sofort an die richtige
Stelle gesetzt wurde (was nicht machbar ist), weil dann der Messwertaufnehmer
sofort dadurch blockiert, dass er feststellt, eine Impulsfolge mit schwankenden
Intervallen abzugeben.
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Es
ist anzumerken, dass es eine solche schwankende Folge mechanisch
nicht gibt. Entweder fährt
das Taxi mit einer konstanten Geschwindigkeit, dann haben die Intervalle
zwischen aufeinanderfolgenden Impulsen einen konstanten Wert, oder
es beschleunigt, dann werden diese Intervalle ohne Schwankung von
einem Intervall zum nächsten
zunehmend länger,
oder es bremst ab, und dann werden diese Intervalle ohne Schwankung
zunehmend kürzer.
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Um
eventuelle mechanische Vorgänge
zu berücksichtigen,
ist es von Vorteil, den Mikroprozessor 9 des Messertaufnehmers 6 so
zu programmieren, dass er eine Reihe von N aufeinanderfolgenden Zeiten
(zum Beispiel: N = 32) überprüft und die
Anzahl von Malen berechnet, in der die Zeitstruktur:
Zeit "lang"-Zeit "kurz"-Zeit "lang"
auftaucht,
d. h. die Anzahl M von Malen, in der die Scheingeschwindigkeit im
Wert schwankt, oder anders ausgedrückt, sich das Vorzeichen der
Scheinbeschleunigung verändert.
Wenn im Verlaufe dieser N aufeinanderfolgenden Male eine Zahl M
erfasst wird, die gleich einem bestimmten Wert nahe an N (zum Beispiel:
M = 28) ist, dann löst
der Mikroprozessor 9 die Betrugsabwehrmaßnahme aus.
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Es
muss noch einmal bemerkt werden, dass das Übersichtsschema von 3,
obwohl es vollkommen durchführbar
ist, nur wiedergegeben wurde, um das Verständnis des erfindungsgemäßen Verfahrens
zu erleichtert. In Wirklichkeit sind die verschiedenen Funktionen,
denen es entspricht, in der neuen Software des Mikroprozessors 9 des
Schemas von 1 integriert.
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Selbstverständlich ist
die Erfindung nicht auf das Ausführungsbeispiel
beschränkt,
das soeben beschrieben wurde.
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So
könnte
zum Beispiel vorteilhafter Weise ein Messwertaufnehmer entworfen
werden, der nur einen einzigen Magneten 2 umfasst. In einem
solchen Fall bestünde
die Betrugsabwehrüberprüfung einzig
darin, die nichtschwankende Beschaffenheit der Intervalle zwischen
aufeinanderfolgenden Messimpulsen zu überprüfen.
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Gleichermaßen kann
auch der Mikroprozessor 9 des Messwertaufnehmers 6 so
programmiert werden, dass er, falls festgestellt wird, dass ein
oder mehrere Messfühler
hinzugefügt
wurden, eine bestimmte Anzahl an Impulsen abgibt. In einem solche Fall
wird das mit diesem Messwertaufnehmer 6 verbundene Taxameter
vorteilhafter Weise so programmiert, dass es diese bestimmte Anzahl
von Impulsen, die ihm vom Messwertaufnehmer übertragen wurden, abrechnet
und in der Folge einen Fehler- oder Informationscode anzeigt.