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1. DE000069031109 - ZUSAMMENSTOSSVORBEUGUNGSSYSTEM FÜR FAHRZEUGE

Note: Text based on automatic Optical Character Recognition processes. Please use the PDF version for legal matters

[ DE ]

Beschreibung

Technisches Anwendungsgebiet
Die vorliegende Erfindung betrifft allgemein Objektdetektionssysteme und insbesondere ein System zur Ermittlung der Nähe von Fahrzeugen und anderen Objekten in der Nähe eines Leitfahrzeugs, um Kollisionen zu vermeiden.
Stand der Technik
Verschiedene Arten von Antikollisionssystemen für Fahrzeuge wurden in der Vergangenheit vorgeschlagen, die verschiedene Arten von Technologien anwenden, einschl. Ultraschall- (US-A-4,674,073), Elektrooptik- und Mikrowellentechniken. Zahlreiche dieser Systeme sind aus irgendeinem von zahlreichen Gründen weniger als vollkommen zufriedenstellend. Andere dieser Systeme, sind obwohl sie beim Betrieb sehr wirksam sind, hinsichtlich der Herstellungskosten zu teuer, um sie für einen umfangreichen Einsatz geeignet zu machen. Andere haben betriebliche Fehler einschließlich der Tendenz einer unzulässige Anzahl von Fehldetektionen oder ein Fahrzeug oder ein Objekt, das eine Kollisionsgefahr darstellt, nicht richtig zu erfassen. Z. B. sind Mikrowellen-, d. h. Radarsysteme relativ teuer in der Herstellung, tendieren zur Verschmutzung der Umgebung über das elektromagnetische Spektrum, wenn sie weitverbreitet eingesetzt werden, und haben nur eine begrenzte Fähigkeit, die Richtwirkung der Strahlenergie auf vernünftig bemessene Detektionsbereiche zu steuern. Die in Ultraschallsystemen verwendeten elektrostatischen Membranwandler zur Übertragung und Aufnahme von Energie in Luft sind zerbrechlich, und es besteht die Gefahr, daß sie auf der Straße beschädigt werden. Außerdem haben die piezoelektrischen Keramikvorrichtungen, die in Ultraschallsystemen verwendet werden, einen niedrigen Energiekopplungswirkungsgrad und können daher den Zielsensorbereich nicht schaffen, der bei vielen Straßenfahrzeuganwendungsfällen erforderlich ist.
Die oben erwähnten Probleme werden durch verschiedene Arten von Umgebungsbedingungen und dem Terrain, bei denen die Fahrzeuge normalerweise eingesetzt werden, noch verstärkt. Objekte oder Elemente wie Autobahnschilder, Bordsteine und Linienmarkierungen auf dem Pflaster können zu fälschen Detektionssignalen führen. Andererseits können Wetterbedingungen wie Regen, Schnee, Nebel etc. die effektive "Sicht" des Antikollisionssystems soweit beeinträchtigen, daß es unmöglich ist, Objekte oder Fahrzeuge zu ermitteln, die die Gefahr einer Kollision darstellen. Um außerdem Objekte oder Fahrzeuge, die eine Kollisionsgefahr darzustellen, zuverlässig zu erfassen, ist es notwendig, mit einem bestimmten Genauigkeitsgrad die Zone zu bestimmen, die kontrolliert werden soll. Eine Zone, die von besonderem Interesse ist, ist diejenige, die normalerweise als der "tote Winkel" des Fahrzeuglenkers bezeichnet wird.
Der tote Winkel des Lenkers ändert sich selbstverständlich von Fahrzeug zu Fahrzeug, In bestimmten Fällen ist der Fahrzeuglenker nicht in der Lage, das Vorhandensein eines Objekts oder Fahrzeugs im toten Winkel zu ermitteln, entweder weil seine Sichtlinie mechanisch blockiert ist, oder weil er nicht in der Lage ist, den Bereich innerhalb des toten Winkels durch Spiegel oder dgl. zu beobachten. In anderen Fällen kann der tote Winkel einen relativ großen Bereich umfassen, wie im Falle großer Zugmaschinen mit Anhänger. In diesen Fällen wurden verschiedene Arten von komplizierten Spiegelsystemen entwickelt, damit der Lenker den größten, wenn nicht den gesamten Bereich im toten Winkel beobachten kann. Diese Systeme verwenden jedoch Mehrfachspiegel, und es kann für den Lenker sehr schwierig sein, alle diese Spiegel zu beobachten, um alle Teile des toten Winkels einzusehen, bevor er einen Fahrbahnwechsel durchführt. Einige dieser Spiegel sind jedoch konvex bzw. horizontal im Aufbau, was die Beobachtung durch Änderung des scheinbaren Bereichs und/oder der Orientierung des betrachteten Bereichs verzerrt.
Die oben erwähnten Probleme werden noch durch die Tatsache verkompliziert, daß Fahrzeuglenker bei der Benutzung normaler Mittel, die ihnen für den Bereich innerhalb des oder nahe dem toten Winkel zur Verfügung stehen, nachlässig werden. Ein Lenker kann leicht das Vorhandensein eines kleinen Objekts oder Fahrzeugs wie eines Fahrrads oder eines Motorrads im toten Winkel übersehen, wenn er nur schnell auf seine Seiten- oder Rückspiegel blickt.
Die DE 36 37 165 A1 offenbart ein Kollisionsvermeidungsgerät, das auf einem Grundfahrzeug montiert ist, um eine Kollision mit einem Objekt zu verhindern, umfassend mehrere Detektormodule mit Sendeeinrichtungen und Sensoreinrichtungen zum Erfassen des Lichts, das von einer Fläche, z. B. eines Fahrzeugs, reflektiert wird, und zum Erzeugen von Erfassungssignalen. Diese Erfassungssignale werden von einer Verarbeitungseinrichtung empfangen und verarbeitet, um das Vorhandensein des Fahrzeugs in der überwachten Zone festzustellen. Um eine solche überwachte Zone einzurichten, muß der Abstand zu einem beobachteten Objekt gemessen und Schwellenwerte müssen eingestellt werden, was ziemlich kompliziert ist.
Ein ähnliches System ist aus der DE 31 21 684 A1 bekannt, die die gleichen Merkmale zeigt, die vorstehend bezüglich der DE 36 37 165 A1 erwähnt wurden und die gleichen Nachteile aufweist.
Die WO-A-8 705 138 offenbart ein Antikollisionsgerät, das ebenfalls Mehrfachsensorsysteme hat, jedoch umfaßt das Beobachtungsfeld beider Sensoren Strahlen von beiden Emittern.
Die der Erfindung zugrundeliegende Aufgabe besteht darin, alle zuvor erwähnten Nachteile zu beseitigen.
Zusammenfassung der Erfindung
Gem. der vorliegenden Erfindung wird ein Antikollisionssystem für ein Leitfahrzeug geschaffen, um das Vorhandensein eines nahen Fahrzeugs oder Objekts in einer überwachten Zone zu ermitteln. Gem. einem Aspekt der Erfindung verwendet das Antikollisionssytem mehrere Module, die am Leitfahrzeug in vorgewählter Beziehung zueinander angeordnet sind, weil jedes Modul mehrere Sensorsysteme mit Mitteln zum Emittieren eines Strahlungsenergiestrahls in einen Teil der überwachten Zonen und Mittel zum Erfassen der von einem Fahrzeug oder Objekt innerhalb der Zone reflektierten Strahlungsenergie hat, die von den Emissionsmitteln ausgehen. Eine mit jedem der Module gekoppelte Einrichtung ist vorgesehen, um die Daten zu analysieren, die von jedem der Sensorsysteme erzeugt werden, um zu bestimmen, ob ein Fahrzeug oder Objekt in der überwachten Zone vorhanden ist.
Bei einer Ausführungsform der Erfindung sind die Strahlungsenergiestrahlen so angeordnet, daß sie sich jeweils nach vorne, seitlich und rückwärts von einer Befestigungsstelle längs der Seite des Leitfahrzeugs erstrecken. Die Detektormodule sind in einem einzigen Gehäuse montiert, das bei einer Ausführungsform an der Seite des Leitfahrzeugs befestigt ist, obwohl andere Befestigungsstellen in Betracht gezogen werden, wie die Integration der Detektormodule in z. B. eine Rücklichtanordnung des Leitfahrzeugs.
Jeder der Detektormodule hat vorzugsweise eine erste optische Linse zum Fokussieren der Strahlungsenergie von mehreren Emissionseinrichtungen aus und eine zweite optische Linse zum Fokussieren der Strahlungsenergie, die von einem Objekt oder Fahrzeug in der Zone zu mehreren Sensoren reflektiert wird.
Jede der Emissionseinrichtungen hat eine einzige Befestigungsvorrichtung zur Befestigung einer LED auf einer Leiterplatte derart, daß alle LEDs in einer vorgewählten körperlichen Beziehung zueinander stehen und das emittierte Licht in einem Strahl unter einem vorgewählten Winkel relativ zur überwachten Zone zu fokussieren, so daß die Strahlen jeweils ausschließliche Orientierungen relativ zueinander haben.
Ein Monitorsystem innerhalb des Fahrgastraumes bzw. der Kabine des Fahrzeugs hat optische und akustische Alarmeinrichtungen, um den Fahrzeuglenker zu alarmieren, falls ein Objekt oder Fahrzeug ermittelt wird. Ein Detektor ist vorgesehen, um das Vorhandensein einer Ansammlung von Reif oder Kondensation am Gehäuse der Detektormodule zu erfassen, der auch Wetterbedingungen wie Nebel oder Schnee ermitteln kann, um den Fahrzeuglenker zu alarmieren, daß das System nicht in der Lage sein kann, wegen der Wetterbedingungen Fahrzeuge in der überwachten Zone richtig zu erfassen. Reifansammlung am Äußeren des Detktormodulgehäuses wird durch ein besonderes Heizsystem beseitigt, das temperaturaktiviert ist.
Die emittierten Strahlungsenergiestrahlen werden durch optische Strahlung innerhalb des Infrarotbereiches gebildet. Ein besonderes Modulationssystem verschlüsselt die emittierten Strahlen effektiv, so daß die reflektierte Energie leicht ermittelt werden kann, und liefert auch eine relativ niedrige Einschaltdauer, um die Lebensdauer der Systemkomponenten zu erhöhen.
Gem. einem weiteren Aspekt der Erfindung ist das Antikollisionssystem für ein Leitfahrzeug vorgesehen, um das Vorhandensein irgendeines von mehreren verschiedenen benachbarten Fahrzeugen in einer überwachten Zone zu ermitteln, das eine Einrichtung zum Emittieren mehrerer Energiestrahlen in die Zone aufweist, wo wenigstens bestimmte dieser Strahlen so angeordnet sind, daß sie auf vorbestimmte Reflexionselemente an den mehreren Fahrzeugen treffen, die allen der mehreren Fahrzeuge gemeinsam sind, sowie eine Einrichtung zur Ermittlung der von den Strahlen ausgehenden und von solchen vorbestimmten Flächenelementen reflektierten Energie zu erfassen. Die Strahlen sind unter Winkeln angeordnet, durch die die Ermittlung reflektierter Energie von Flächenelementen auf der Straße reflektierenden Streifen auf der Straße oder Bordsteinen vermieden wird. Bestimmte Strahlen können vom Leitfahrzeug nach hinten gerichtet sein, um durch die Windschutzscheibe eines benachbarten Fahrzeugs zu verlaufen und auf Flächenelemente im Inneren des benachbarten Fahrzeugs zu treffen. Die Erfassungseinrichtung kann Mittel haben, um die Erfassung von Energie zu verhindern, die von Elementen reflektiert wird, die weiter als eine vorbestimmte Strecke von der Ermittlungseinrichtung entfernt sind. Die Ermittlungseinrichtung hat mehrere Sensoren zur jeweiligen Erfassung von Energiereflexionen, wobei die Erfassungsstrecke wenigstens bestimmter der Sensoren von den Erfassungsstrecken anderer Sensoren verschieden sind.
Gem. einem noch weiteren Aspekt der vorliegenden Erfindung wird ein Antikollisionsgerät für ein Leitfahrzeug zum Erfassen des Vorhandenseins eines Objekts in einer überwachten Zone nahe dem Leitfahrzeug geschaffen, das eine Einrichtung zum Emittieren wenigstens eines Strahls optischer Energie in die Zone, und eine Erfassungseinrichtung zum Erfassen optischer Energie, die von dem Strahl ausgeht und von dem Objekt in der Zone reflektiert wird, aufweist. Die Erfassungseinrichtung hat eine fotosensitive Sensoreinrichtung zur Erzeugung eines Erfassungssignals in Abhängigkeit vom Auftreffen eines Bildes, das von der reflektierten Energie erzeugt wird, wobei die Größe des Erfassungssignals eine Funktion der Überlappung des Bildes der reflektierten Energie und der fotosensitiven Sensoreinrichtung ist. Es sind auch Einrichtungen zur Formung des reflektierten Bildes derart vorgesehen, um die Größe des Erfassungssignals zu ändern, und die Möglichkeit falscher Erfassungen zu reduzieren. Die Formeinrichtung hat vorzugsweise Mittel zum Formen des Strahlt in der Art einer Schale, die die optische Energiequelle umgibt.
Ein weiterer Aspekt der Erfindung ein weiterer Aspekt der Erfindung besteht in einem Antikollisionsgerät des Typs, der Lichtemissionsdioden zur Erzeugung eines Erfassungsstrahls optischer Energie verwendet, die dazu eingesezt werden, das Vorhandensein von Objekten in einer überwachten Zone zu ermittlen, wobei die Lichtemissionsdioden in einem im wesentlichen geschlossenen Gehäuse angeordnet und einer Verminderung der Leistung unterliegen, wenn sie einer übermäßig hohen Temperatur ausgesetzt sind. Das Gerät hat eine Einrichtung zur Kontrolle der Temperatur im Gehäuse, um die mögliche verminderte Leistung der Lichtemissionsdioden zu erfassen.
Noch ein weiterer Aspekt der vorliegenden Erfindung besteht in einem Antikollisionsgerät für Fahrzeuge, allgemein wie oben beschrieben, das eine Einrichtung zur Erhitzung selektiver Bereiche einer Abdeckung am Gehäuse hat, um eine Eisansammlung oder dgl. zu verhindern, die den Durchgang der Energiestrahlen verhindern könnte. Insbesondere wird die Abdeckung mittels einer elektrisch leitenden Schicht erhitzt, die an der Innenseite der Abdeckung angeordnet ist und die Öffnungen hat, die mit energietransparenten Teilen der Abdeckung übereinstimmen, so daß die Bereiche der Abdeckung, die diese energietransparenten Bereiche umgeben, effektiv erhitzt werden, um Schnee, Eis und dgl. zu schmelzen.
Ein weiterer Aspekt der vorliegenden Erfindung besteht in einem Antikollisionssystem, wie es allgemein oben beschrieben wurde, das eine Einrichtung aufweist, um mehrere Energiestrahlen in die Zone zu leiten, mehrere Erfassungseinrichtungen am Fahrzeug, um jeweils die Energiereflexion vom Objekt zu erfassen, wobei jede der Erfassungseinrichtungen ein Erfassungssignal bei Erfassung der reflektierten Energie erzeugt, und eine Einrichtung zum sequentiellen Abtasten der Erfassungseinrichtungen aufweist, um zu bestimmen, ob ein Erfassungssignal erzeugt wurde. Mehrere Lichtemissionsdioden werden dazu verwendet, Energiestrahlen zu erzeugen, die auf einer periodischen Basis gepulst werden, um die Strahlen zu erzeugen, und die Erfassungseinrichtungen werden zwischen diesen Impulsen abgetastet.
Kurzbeschreibung der Zeichnungen
In den Zeichnungen, die einen integralen Teil der Beschreibung bilden, und die im Zusammenhang damit zu betrachten sind, und in denen gleiche Bezugsziffern zur Bezeichnung gleicher Komponenten bei den verschiedenen Darstellungen verwendet sind, zeigen:
Fig. 1 eine Aufsicht eines LKWs mit Anhänger, der mit dem Antikollisionssystem der vorliegenden Erfindung ausgestattet ist, die eine der überwachten Zonen nahe dem Fahrzeug und die Anordnung der Strahlungsenergiestrahlen darstellt;
Fig. 2 eine perspektivische Rückansicht des LKWs mit Anhänger in Fig. 1, aus der die relative Anordnung der Energiestrahlen besser hervorgeht;
Fig. 3 eine Rückansicht eines Teils des LKWs bzw. Leitfahrzeugs in Fig. 1 und eines benachbarten Fahrzeugs innerhalb der überwachten Zone;
Fig. 4 eine Aufsicht des LKWs in Fig. 1, aus der die Position der Steuerung und der visuellen Signalgeber hervorgeht;
Fig. 5 eine perspektivische Teildarstellung eines Abschnitts des LKWs in Fig. 1, aus der einer der an der LKW-Tür befestigten Detektoren hervorgeht;
Fig. 6 eine Seitenansicht eines der Detektoren, wobei die äußere Abdeckung entfernt wurde, um die Detektormodule besser darzustellen;
Fig. 7 einen Schnitt längs der Linie 7-7 in Fig. 6;
Fig. 8 einen Schnitt längs der Linie 8-8 in Fig. 6;
Fig. 9 eine perspektivische Darstellung eines der Detektormodule;
Fig. 10 in auseinandergezogener Anordnung eine perspektivische Darstellung des Detektormoduls in Fig. 9;
Fig. 10A eine schematische Darstellung eines Fotodetektorpaars mit einem auftreffenden Bild,
Fig. 11A eine perspektivische Darstellung einer Ausführungsform der Befestigungselemente für die Emissionseinrichtung;
Fig. 11B einen Querschnitt des Befestigungselements in Fig. 11A, in einer Leiterplatte montiert gezeigt;
Fig. 11C eine perspektivische Darstellung einer weiteren Ausführungsform des Befestigungselements;
Fig. 11D einen Querschitt des Befestigungselements in Fig. 11 C, in einer Leiterplatte montiert gezeigt;
Fig. 11E eine Ausicht des Befestigungselements der Fig. 11A;
Fig. 11F eine Aufsicht des Befestigungselements der Fig. 11 C;
Fig. 12A-D jeweils Aufsichten von Leiterplatten der Detektormodule, aus denen die Anordnungen der Emissionseinrichtungen darauf hervorgeht,
Fig. 13 in auseinandergezogener Anordnung eine perspektivische Darstellung der Rückseite des Gehäuses und der Heizanordnung;
Fig. 14 eine Ausicht der Heizelementanordnung, aus der der effektive Heizkreis und die erhitzten Bereiche hervorgehen;
Fig. 15 ein Schnitt längs der Linie 15-15 in Fig. 14;
Fig. 16 eine perspektivische Darstellung eines der visuellen Signalgebers;
Fig. 17 einen Querschnitt des visuellen Signalgebers in Fig. 16;
Fig. 18 eine Vorderansicht der Steuerung des Lenkers;
Fig. 19A ein Gesamtblockschaltbild des elektrischen Teils des Detektorsystems;
Fig. 19B Signalverläufe zur Erläuterung der Abtastung von Signalen, die von jedem der Sensorsysteme erzeugt werden, und die
Fig. 19C-19G Detailschaltbilder der elektrischen Schaltung des Detektors.
Detaillierte Beschreibung der bevorzugten Ausführungsform
Bezugnehmend auf die Fig. 1 und 2 bezieht sich die vorliegende Erfindung allgemein auf ein Anti-Kollisionssystem für Fahrzeuge, die typischerweise auf einer öffentlichen Straße fahren. In Verbindung mit der nun offenbarten Ausführungsform der Erfindung ist ein Zugmaschinen-Anhängertypfahrzeug dargestellt, bestehend aus einer Zugmaschine bzw. einem LKW 54, der einen überlangen Anhänger 52 zieht. Große LKW dieses Typs werden typischerweise als "Klasse 8"-LKWs bezeichnet, und wegen ihrer Größe und ihres Aufbaus hat der Lenker solch eines Fahrzeugs normalerweise einen relativ großen toten Winkel, innerhalb dem ein benachbartes Fahrzeug nicht in seinem Sichtfeld liegen kann, so daß während Fahrbahnwechselmaneuvern beim Wenden und dgl. eine ernste Gefahr entsteht. Auf jeden Fall ist ausdrücklich zu beachten, daß das Antikollisionssystem der vorliegenden Erfindung für verschiedene andere Arten von Fahrzeugen statt LKWs ohne weiteres geeignet ist, wie nachstehend ersichtlich wird.
Das Antikollisionssystem der vorliegenden Erfindung hat einen Antikollisionsdetektor 50, der auf jeder Seite des LKWs 54 angeordnet ist. Wie hier offenbart, ist der Detektor 50 an der Tür 54a der LKW-Kabine befestigt, die genaue Befestigungsstelle kann sich jedoch je nach Art, Größe und Aufbau des LKWs oder eines anderen Fahrzeugs ändern. Z. B. können die Komponenten des Detektors 50 der vorliegenden Erfindung in einem Rücklicht, einem Scheinwerfer, einer Stoßstange, einem Seitenspiegel oder der "C-Säule" des Fahrzeugs befestigt sein. Auf jeden Fall wird, da die Einzelheiten der Detektoren 50 gleich sind, nur der Detektor auf der rechten Seite des Fahrzeugs hier speziell erläutert. Tatsächlich wird derzeit angenommen, daß die meisten "Klasse 8"-LKW-Aufbauten die Verwendung eines Detektors 50 auf der linken Seite des Fahrzeugs nicht erfordern, da die Sicht des Lenkers auf der linken Seite relativ gut ist, und ein toter Winkel auf der linken Seite nicht vorhanden sein kann. Andere Fahrzeuge jedoch können unter Verwendung des Detektors 50 auf der linken Seite in Abhängigkeit von der Größe, dem Aufbau und der exakten Sitzposition des Lenkers wesentlich profitieren.
Der Detektor 50 sendet mehrere Strahlungsenergiestrahlen in eine im wesentlichen rechteckige Zone 56 nahe dem LKW 54, der hier manchmal als das "Leit"-Fahrzeug bezeichnet wird. Bei der hier offenbarten besonderen Ausführungsform werden einundzwanzig der Strahlen 66 dazu verwendet, das Vorhandensein eines Objekts oder Fahrzeugs in der Zone 56 zu ermittlen, da sie eine Kollisionsgefahr für das Leitfahrzeug im Falle einer Kurvenfahrt oder von Fahrbahnwechselmaneuvern durch das Leitfahrzeug verursachen kann. Wie aus den Fig. 1 und 2 ersichtlich, sind einige der Strahlen so orientiert, daß sie sich von der Befestigungsstelle der Vorrichtung 50 nach vorne in Fahrtrichtung des Leitfahrzeugs erstrecken, während andere im wesentlichen senkrecht zu dieser Fahrtrichtung verlaufen, und andere nach hinten verlaufen, so daß im wesentlichen die gesamte Zone 56 erfaßt wird. Der Raum zwischen der Lage, der Richtung und der Größe der Strahlen 66 werden entsprechend der speziellen Anwendung sorgfältig gewählt, um den Systembetrieb zu optimieren und sicherzustellen, daß alle Objekte von Interesse innerhalb der Zone 56 richtig erfaßt werden. Die Strahlen 66 definieren effektiv die Zone 56. In Verbindung mit einem tatsächlichen Anwendungsfall der vorliegenden Erfindung befindet sich z. B. die Zung 56 etwa 61 cm oberhalb der Straßenoberfläche, hat eine bei 62 angegebene Breite von etwa 2,3 m und eine durch die Bezugsziffer 60 angegebene Länge von etwa 5,5 m.
Nahezu die Hälfte der Strahlen 66 verläuft vom Detektor 50 nach hinten, während sich die übrigen Strahlen nach vorne erstrecken.
Entsprechend einem Aspekt der Erfindung werden die Anzahl, die Position und die Länge der Strahlen 66 sorgfältig und strategisch so gewählt, daß die Wahrscheinlichkeit maximiert wird, daß ein Fahrzeug oder ein anderes Objekt in der Zone 56 erfaßt wird. Dies wird durch Positionierung der Strahlen 66 unter Winkeln und in Richtungen derart erreicht, daß sie mit größter Wahrscheinlichkeit auf vorbestimmte Reflexionselemente treffen, die gemeinsam an wenigstens einigen unterschiedlichen Fahrzeugmodellen vorhanden sind. Z. B. wurde festgestellt, daß eine hohe Erfassungskorrelation bzgl. der Winkel besteht, unter denen die optische Energie von Rädern, reflektierenden Seitenmarkierungen, Türgriffen, Zierleisten, Stoßfängern, Nummernschildern und dgl. reflektiert werden. Durch Bestimmung der Elevation und der Position dieser gemeinsamen Reflexionselemente für mehrere unterschiedlich gestaltete Fahrzeuge (d. h. unterschiedliche Modelle) kann eine wesentliche Erkenntnis über die optimalen Positionen und Winkel von Strahlen gewonnen werden, die zur Erhöhung der Wahrscheinlichkeit benötigt werden, daß diese gemeinsamen Reflexionselemente erfaßt werden. Außerdem kann die Nutzung der gemeinsamen Reflexionselemente zwischen unterschiedliche Modelle betreffender Information die optimale Anzahl von Strahlen, die erforderlich ist, um eine zuverlässige Erfassung zu bewirken, so bestimmt werden, daß die Verwendung zusätzlicher teuerer Strahlen, die nur von geringfügigem zusätzlichen Vorteil sind, vermieden werden kann.
Aus Fig. 2 ist ersichtlich, daß die Strahlen 66 strategisch so positioniert sind, daß falsche Erfassungen, die von der Erfassung von Reflexionen der Straßenoberfläche, reflektierenden Streifen auf der Straße und benachbarten Bordsteinen stammen, vermieden werden. Aus Fig. 2 ergibt sich somit, daß alle Strahlen 66 in den Raum 56 eindringen, der in Bereichen kontrolliert wird, die oberhalb der Straßenoberfläche liegen. In ähnlicher Weise sind die äußeren seitlichen Begrenzungen der Strahlen im wesentlichen auf die seitliche Begrenzung 60 beschränkt, um die Erfassung benachbarter Bordsteine, von Straßenschildern oder Fahrzeugen auf dicht benachbarten Fahrbahnen zu vermeiden. Es wurde auch festgestellt, daß es erwünscht sein kann, die Reflexionen von inneren Flächenelementen benachbarter Fahrzeuge zu erfassen. Z. B. erstrecken sich die nach hinten gerichteten Strahlen 66a nach hinten über die überwachte Zone 56 hinaus und sind unter einer Elevation so angeordnet, daß sie die Windschutzscheibe eines benachbarten Fahrzeugs hinter der hinteren Begrenzung 62 durchdringen. Der Infrarotstrahl, der die Windschutzscheibe durchdringt, wird von verschiedenen inneren Oberflächenelementen wie den Fahrzeugsitzen reflektiert, und die reflektierte Energie wird zur Detektoreinheit 50 zurückgeleitet. Es hat sich herausgestellt, daß dies bei der Erfassung des Vorhandenseins von Fahrzeugen besonders wichtig ist, die sich der hinteren Begrenzung 62 der Zone 56 nähern und in diese eindringen, da wegen der extremen Oberflächenwinkel, die typischerweise am vorderen Ende von Fahrzeugen vorhanden sind, es sehr schwierig ist, zuverlässig Energiereflexionen von Strahlen zu erhalten, die auf diese äußeren Elemente am vorderen Ende auftreffen. Es ist somit zu beachten, daß die Zone 56, die überwacht wird, effektiv eine "Soll"-Zone ist, und es kann erwünscht sein, tatsächlich Oberflächenelemente außerhalb der Zone 56 zu erfassen, um zu bestimmen, ob wenigstens Teile eines benachbarten Fahrzeugs tatsächlich in die Zone 56 eingedrungen sind, oder es wahrscheinlich ist, daß sie in diese eindringen und damit eine Kollisionsgefahr mit dem Leitfahrzeug bilden. Es wurde außerdem festgestellt, daß bestimmte seitliche Strahlen, wie die Strahlen 66b wahrscheinlich zur Erfassung von Reflexionen der Straßenbegrenzung und anderer Elemente nahe der Straßenoberfläche führen. Daher haben diese speziellen Strahlen 66 je eine verkürzte Länge, um die Möglichkeit der Erfassung von Reflexionen der Strapenbegrenzung und dgl. infolge der speziellen Auftreffwinkel der Strahlen 66b auf die Bordsteine auszuschließen.
Um die Zone 56 zu definieren, sind Einrichtungen vorgesehen, um die Empfindlichkeit des Erfassungssystems auf die Grenzen der Zone 56 effektiv zu begrenzen. D. h., daß das System Objekte oder Fahrzeuge außerhalb der Zone 56 nicht "sehen" kann. Auf diese Weise werden falsche Erfassungen vermieden, die sich sonst ergeben würden, wenn das System Bordsteine oder benachbarte Fahrzeuge sieht, die zwei Fahrbahnen entfernt sind und die keine Kollisionsgefahr darstellen. Dies wird effektiv durch Anwenden einer Strahlbegrenzungstechnik erreicht, die am besten nachfolgend unter vorübergehender Bezugnahme auf Fig. 10A beschrieben wird. Fotosensitive Elemente 128a, 128b innerhalb des Detekors 50 sind nebeneinander angeordnet, wobei das Element 128b ein negatives Signal und das Element 128a ein positives Signal erzeugt. Strahlungsenergie, die von einem der die Strahlen 66 erzeugenden Strahler ausgeht, wird von einem Objekt in der Zone 56 als reflektierter Strahl 72 (Fig. 3) reflektiert und erzeugt ein Bild 194, das sich zwischen den beiden fotosensitiven Elementen 128a, 128b auf einer linearen Bahn als Funktion des Abstandes des Objekts vom Detektor 50 bewegt. Wenn dieser Abstand zunimmt, bewegt sich das auftreffende Bild 194 vom positiven Fotosensor 128a zum negativen 128b, wobei beide aufeinanderfolgenden Positionen des Bildes unterbrochen und jeweils mit 196 bzw. 198 angegeben sind, und die Amplitude der elektrischen Abtastsignale, die vom negativen und positiven Fotosensor erzeugt werden, der Größe bzw. dem Bereich des auftreffenden Bildes 194 proportional ist, das das jeweilige fotosensitive Element 128a, 128b bedeckt.
Diese beiden Abtastsignale werden von der später erläuterten Schaltung verarbeitet, um zu bestimmen, ob ein "Erfassungsignal" erzeugt werden sollte. Wenn sich das Objekt über dem äußeren Umfang der überwachten Zone 56 hinaus bewegt, erreicht das Verhältnis der abgetasteten Signale einen Schwellwert, unter dem ein Erfassungssignal nicht mehr erzeugt wird.
Bezugnehmend auf Fig. 3 wird ein Ausgangsstrahl 66 der Strahlungsenergie, typischerweise mit Infrarotwellenlänge, von einem Abschnitt des Detektors 50 in die überwachte Zone 56 emittiert und trifft auf einen Abschnitt eines benachbarten Fahrzeugs 68 innerhalb der Zone. Die auftreffende Strahlungsenergie wird in zahlreiche Richtungen entsprechend der Oberflächengeometrie des Fahrzeugs reflektiert, jedoch wird wenigstens ein Teil davon als reflektierter Strahl 62 auf einen später erläuterten Detektor 50 reflektiert.
Wie Fig. 4 zeigt, hat das Antikollisionssystem allgemein vorzugsweise ein Paar Detektoren 50, die an jeweils gegenüberliegenden Seiten des LKWs 54 befestigt sind, eine zentrale Steuerung 192, die in der Kabine des LKWs 54 in einer Position angeordnet ist, die vom Lenker leicht beobachtet werden kann, und ein Paar visueller Signalgeber 74, die jeweils auf gegenüberliegenden Seiten und in der Kabine etwa nahe den Rückspiegeln des Fahrzeugs angeordnet sind. Typischerweise wird der Lenker das Antikollisionssystem nur während Kurvenfahren und Fahrbahnwechselmaneuvern benutzen, wenn er ein Fahrtrichtungssignal aktiviert. Die Aktivierung eines Fahrtrichtungssignals wiederum aktiviert einen der Detektoren 50 entsprechend der Richtung, in der der Lenker beabsichtigt, die Änderung durchzuführen. Wenn der Detektor 50 ein Fahrzeug oder ein anderes Objekt innerhalb der überwachten Zone 56 erfaßt, erzeugt die Steuereinrichtung 192 einen akustischen Alarm, um den Lenker zu alarmieren, und der Signalgeber 74 auf der Seite des Fahrzeugs in der Fahrtrichtungsänderung erzeugt ein visuelles Signal wie ein Blinklicht, um den Lenker zusätzlich zu alarmieren.
Es wird nun auf die Fig. 5-8 Bezug genommen, die weitere Einzelheiten eines der Detektoren 50 darstellen. Wie Fig. 5 zeigt, hat der Detektor eine hintere Platte 75 mit einem im wesentlichen rechteckigen äußeren Rahmen 76, der eine Nut zur Aufnahme des Randes einer äußeren Abdeckung 80 hat, die vorzugsweise aus einem schlagfesten Kunststoffmaterial besteht, das für optische Strahlung der interessierenden Wellenlänge transparent ist. Wie am besten die Fig. 5 und 8 zeigen, ist die Vorrichtung 50 an der Tür 54a durch ein Paar Befestigungsschellen 98 befestigt, die einen etwa L-förmigen Querschnitt haben, und die an der Tür 54a mittels Schrauben 108 befestigt sind. Eine hintere Platte 100 ist am Flansch 98 mittels Befestigungsschrauben 104 befestigt. Der Rahmen 76 wiederum ist an der hinteren Platte 100 mittels eines zweiten Satzes von Schrauben 106 befestigt, die sich durch die hintere Platte 100 und eine Dichtung 102 in den äußeren Rahmenabschnitt 76 erstrecken.
Der Detektor hat mehrere Detektormodule 82-88, die an vorgewählten Positionen an der hinteren Platte 76 mittels eines Paars beabstandeter Befestigungsschellen 90 und Schrauben 112 und 114 befestigt sind.
Wie am besten Fig. 6 zeigt, sind die Detektormodule 82-88 fest und unterschiedlich zueinander orientiert, um die richtige Ausrichtung der Strahlen 66 zu erreichen. Wie die Fig. 9 und 10 zeigen, hat jedes der Detektormodule 82-88 ein Gehäuse mit einem ersten und einem zweiten Körperabschnitt 116, 120, die vorzugsweise aus Kunststoff hergestellt und aneinander durch irgendein geeignetes Mittel wie Klebstoff befestigt sind. Die Körperabschnitte 116, 120 haben einander überlappende Schenkel 116a, 120a und hohle Endabschnitte 116b, 120b, in denen jeweils kreisförmige Öffnungen ausgebildet sind, die durch eine erste und eine zweite optische Linse 94, 96 abgedeckt sind.
Jedes der Module 82-88 ist jedoch vorzugsweise als integrales einstückiges Element statt aus zwei gesonderten Teilen, wie gezeigt, geformt. Dies wird dadurch erreicht, daß zuerst später erläuterte Leiterplatten (PCBs) 122, 124 und 126 in einer Halterung in einer Gießform angeordent werden, so daß sie in vorgewählter Position vor und während des Gießvorgangs gehalten werden, und daß dann Kunststofformmaterial in die Gießform eingebracht wird. Auf diese Weise werden die PCBs 122, 124 und 126 im das Modul formenden Kunststoffmaterial integral geformt und in richtiger Position gehalten. Diese Lösung vermeidet offensichtlich die Notwendigkeit der individuellen Einstellung der Positionen der einzelnen PCBs 122 - 126 in den entsprechenden Moduln, und die Notwendigkeit für die individuelle Anordnung der Komponenten und reduziert wesentlich die Möglichkeit, daß sich die PCBs 122-126 später in ihren Halterungen infolge der Straßenvibration und dgl. lösen, was sonst die optische Ausrichtung zwischen den später erläuterten Infrarotstrahlen 134 und ihren jeweils zugehörigen fotosensitiven Detektoren 128 beeinträchtigen würde.
Nunmehr bezugnehmend auf die Fig. 7 und 10 ist im Endabschnitt 120b hinter der ersten optischen Linse 194 eine Leiterplatte 126 befestigt, die mehrere später erläuterte Lichtemissionseinrichtungen 134 hat, von denen jede im Betrieb Licht einer vorgewählten Wellenlänge, vorzugsweise im Infrarotbereich, emittiert. Das von jeder der Lichtemissionseinrichtungen 134 emittierte Licht wird durch die erste Linse 94 gerichtet, um entsprechende Strahlen 66 zu erzeugen, wobei der Winkel und die Positionen dieser Strahlen von den optischen Charakteristika der Linsen 94 bestimmt wird, ebenso wie die Konstruktionsdetails und die Anordnung der Emissionseinrichtungen 134 relativ zueinander. Wie am besten Fig. 7 zeigt, ist die Leiterplatte an einer hinteren Wand des Endabschnittes 120b im wesentlichen senkrecht zur optischen Achse der Linse 194 befestigt. An einer Bodenwand des Endabschnitts 120 ist eine zusätzliche Leiterplatte befestigt, die eine später erläuterte Verarbeitungsschaltung enthält, die mit den Lichtemissionseinrichtungen 134 durch flexible Verbindungsleitungen 130 verbunden ist.
Zwischen den Schenkeln 116a, 120a ist eine dritte Leiterplatte 122 eingesetzt, die mit der Leiterplatte 124 durch flexible Verbindungsleitungen 131 verbunden ist. Die PCB 122 hat eine zusätzliche elektronische Verarbeitungsschaltung ebenso wie mehrere fotosensitive Einrichtungen 128. Die fotosensitiven Einrichtungen 128 sind hinter der zweiten Linse 96 angeordnet, so daß die Linse 96 von einem Objekt in der überwachten Zone 56 auf die fotosensitiven Einrichtungen 128 reflektierte Lichtenergie richtet.
Wie zuvor anhand der Fig. 10A erläutert wurde, sind die fotosensitiven Einrichtungen 128 nahe den Paaren 128a, 128b angeordnet, wobei jedes Paar im Betrieb von einem Objekt in der überwachten Zone 56 reflektiertes Licht abtastet, das von einem entsprechenden LED-Strahl mit einem Strahlungsmuster etwa gleich dem des Fotodetektorpaar-Beobachtungsfelds ausgeht. Die fotosensitiven Einrichtungen können von irgendeinem verschiedener üblicher Typen sein, und in Verbindung mit der hier offenbarten und bevorzugten Ausführungsform sprechen sie auf Lichtenergie im Infrarotwellenbereich an. Die Einrichtung 128a erzeugt im Betrieb ein positives Signal, wenn Infrarotlicht auf sie trifft, und die Einrichtung 128b erzeugt im Betrieb ein negatives Signal beim Auftreffen von Infrarotlicht darauf. Die fotosensitiven Einrichtungen 128a, 128b sind körperlich relativ zur zweiten Linse 96 so angeordnet, daß sie benachbarte Bereich innerhalb eines ausgewählten der Strahlen 66 effektiv sehen. Die Linse 96 fokussiert ein reflektiertes Bild 194 auf die Einrichtungen 128a, 128b, wobei die Position des Bildes eine Funktion des Abstandes des erfaßten Objekts von den Einrichtungen 128a, 128b ist. Wenn das Objekt innerhalb der Grenzen der überwachten Zone 56 liegt, ist das auftreffende Bild 194 vollständig oder nahezu vollständig auf der positiven fotosensitiven Einrichtung 128a angeordnet, so daß ein positives Signal vorgewählter Größe erzeugt wird. Wenn der Abstand zwischen den Einrichtungen 128a, 128b zunimmt, und sich das zu erfassende Objekt vergrößert, bewegt sich die Position des auf die Einrichtungen 128a, 128b auftreffenden Bildes in Richtung auf die negative Einrichtung 128b, wobei zwei dieser Positionen unterbrochen angegeben und mit den Bezugsziffern 196, 198 bezeichnet sind. Es ist ersichtlich, daß sich das Bild 196 teilweise die positive und die negative Einrichtung 128a, 128b überlappt, so daß positive und negative Signalansprechsignale erzeugt werden. Befindet sich das Bild in der Position 198, wird ein rein negatives Signal erzeugt. Die positiven und negativen Signale werden von der später erläuterten Schaltung unter Anwendung von Schwellwerttechniken und/oder Komparatoren verarbeitet, um diese Signale mit Bezugsgrößen zu vergleichen. Wenn diese Signale in einer vorgewählten Beziehung zu den Bezugsgrößen entsprechend einer Situation stehen, in der sich das Objekt innerhalb der überwachten Zone 56 befindet, wird eine positive Erfassung ausgelöst. Wenn sich das Objekt jedoch jenseits der überwachten Zone 56 befindet, stehen die Signale nicht mehr in solch einer vorgewählten Beziehung, und die positive Erfassung wird ausgeschlossen. Durch dieses Verfahren sind die Grenzen der Zone 56 relativ klar definiert, und falsche Erfassungssignale werden im wesentlichen unterdrückt, da Objekte jenseits des Begrenzungsbereichs des Sensorsystems nicht erfaßt werden.
Aus dem Obigen ist ersichtlich, daß die Größe des Erfassungssignals eine Funktion der relativen Überlappung zwischen dem reflektierten Bild 194 und den fotosensitiven Einrichtungen 128a, 128b ist. Später erläuterte Einrichtungen sind vorgesehen, um die Form des reflektierten Bildes 194 in einer Weise zu beschneiden, daß die Größe des Erfassungssignals geändert wird, um die Möglichkeit falscher Erfassungen zu verringern. Bei der vorliegenden Ausführungsform formt die Begrenzungseinrichtung das reflektierte Bild 194 so, daß es etwa oval ist, formt jedoch die äußeren, gegenüberliegenden Enden des Bildes 194 kegelstumpfförmig, um effektiv eine klarer definierte Erfassungsignalabschneidung zu bewirken, die die Möglichkeit falscher Erfassungssignale wesentlich reduziert, wenn der Detektor eine hochreflexive seitliche Markierung an einer Fahrzeugaußenseite der Erfassungszone "sieht", die in den kegelstumpfförmigen Abschnitt des reflektierten Bildes 194 fällt und die sonst wegen der Intensität der reflektierten Energie, die dadurch erzeugt wird, ein Erfassungsansprechsignal am positiven Fotosensor 128 verursachen würde, das die Erfassungsschaltung fälschlicherweise dazu veranlassen würde, zu glauben, daß ein Objekt tatsächlich innerhalb der überwachten Zone vorhanden ist. Dies bedeutet, daß ein übermäßig großes Ansprechsignal, das in einem relativ kleinen Abschnitt des reflektierten Bildes 194 vorhanden ist, zu einem anomalen Zustand führen kann, der ein falsches Erfassungssignal veranlaßt. Wegen der Kegelstumpfform der äußeren Enden des oval geformten reflektierten Bildes 194 wird jedoch die Möglichkeit für solch einen anomalen Zustand und ein sich ergebendes falsches Signal wesentlich reduziert. Es ist hier zu beachten, daß verschiedene andere Techniken angewandt werden können, um falsche Erfassungssignale, die durch ein ähnliches Phänomen verursacht werden, zu reduzieren.
Es wird nun auf die Fig. 11A - 11D Bezug genommen, die Einzelheiten der beiden Versionen 134, 134A der Lichtemissionseinrichtungen zeigen, die zuvor in Verbindung mit den Fig. 7 und 10 erläutert wurden. Eine erste Version des Befestigungselements ist in den Fig. 11A, 11B und 11E gezeigt und allgemein mit der Bezugsziffer 134 bezeichnet. Das Befestigungselement 134 hat einen zylindrischen Rand 138, der in einer Öffnung in der Leiterplatte 126 fest aufgenommen werden kann. Ein sich verjüngender Abschnitt 140 erleichtert das schnelle Zentrieren und automatische Einsetzen in die PCB 126. Eine kleine Abschrägung 148 zwischen dem Rand 138 und einem Schulterabschnitt 147 erfaßt das obere Ende der PCB 126 und trägt dazu bei, die richtige Zentrierung und somit eine richtige Befestigungsposition des Befestigungselements 134 sicherzustellen. Der obere Abschnitt des Befestigungselements 134 hat eine zentrale Ausnehmung 135, die im wesentlichen in einer Richtung relativ zu ihrer zentralen Achse 137 symmetrisch ist. Die Ausnehmung 135 wird durch ein Paar gekrümmter Endwände 139 und ein Paar etwa gerader Seitenwände 141 gebildet. Die Endwände 139 haben einen Ausschnitt bzw. ausgebogte Abschnitte 142 dazwischen und ein Paar beabstandeter, im wesentlichen ebener Flächen 150. Eine LED 144 ist z. B. durch Klebstoff auf einer ebenen Bodenfläche in der Ausnehmung 135 in einer zentralen Position koaxial mit der Längsachse 137 befestigt. Eine dünne elektrische Leitung 146 ist an die LED 144 angeschlossen und verläuft nach oben und seitlich durch den ausgeschnittenen Abschnitt 142, um mit einer Leiterplattenbahn auf der PCB 126 verbunden werden zu können.
Wie am besten die Fig. 11E zeigt, ist die Geometrie der Ausnehmung 135 und der zugehörigen, in Aufsicht gezeigten Elemente um die zentrale Achse 137 symmetrisch. Somit erzeugt die Lichtemissionseinrichtung 134 einen Strahl Infrarotlichtenergie, der um die Achse 37 im wesentlichen symmetrisch ist.
Die Lichtemissionseinrichtung 134A, die in den Fig. 11C, 11D und 11F gezeigt ist, ist im wesentlichen der in den Fig. 11A, 11B und 11E gezeigten mit den folgenden Ausnahmen gleich. Die Neigung der Endwände 139 relativ zur Längsachse 137 ist voneinander verschieden, wobei eine Wand unter einem Winkel y und die andere unter einem wesentlich größeren Winkel z geneigt ist, wobei "y" kleiner als der Winkel "x" ist, der in Fig. 11 B gezeigt ist, und der Winkel "z" größer als der Winkel "X" ist. Aufgrund dieser zuletzt erwähnten Anordnung tritt der von der Emissionseinrichtung 134a erzeugte Strahl tatsächlich unter einem Winkel, hier 15º, relativ zur zentralen Längsachse 137 aus. Infolge der Geometrie der Befestigungselemente 134, 134A und insbesondere der Anordnung der Endwände 139 und der flachen Seiten 141 erzeugt das sich ergebende Bild, mit dem die Fotosensoren 128a, 128b (Fig. 10A) beaufschlagt werden, eine weitaus schärfere Begrenzung der von den Sensoren erzeugten Überschußverstärkung im Vergleich z. B. mit einem kreisförmigen Punktbild, das zu einer langsameren, weniger betonten Begrenzung führt, wenn sich das Bild vom positiven zum negativen Sensor bewegt.
Die Fig. 12A bis 12D zeigen die relativen Befestigungspositionen der Befestigungselemente 134 bis 134a auf den Leiterplatten 136 bis 142, die den entsprechenden Detektormoduln 82-88 zugeordnet sind.
Es wird nun auf die Fig. 13, 14 und 15 Bezug genommen, die Einzelheiten eines Heizsystems 152 zum Erhitzen ausgewählter Abschnitte der Abdeckung 80 zeigen, um Eis oder Schnee auf der Außenfläche der Abdeckung 80 zu schmelzen und/oder deren Bildung zu verhindern. Das Heizsystem 152 hät eine flexible, folienartige Anordnung in Sandwich-Konstruktion. Wie am besten Fig. 5 zeigt, hat das Heizsystem 152 ein optisch übertragendes, flexibles Substrat 174 wie Mylar®, das z. B. 0,0178 mm dick sein kann. Eine elektrisch leitende Schicht aus optisch transparentem Material wie Indiumzinnoxid (z. B. 1 Mikron dick) ist durch Kathodenzerstäubungstechnik auf eine Seite des Substrats 174 aufgebracht. Elektrisch leitende Stromschienen 162 sind auf dem Substrat 174 in elektrischem Kontakt mit den Heizelementen 172 gebildet, um elektrischen Strom an die Heizelemente 172 abzugeben. Die Stromschienen 162 können z. B. einen silberhaltigen Polymerfarbstoff enthalten. Die Sandwich-Anordnung des Substrats 174, der Heizelemente 172 und der Stromschienen 162 wird auf die Innenseite der Abdeckung 80 aufgebracht und durch einen geeigneten Klebstoff 170 befestigt, der z. B. Hochleistungssilikon wie das von der Fa. 3M hergestellte enthalten kann.
Die Stromschienen 162 sind mit elektrischen Leitungen 154 bis 158 verbunden, die wiederum mit einem geeigneten Steuersystem und einer Quelle elektrischer Energie verbunden sind. Die Leitungen 154 und 158 sind miteinander durch einen Verbindungsdraht verbunden und bilden zusammen einen Anschluß, während die Leitung 156 einen weiteren Anschluß entgegengesetzter Polarität bildet.
Bezugnehmend insbesondere auf Fig. 14 sind die Heizelemente 172 aus Indiumzinnoxid durch schräg schraffierte Bereiche angegeben und bedecken nur diejenigen Teile 166, durch die die Strahlen optischer Energie durch die Abdeckung 80 projiziert werden. Die übrigen Teile des Substrates 174 und somit der Abdeckung 80 verbleiben unbeheizt, so daß die Strommenge, die erforderlich ist, um das notwendige Schmelzen zu bewirken, wesentlich reduziert wird.
Ein später erläuterter Thermistor, der in der Abdeckung 80 angeordnet ist, erzeugt ein Signal, das zur Aktivierung des Heizsystems 152 führt, wenn die Temperatur unter einen vorgewählten Wert wie 5ºC fällt: Ein weiterer, an der Abdeckung 80 befestigter Thermistor schaltet in ähnlicher Weise das Heizsystem bei einer höheren vorgewählten Temperatur wie 55ºC ab.
Es wird nunmehr auf die Fig. 16 und 17 Bezug genommen, die Einzelheiten des visuellen Signalgebers 24 zeigen, der zuvor anhand der Fig. 4 erläutert wurde. Ein Gehäuse 182 enthält eine Lampe 180 mit einem reflektierenden Hohlraum 181, der durch eine Folie 184 eines durchscheinenden, gefärbten Materials wie Kunststoff abgedeckt ist. Das Gehäuse 182 ist mit einem Tragarm durch einen Bolzen 186 schwenkbar verbunden. Der Arm widerum ist mittels einer Schwenkverbindung 191 mit einem Teil des Inneren des Leitfahrzeugs schwenkbar verbunden, so daß das Gehäuse 182 vom Benutzer um zwei unabhängige Achsen geschwenkt werden kann, um das Gehäuse 182 richtig zu orientieren, so daß es vom Lenker leicht beobachtet werden kann. Eine Öffnung 195 in einem Entspannungsvorsprung 183 nimmt eine elektrische Leitung 185 für die Zufuhr von elektrischer Energie zur Lampe 180 auf.
Fig. 18 zeigt im einzelnen die zuvor erwähnte Steuerung 192 und die verschiedenen Steuerelemente und visuellen Signalgeber. Die Steuerung 192 hat ein Gehäuse 201, das an einem Strukturteil des Inneren des Fahrzeugs durch einen Arm 200 und Schrauben 202 schwenkbar befestigt ist. Eine Taste 204 versorgt das gesamte System mit Energie. Eine Entfrostungstaste 206 ermöglicht es dem Lenker, das zuvor erwähnte Heizsystem manuell zu betätigen. Eine Auf-/Ab- Lautstärkensteuertaste 218 ermöglicht es dem Lenker die Lautstärke eines akustischen Signalgebers zu vergrößern oder zu verkleinern, der die Erfassung eines Fahrzeugs oder eines anderen Objekts in der überwachten Zone 56 anzeigt. Die übrigen Elemente auf der Stirnseite der Steuerung 192 umfassen visuelle Signalgeber oder Alarmeinrichtungen. Die Beleuchtung der Lampe 208 zeigt an, daß eine Ansammlung von Schmutz oder anderem Fremdmaterial auf der Außenseite der Abdeckung 80 den richtigen Betrieb des Systems verhindert. Die Lamper 210 alarmiert den Lenker, wenn die Temperatur innerhalb der Abdeckung 80 auf einen unannehmbar hohen Pegel steigt, der den Betrieb des Systems beeinträchtigen könnte. Die Lampe 214 alarmiert den Lenker, wenn Wetterbedingungen wie Schnee, Regen etc. die zuverlässige Erfassung von Objekten innerhalb der überwachten Zone verhindern. Die Lampe 216 alarmiert den Lenker im Falle irgendeines Systemausfalls, kann jedoch alternativ einfach als allgemeine Kontrollalarmeinrichtung verwendet werden, die den Lenker informiert, daß das System aus Gründen nicht richtig arbeiten kann, die nicht speziell identifiziert sind, einschließlich Umgebungsbedingungen, die die Systemzuverlässigkeit beeinträchtigen können. Schließlich leuchtet die Lampe 212 auf, wenn ein Objekt oder ein anderes Fahrzeug in der überwachten Zone erfaßt wird.
Es wird nun auf die Fig. 19A - 19 G Bezug genommen, die Einzelheiten des elektronischen Steuerteils und der Schaltung des Erfassungssystems der vorliegenden Erfindung zeigen. Zunächst Bezug nehmend auf Fig. 19A geben die Steuerung 192 und ihr zugehöriges Hauptsteuersystem bzw. -pult 191 Steuersignale ab und liefern Anzeigesignale an alle anderen Einheiten. Ihre Hauptfunktion ist es, die Abtastfolge der Erfassungsmodule 82-88 zu steuern und einen Alarm auszulösen, wenn ein Objekt in der überwachten Zone festgestellt wird.
Insbesondere betätigt die Steuerung 192 eine interne akustische Alarmeinrichtung, und die zuvor erläuterten visuellen Alarmeinrichtungen, bewirkt Anzeigen eines Fehlers im System, kommuniziert mit den Erfassungsmoduln 82-88 über eine serielle Datenverbindung und versorgt die Erfassungsmodule 82-88 mit Energie und Masse. Die von der Steuerung 192 ausgesendete Information ist ein serieller Strom von Daten zusammen mit einem Taktsignal, um die Daten zu synchronisieren; diese Daten werden vom Hauptsteuerpult 191 empfangen und dann an jedes der Module 82-88 bzw. "Ebenen" ausgegeben, die dasselbe Taktsignal verwenden.
Das Taktsignal wird auch einer Überwachungszeitsteuerung 193 zugeführt. Die Aktivierung des Taktgebers markiert den Beginn einer neuen Abtastfolge, die den Überwachungszeitgeber 193 auslöst. Der Überwachungszeitgeber 193 bewirkt, daß alle Module 82-88 gesperrt werden, so daß, wenn Daten vom Hauptsteuerpult 191 zu den einzelnen Moduln 82-88 ausgegeben werden, letztere daran gehindert werden, während solch eines Datentransfers zu arbeiten.
Nach Ablauf einer vorgewählten Zeitdauer nach der Beendigung des Datentransfers aktiviert die Überwachungszeitsteuerung 193 alle Module 82 bis 88, die dann die Information verwerten können, die zu ihnen übertragen wurde, um die Erfassungsabtastung durchzuführen. Das Deaktivieren der Module 82-88 bewirkt, daß verhindert wird, daß die zuvor erwähnten Emissionseinrichtungen (LEDs) 134 eingeschaltet werden, und daß auch verhindert wird, daß ein später erläutertes Sendechip während dieser Zeitperiode arbeitet, da Daten in den Moduln während dieser Zeitperiode nicht gültig sein können, bis der Datentransfer vollständig beendet ist. D. h. daß die Daten für eine Zeitperiode gehalten bzw. gespeichert werden, während der sie durch die verschiedenen Register der Module 82-88 und dann zurück zur Steuereinrichtung 192 getaktet werden.
Insbesondere wenn die Überwachungszeitsteuerung 193 aktiviert wird (in den hohen Zustand übergeht), werden Daten von der vorherigen Abtastung in das Rückleitsystem eingeleitet, so daß es sich an alles erinnert, was sich ereignet hat, jedoch keine neuen Daten während der aktiven Periode des Taktsignals einbringt. Gleichzeitig, wenn das Taktsignal bei der Datenübertragung zu den Moduln 82-88 aktiv ist, überträgt es Daten zurück zur Steuerung 192 vom Hauptsteuerpult 191. Der vorherige Betrieb und die vorherigen Foglen sind in den Zeitdiagrammen der Fig. 19B gezeigt.
Es erfolgt ein Anfangsvorlauf von Taktsignalen, insbesonder acht Taktimpulsen, die die Ein- und Ausgangsdaten synchronisieren. Wenn die Daten an die Module 82 - 88 ausgegeben werden, dann steigt das Taktsignal an, das die Eingangsdaten getaktet ein- und die Ausgangsdaten getaktet ausgibt. Bei einer geeigneten Ausführungsform beträgt die Taktimpulsdauer etwa 60 Mikrosekunden, hat eine 60 kHz Taktrate und erstreckt sich über eine Dauer von acht Taktimpulsen. Diese acht Taktimpulse leiten die Abtastung ein und senden die Information aus, die das System benötigt, um diese Abtastung zu beginnen. Die Zeitperiode von einem Beginn von Taktimpulsen zum nächsten ist die tatsächliche Abtastzeit; die entsprechende Periode beträgt etwa 34 ms Während dieser Zeit, nachdem die Taktimpulse aufgehört haben, tritt eine kurze Verzögerung ein, um die Überwachungsverzögerung aktivieren zu können, wonach das System aktiviert wird. Während der aktivierten Zeitperiode werden die Emissionseinrichtungen 134 gepulst, d. h. die Infrarotenergiestrahlen werden in die überwachte Zone ausgesendet und im reflektierten Licht enthaltene Information wird gesammelt, um zu bestimmen, ob ein Objekt oder Fahrzeug in der überwachten Zone 56 vorhanden ist. Sobald die Überwachungsaktivierung abgelaufen ist, taktet sie die Daten in das System ein, so daß keine Daten mehr gelesen werden, und zu diesem Zeitpunkt werden das Sende-EXAR-Chip 332 und jedes Modul 82-88 gesperrt.
Das EXAR-Chip 332 ist eine Modulator/Demodulatoreinrichtung, die von der Opcon Inc. Everett, Washington hergestellt und von Opcon mit der Artikelnummer 106935 gekennzeichnet ist. Das EXAR-Chip 332 steuert impulsweise die LEDs 134 und erfaßt reflektiertes Licht mit einem Impulscharakter synchron mit den Signalen, die die LEDs 134 steuern, d. h., es ergibt sich eine impulssynchrone Erfassung. Die Abtastung und intermittierende Übertragung von Daten ist im wesentlichen kontinuierlich. Es besteht eine sehr kurze Zeitdauer zwischen der Zeit, wenn die Überwachungsaktivierung in den hohen Zustand übergeht, was alle Module deaktiviert und dem nächsten Beginn der Taktimpulse. Auf diese Weise werden unter Verwendung einer Überwachungszeitsteuerung die LEDs nicht kontinuierlich betrieben, was sonst die Anzahl der Zyklen begrenzen könnte, in der eine spezielle LED zyklisch betrieben werden könnte. D. h. sie steuert die maximale Dauer der "Einschaltzeit" und die maximale Anzahl von Zyklen für jede LED, nicht nur, um Energie zu sparen, sondern um die Lebensdauer der LEDs insbesondere unter Hoch- bzw. Übertemperaturbedingungen wesentlich zu verlängern. Auch wirkt diese Anordnung als Ausfallsicherheitsmechanismus, da, wenn aus irgendeinem Grund die Übertragung zwischen der Steuerung 192 und den Fernmoduln 50, z. B., wenn eine Leitung unterbrochen sein kann, arbeiten die LEDs kontinuierlich, bis sie ausbrennen, was wegen der extrem hohen Betriebsströme, die auftreten, in nur eineigen Sekunden geschehen könnte. Bei der gezeigten Ausführungsform beträgt die Einschaltdauer der LEDs nur etwa 1%.
Die von der Steuerung 192 zum Hauptsteuerpult 191 und zum Ferndetektormodul 50 übertragenen Daten werden zum ersten Modul 82, und insbesondere zum ersten seriellen Schieberegister 330 des Moduls geleitet. Sobald das Eintakten der Daten beendet ist, aktiviert (geht in den niedrigen Zustand über) bzw. "pulst" die Überwachungszeitsteuerung die LEDs, um stroboskopisch zu arbeiten. Am Ende dieser Zeitsteuerfolge, wenn der nächste Vorlauf von Taktsignalen auftritt, werden die Daten, die in das erste Modul 82 geschoben wurde, dann in das zweite Modul 84 geschoben, und dieser Zyklus wird wiederholt, so daß nun ein Satz von Informationen im ersten Modul 82 und ein zweiter Satz von Informationen im zweiten Modul 84 vorhanden ist. Bei aufeinanderfolgenden Zyklen verschiebt sich die Originalinformation in das Modul 86 und dann in das Modul 88. Während jedes Zyklus wird ein neuer Satz Daten in das Register 82 verschoben, und die gleichen Daten breiten sich in alle Moduln aus, jedoch läuft bei jedem Zyklus ein neuer Satz Daten ein, so daß jedes Modul einen neuen Satz Daten bearbeitet. Diese Dateninformation wird zum Steuersystem 191 und dann zur MCU (Mikrosteuereinheit) in der Steuerung 192 geleitet. Vor dieser Dateneingabe in die Steuerung 192 jedoch werden parallel verschiedene Kontrollfunktionen für Unterspannungs- und Übertemperaturzustände geladen, die vom Hauptsteuerpult 191 abgegeben werden. Diese Information läuft weiter, und serielle Daten vom Modul 88 werden in das gleiche Schieberegister im Modul 88 verschoben.
Nunmehr insbesondere auf Fig. 19C Bezug nehmend, entstehen, wie zuvor erläutert wurde, die Ausgangsdaten, d. h. die Eingangsdaten im Taktgeber, alle in der MCU. Die ausgegebenen Daten und die Taktsignalleitungen werden signalmäßig so verarbeitet, daß die Spannungsübergänge auf niedrige Geschwindigkeit begrenzt werden, so daß eine Strahlung, die die FCC-Grenzvorschriften überschreitet, vermieden wird. Die Signalformung in der Ferndetektoreinheit 50 bewirkt, daß die Flanke des Taktsignals und der Daten in der erforderlichen Weise rechteckig gemacht werden. Vom Hauptsteuerpult 192 und in diesem werden verschiedene Tests durchgeführt. Einer dieser Tests ist die Schmutzfenstererfassung, die prüft, ob eine Filmansammlung auf den optischen Flächen vorhanden ist, um zu bestimmen, daß die Signale unzuverlässig sein könnten. Ein Übertemperaturtest wird ebenfalls durchgeführt, der die interne Temperatur der Ferndetekoreinheit 50 prüft, um zu bestirmmen, ob eine bestimmte Temperatur überschritten wurde. Dies ist aus einer Anzahl von Gründen wichtig, einschl. der Tatsache, daß die LEDs ausbrennen würden, wenn sie bei erhöhter Temperatur betrieben werden. Außerdem ist eine Unterspannungsanzeigeeinrichtung vorhanden, die anzeigt, wenn eine nicht ausreichende Spannungsgröße zugeführt wird, die den Betrieb der LED und somit die Zuverlässigkeit des gesamten Systems beeinträchtigen würde. Die oben erwähnten Schaltungen sind Teil des Hauptsteuerpults 191. Alle Testdaten werden in das Hauptregister 362 zusammen mit den Erfassungsdaten in paralleler Form geladen. Acht Datenbits werden in das Masterchipregister am Ende der Überwachungsaktivierungs-Zeitperiode geladen.
Hinsichtlich der Betriebsfolge werden die Daten von der MCU auf die serielle Verbindungsleitung ausgegeben. Sobald diese Daten auf der Leitung vorhanden sind, taktet die Taktgeberleitung die Daten in die seriellen Schieberegister in den Moduln 82-88. Sie taktet diese Information zuerst in das Modul 82, das wiederum mit dem Modul 84 verkettet ist, und vom Modul 84 zum Modul 86 und vom Modul 86 zum Modul 88. Somit werden, wenn Daten beim nächsten Taktsignal eingetaktet werden, die Daten, die in das Modul 82 getaktet wurden, in das Modul 84 getaktet u. s. w. bis zu den Moduln 86 und 88. Wenn die Daten eingetaktet sind, startet die Überwachungszeitsteuerung und beginnt, auf das Ende der Taktsignale zu warten, und wenn die Taktsignale bei Beendigung des Datentransfers enden, hat die Überwachungsaktivierung eine geringe Verzögerung und aktiviert dann die Module 82-88 zum Betrieb. Dies bedeutet, daß die Daten in alle Module 82-88 geladen werden, und wenn alle Daten geladen sind, wird die Schaltung aktiviert, um auf den Befehl zu arbeiten, der spezifiziert, welcher Strahl in jedem Modul durch Aufsteuerung an seinem entsprechenden LED und Aktivierung der gepulsten LED- Schaltung der EXAR-Chips 332 aktiviert wird. D. h., daß heißt, daß die den LEDs zugeführten Impulse diese stroboskopisch betreiben. Die EXAR-Chips 332 werden aktiv, wenn sie die LED-Treiber ansteuern. Das serielle Chip-Register verschiebt die Daten, die eine Information enthalten, die angibt, welche LED angesteuert werden soll, und diese Information wird parallel zur LED-Treiberauswahleinrichtung verschoben, die auswählt, welche LED mit dem LED-Treiber verbunden wird, so daß das EXAR-Chip den LED-Treiber pulst und Infrarotlicht in die Zone 56 emittiert wird, das vom Ziel reflektiert und vom Detektor 44 aufgenommen wird, dessen Ausgangssignale vom EXAR-Chip 332 verarbeitet wird. An dieser Stelle wird bestimmt, ob ein Objekt in der überwachten Zone 56 vorhanden ist; und wenn dem so ist, werden Erfassungssignale zur Hautpsteuereinheit 191 zurückgeleitet, um jede erfaßte Information einzutakten. Die Module senden weiter LED-Impulse während der Zeit aus, in der die Überwachungszeitsteuerung sie aktiviert. Dies könnte irgendeine Anzahl von Impulsen sein, bei der vorliegenden Ausführungsform jedoch werden etwa 14 LED-Impulse verwendet, worauf nach Erzeugung dieser 14 Impulse die Überwachungszeitsteuerung abläuft und alle Module deaktiviert, und jede Information, die eine Erfassung betrifft, die in das RS-Flip-Flop getaktet wurde, wird parallel in das Parallelschieberegister geladen.
Am Ende des Überwachungsaktivierungsimpulses werden die Daten vom Flip-Flop in das Hauptschieberegister geladen und dann wird das Erfassungs-Flip-Flop mit dem nächsten Vorlauf von Taktimpulsen gelöscht. Dies ist das Flip-Flop, das die Verschiebedaten eintaktet und sie zum Hauptregister überträgt.
An dieser Stelle der Folge wurden die Erfassungsdaten parallel in das Hauptdatenregister geladen. Wenn die Überwachungszeitsteuerung abläuft, werden die Daten, die in das Erfassungs-Flip-Flop getaktet werden, parallel in das Parallelschieberegister geladen, und zum gleichen Zeitpunkt weren alle Module 82 - 88 deaktiviert. Die gesamte Aktivität im System wird beendet, bis der nächste Vorlauf von Taktsignalen an der Hauptsteuerung 192 durch die MCU erzeugt wird. Am Beginn des nächsten Vorlaufs von Taktsignalen wird das Erfassungs-Flip-Flop gelöscht, die Überwachungszeitsteuerung ausgelöst, die mit einer Zeitsteuerfolge beginnt, und jeder Taktimpuls, der einläuft, triggert die Überwachungszeitsteuerung wieder, bis der letzte Taktimpuls einläuft, zu welchem Zeitpunkt die Überwachungszeitsteuerung ihr letztes Triggersignal empfängt, und 200 ms nach dem Zeitpunkt, zu dem die Überwachungszeitsteuerung ihr letztes Triggersignal empfängt, aktiviert sie die Module 82-88, die LEDs im Pulsbetrieb zu steuern und einen zusätzlichen Satz Daten während etwa der nächsten 34 ms aufzunehmen.
Es wird nunmehr auf Fig. 19D Bezug genommen, die Einzelheiten der elektronischen Elemente zeigt, die einem einzelnen der Module 82-88 zugeordnet sind. Daten werden zusammen mit Taktsignalen in das Schieberegister 330 geschoben. Wenn dann das EXAR-Chip 332 das Aktivierungssignal von der Überwachungszeitsteuerung auf der Leitung 314 empfängt, wird das Chip aktiviert, das Schieberegister wählt eine der LEDs 338 aus, um eingeschaltet zu werden, und die ausgewählte LED wird dann von dem EXAR-Chip 332 typischerweise während 14 Impulsen gepulst. Dann läuft am Ende dieser Impulse die Überwachungszeitsteuerung aus, und das Chip wird deaktiviert. Dann werden die neuen Daten eingeschoben, eine neue LED wird ausgewählt, die Überwachungszeitsteuerung aktiviert das Chip wiederum, und die gesamte Folge wird wiederholt. Das Eingangssignal zum Fotodetektor wird verstärkt und demoduliert; wenn eine Erfassung erfolgt, dann wird diese Erfassungsinformation auf der Leitung 318 ausgegeben und wird danach an der Hauptsteuerung 192 eingetaktet. Die auf der Leitung 310 im Abschnitt A des Schieberegisters eingeschobenen Daten aktivieren eine spezielle LED, die durch diesen speziellen Datensatz ausgewählt wurde, und werden dann durch den Abschnitt A in den Abschnitt B in ähnlicher Weise verschoben. Die ausgewählten Ausgänge sind Q1 - Q4. Q1 - Q4 umfaßt die Ausgänge jedes Abschnittes und sie werden in Abhängigkeit von der Art der Daten aktiviert, die übertragen wurden. Die Daten werden zusammen mit den Taktimpulsen mit einer Reihe dieser Impulse eingeschoben. Dann erfolgt am Ende der Taktimpulse eine geringe Verzögerung, und die Überwachungszeitsteuerleitung 314 wird dann aktiviert, die wiederum das EXAR- Chip 332 einschaltet. Das EXAR-Chip 332 wird von den Daten im Schieberegister ausgewählt. Insbesondere wird das EXAR-Chip 332 durch die Leitung 333 vom Abschnitt B des Schieberegisters ausgewählt, die zu der externen Synchronisierungsleitung bei 332 des EXAR-Chips 332 verläuft. Das EXAR-Chip 332 wird aktiviert, wenn die Überwachungszeitsteuerung und das Schieberegister das Chip auswählen. Auf diese Weise ist es möglich, jedes spezielle Modul einzuschalten. Das EXAR-Chip 332 wird auch von den Daten, die in den Abschnitt B des Schieberegisters 330 geschoben wurden, aktiviert. Die Aktivierung des EXAR- Chips 332 aktiviert den LED-Treiber 336. Somit wird der Zustand des Ausgangs 338 niedrig, um die Basis des Transistors 336 einzuschalten: Die Leitung 340 ist dann eine Stromabtastleitung, die die Größe des durch die LED gehenden Stromes steuert, und auf einen einzelnen Impuls wartet. Das Schieberegister wählt einen einzelnen LED-Treiber bei 334 aus.
Der Zweck des o. e. Tests besteht darin, sicherzustellen, daß kein Übersprechen oder ein ähnliches Phänomen auftritt, das eine Erfassung auslöst, so daß der LED- Treiber ausgewählt wird, der die Dioden 338 einschaltet, so daß kein Licht ausgesendet wird, jedoch die gleiche Menge elektrischen Stroms durch den LED- Treiberkreis fließt. Dieser schaltet die Diode in dem mit 340 bezeichneten Teil der Schaltung ein. Ein Vorteil dieser Anordnung besteht darin, daß, da die LEDs kein Licht abgeben, sichergestellt ist, daß kein optisches Übersprechen stattfindet. Wenn daher irgendeine Erfassung während dieser Zeitperiode erfolgt, ist bekannt, daß es sich um eine falsche Erfassung handelt. Während des "Aus"-Tests sind alle LEDs 338 ausgeschaltet, die Leitung 340 bleibt jedoch eingeschaltet. Dann wird der "Ein"- Test nur durch Einschalten des Transistors im Abschnitt 342 durchgeführt, der mit Q1 bezeichnet ist. Dieser Transistor schaltet die als D3 bezeichnete LED ein, die direkt über den Fotodioden angeordnet ist. Wenn keine Erfassung während des Ein- Tests erfolgt, dann ist bekannt, daß ein Systemausfall auftritt. Das Auswählen einer LED und die Durchführung des Ein-Tests gleichzeitig stellt sicher, daß die LED arbeitet, da bekannt ist, daß ein Stromfluß durch die LED erfolgen muß, um den Ein- Test zu aktivieren, so daß verifiziert werden kann, daß alle LEDs in Funktion sind, da sie, wenn sie ausfallen, dies in der Betriebsart mit offenem Stromkreis erfolgt.
Wenn ein Erfassungssignal von den Fotodioden empfangen wird, erzeugen diese Dioden einen Strom, und dieses Signal wird dann auf den Verstärkerabschnitt des EXAR-Chips 332 AC-gekoppelt, der einige Verstärkerstufen hat, und wird dann vom Demodulator verarbeitet und ausgegeben, um die Alarme auszulösen. Insbesondere wird das Erfassungssignal vom Verstärker A1 verstärkt, dann wiederum von A2 und schließlich von A3. Der Demodulator 333 führt eine Störsignalabtastung durch, und es wird dann bestimmt, ob das Signal oberhalb eines vorgewählten Schwellwerts liegt oder nicht.
Der Demodulator 333 erfaßt dann eine Probe des im gesamten vorherigen Verstärkerabschnittes vorhandenen Störsignals unmittelbar bevor die Amplitude des Impulses gemessen wird. Dann wird während des Impulses das Störsignal wiederum zusammen mit dem von den Fotodioden erfaßten Signal gemessen, und das Störsignal, das zuerst gemessen wurde, wird dann subtrahiert, so daß das, was verbleibt, das Signal ist. Dieses Signal wird mit dem Schwellwert verglichen, und wenn es den Schwellwert überschreitet, dann liefert die Ausgangslogik ein Erfassungssignal, das die Leitung 318 veranlaßt, in den niedrigen Zustand überzugehen. Sobald der Demodulator 333 das Störsignal vor dem Signal mit dem Störsignal während des LED-Impulses verglichen hat, wird das Signal vom Demodulator auf der Leitung 346 ausgegeben, das von der Ausgangslogik 348 verarbeitet wird und den Transistor 351 veranlaßt, einzuschalten, so daß der Zustand der Ausgangsleitung 318 niedrig wird. Bevor dieses Ausgangssignal an das Hauptschieberegister abgegeben wird, wird es dem Erfassungs-Flip-Flop zugeführt, das ein RS-Flip-Flop ist, das sich am Hauptsteuerpult befindet, und das am Ende jedes Überwachungsimpulses zurückgesetzt wird.
Es wird nun auf Einzelheiten des Hauptsteuerpult 191 Bezug genommen, das als Eingänge die Takt- und Datenleitungen von der MCU zusammen mit einer gewissen Signalformung hat. Die Leitungen 374 und 376 sind im Periphertreiber des Abschnitts 370 aufgenommen, der die Signalformung umfaßt. Der Signalformungsabschnitt 370 ist eine Darlington-Anordnung, deren Ausgangssignale dem parallelen 12-Serienmasterschieberegister 362 zugeführt werden, das ein 8-Bit- Parällel-Ein-Seriell-Aus-Register ist. Dieses Schieberegister hat eine Eingangstaktleitung und eine Ausgangsdatenleitung, die mit den Schieberegistern in den Moduln 82, 88 verbunden ist. Die zuletzt erwähnte Leitung ist mit der Bezugsziffer 378 bezeichnet. Diese Daten werden ausgegeben und kommen zurück, nachdem sie durch die Module 82 bis 84 geschoben wurden, und kommen insbesondere zum Hauptschieberegister zurück. Dann werden die einzelnen Ausgangssignale jedes Moduls parallel empfangen, die Erfassungen durchlaufen das Erfassungs-Flip-Flop 350, und die Testbedingungen für Übertemperatur, Unterspannung und Schmutzfenstererfassung werden parallel im Parallel/Serien- Hauptschieberegister empfangen und am Ende der Überwachungsaktivierung geladen. Diese Information wird geladen und wird zu seriellen Daten, die durch die Datenausgangsleitung an die Steuereinheit 92 ausgegeben werden, und die dann in ähnlicher Weise vom Abschnitt 370 geformt und an die Steuereinheit zurückgegeben werden. Die Überwachungszeitsteuerung wird dazu verwendet, das Erfassungs-Flip-Flop zurückzusetzen und die LED-Impulse zu aktivieren. Sie wird auch dazu verwendet, die parallelen Daten in das Hauptschieberegister zu laden und sie in serielle Daten umzuwandlen.
Die Überwachungszeitsteuerung hat zwei Abschnitte. Ein erster Abschnitt empfängt als Triggersignal einen Taktimpuls, der seine Ausgangsleitung 382 veranlaßt, einen hohen Zustand anzunehmen. Sein Triggereingangssignal ist das Taktsignal, das auf der Leitung 384 empfangen wird. Er wird bei jedem folgenden Impuls des Taktgebers getriggert, und nach den letzten acht Impulsen erfolgt eine kurze Verzögerung von 200 ms, wonach die Überwachungszeitsteuerung einen niedrigen Zustand annimmt, der die zweite Hälfte der Zeitsteuerung triggert, die für 32 ms aktiviert wird. Die Ausgangsaktivierung wird auf die Leitung 386 gegeben; wenn diese Leitung einen niedrigen Zustand annimmt, wird das EXAR-Chip eingeschaltet. Bei der abfallenden Flanke diese Impulses werden die Daten in das Parallel-Serien- Register verschoben und an die Steuerung 192 abgegeben. Der Übertemperaturabschnitt 364 ist mit einem Thermistor bestückt, um zu bestimmen, ob die Temperatur eine gewählte Temperatur überschreitet. Der Untertemperaturtest wird durch Vergleich der Eingangsspannung mit einer Zenerbezugsspannung durchgeführt. Der Schmutzfensterdetektor liefert ein Eingangssignal an das Parallelserien-Hauptschieberegister. Der Schmutzfensterdetektor ist mit den Bezugsziffern 368a, 368b, 368c in Fig. 19E bezeichnet. Einer dieser Abschnitte ist in Fig. 19F gezeigt. Der Schmutzfensterdetektor verwendet einen mit 390 bezeichneten Fotoschalter, der eine Kombination einer LED und eines Fotodetektors ist. Diese LED ist sehr nahe angeordnet und hat einen sehr kurzen Bereich von etwa 1,5 inch. Die LED wird vom Phasenregelkreis gepulst. Der Detektor empfängt dieses Eingangssignal, gibt es durch ein Potentiometer ab und koppelt es auf den Eingang des Phasenregelkreises zurück. Diese Signale werden dann verglichen, und wenn sie einen Schwellwert überschreiten, wird ein Ausgangssignal erzeugt. Das Ausgangssignal wird dann von Hysterese- und UND-Gliedern 392-398 gefiltert, die eine Triggerung ermöglichen, um Störsignale zu beseitigen. Der Schmitt-Trigger und der Ausgang des letzten UNG-Glieds 398 sind mit den anderen Teilen des Schmutzfensterdetektorabschnitts 368b - 368c sowie mit einem weiteren UND-Glied kombiniert, das ein Ausgangssignal erzeugt, das das Eingangssignal für das Hauptschieberegister bildet. Der o.e. Phasenregelkreis sucht nach seinem eigenen Signal und wird als Demodulator verwendet. Der Phasenregelkreis wartet auf Signale einer bestimmten Frequenz, und da die Frequenz des LED-Pulsbetriebes bekannt ist, ist es einfach, solch ein moduliertes Signal oberhalb eines bestimmten Schwellwertes zu erfassen.
Der LED- und der Schmutz-Fenster-Fotoschalterabschnitt 390 des Schmutzfensterdetektors liegen von dem übrigen Teil der elektronischen Elemente und dem Phasenregelkreis entfernt, ebenso wie die elektronischen Filterelemente. Typischerweise liegen die elektronischen Elemente für den Schmutzfensterdetektor an dem Hauptsteuerpult 191, der Fotoschalter liegt jedoch gegenüber oder nahe der Innenseite der Abdeckung 80, vorzugsweise unter einem kleinen Winkel zur Innenseite der Abdeckung.
Das zuvor erwähnte Heizsystem wird von einem Schieberegister 40 aktiviert, das den Schieberegistern ähnlich ist, die für die Erfassungsphase verwendet werden. Ein Ausgang des Schieberegiserts 400, der mit Q4 bezeichnet ist aktiviert den Transistor 402, der wiederum das Heizsystem einschaltet.
Nachdem nun die Erfindung beschrieben wurde, ist ersichtlich, daß das Erfassungssystem der vorliegenden Erfindung nicht nur eine zuverlässige Lösung der Aufgaben der Erfindung schafft, sondern dies in einer besonders wirtschaftlichen und effizienten Weise geschieht.