CH674343A5 - - Google Patents
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Description
BESCHREIBUNG lenbedingungen gestellt werden müssen. Dies bedeutet, dass DESCRIPTION of the conditions. This means that
Die Erfindung bezieht sich auf eine Sensoreinrichtung für die Stromversorgung über die Zweidrahtleitung seitens zen- The invention relates to a sensor device for the power supply via the two-wire line on the part of
Eisenbahnanlagen, bei welcher eine LC-Oszillatorschaltung traler ortsfester Einrichtungen von Anwendungsfall zu An- Railway systems in which an LC oscillator circuit of tral stationary devices from application to application
in Abhängigkeit von äusserer, induktiver Beeinflussung 30 wendungsfall in einem grossen Bereich streuen darf. Somit wahlweise mit einer von zwei vorgegebenen Amplituden wird die Sensoreinrichtung universell einsetzbar, und es ist schwingt, mit einem Oszillatortransistor, an dessen Emitter- nicht mehr erforderlich, für die einzelnen Anwendungsfalle elektrode ein Widerstand und an diesen ein elektronischer jeweils speziell dimensionierte Sensoreinrichtungen zu ent- depending on external, inductive influence 30 application case can spread in a large area. Thus, optionally with one of two predetermined amplitudes, the sensor device can be used universally, and it is oscillating to use an oscillator transistor, whose emitter is no longer required, to remove a resistor for the individual application cases and an electronic sensor device, which is specially dimensioned in each case.
Schwellwertschalter angeschlossen sind, der gemeinsam mit wickeln. Threshold switches are connected, which together with wrap.
der Oszillatorschaltung über eine Zweidrahtleitung mit elek- 35 Eine bevorzugte Ausführungsform der Erfindung sieht trischer Energie versorgt wird. vor, dass als Gleichspannungs-Schwellwertschalter ein Ope- the oscillator circuit via a two-wire line with electrical power. A preferred embodiment of the invention provides for tric energy to be supplied. proposes that an ope-
Einrichtungen der o.g. Art dienen vielfach als Schienen- rationsverstärker vorgesehen ist, dessen Messeingang mit kontakte zum Auslösen von Impulsen beim Passieren von dem Siebglied und dessen Referenzeingang mit einem eine Fahrzeugrädern. Die Impulse werden beispielsweise Zählein- Referenzspannung erzeugenden Element der Gleichstromstarichtungen zugeführt, die nach dem Einzählen eines ersten 40 bilisierungsschaltung verbunden sind. Facilities of the above Type are often used as a rail ration amplifier, the measuring input with contacts for triggering pulses when passing through the screen member and the reference input with a vehicle wheels. The pulses are supplied, for example, to a counter voltage generating element of the direct current devices which are connected after the counting of a first balancing circuit.
Impulses der am Anfang des betreffenden Gleisabschnittes Diese Sensoreinrichtung kommt in vorteilhafter Weise angeordneten Sensoreinrichtung eine Besetztmeldung ausge- mit einem relativ geringem Bauteilaufwand aus. Impulse of the sensor device arranged at the beginning of the relevant track section. This sensor device arranged in an advantageous manner manages with a relatively low component outlay.
ben und nach dem Auszählen aller eingezählten Impulse den Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung ist in der Zeichbesagten Gleisabschnitt wieder freimelden. Zum Bestimmen nung dargestellt und wird nachfolgend näher erläutert, von richtungsabhängigen Impulsen werden am Gleis dicht 45 Es zeigen: ben and after counting all counted impulses An embodiment of the invention is in the said track section again. To determine the voltage shown and explained in more detail below, direction-dependent impulses close to the track 45.
beieinander zwei Sensoreinrichtungen angeordnet, die aus Figur 1 die Schaltung eines elektronischen Sensors für two sensor devices arranged next to one another, which from FIG. 1 show the circuit of an electronic sensor for
Sicherheitsgründen über zwei Zweidrahtleitungen mit einer Eisenbahnanlagen und entfernt liegenden Einrichtung verbunden sind. Diese Ein- Figur 2 in mehreren Diagrammlinien die Signalverläufe richtung sorgt u.a. für die Energieversorgung der zugeordne- an verschiedenen Messpunkten der Schaltung, Safety reasons are connected to a railway system and remote facility via two two-wire lines. This - Figure 2 in several diagram lines, the direction of the signal curves ensures, among other things. for the power supply of the assigned at different measuring points of the circuit,
ten Sensoreinrichtungen. Da sich bei Betätigung der Sensor- 50 Der rechte, strichpunktiert eingerahmte Teil von Figur 1 th sensor devices. Since the right part of FIG
einrichtungen deren Stromaufnahme ändert, und zwar durch zeigt schematisch eine ortsfeste Station SN, an welche über devices whose current consumption changes, by schematically showing a fixed station SN, to which over
Auslösen des jeweiligen elektronischen Schwellwertschalters, eine Zweidrahtleitung ZG ein induktiv beeinflussbarer elek- Triggering the respective electronic threshold switch, a two-wire line ZG an inductively influenceable electrical
können aufgrund einer Bewertung der Speiseströme der Sen- tronischer Sensor angeschlossen ist. Über die Zweidrahtlei- can, based on an evaluation of the supply currents, connect the sensor. Via the two-wire
soreinrichtungen zentral die erforderlichen Zählimpulse ge- tung ZG versorgt die ortsfeste Station SN die elektronische neriert werden. Zu dem Zweck kann beispielsweise ein Fen- 55 Sensorschaltung mit elektrischer Energie aus einer Span- central station supplies the necessary counting pulses to the stationary station SN, which are electronically generated. For this purpose, for example, a window sensor circuit with electrical energy from a voltage
sterdiskriminator vorgesehen werden, der beim Vorhanden- nungsquelle UB. Aufgrund eines Modulationsvorganges des sein eines vorgegebenen Betriebsstromes kein Ausgangssi- Speisestromes E bei Beeinflussungsvorgängen werden diese gnal, jedoch bei Abweichungen des Stromes um einen vorge- der ortsfesten Station SN rückgemeldet. sterdiscriminator are provided at the source of presence UB. Due to a modulation process of being a predetermined operating current, there is no output supply current E in the case of influencing processes, but these are signaled back, however, in the event of deviations in the current around a stationary station SN.
gebenen Betrag vom Betriebsstrom einen diesbezüglichen Die an die Zweidrahtleitung ZG angeschlossene Sensor- given amount of the operating current a related to the sensor connected to the two-wire line ZG
Impuls abgibt. 60 schaltung besteht aus zwei Teilen, und zwar im linken Teil Gives impulse. 60 circuit consists of two parts, namely in the left part
Selbstverständlich ist es auch möglich, in der von der aus einer LC-Oszillatorschaltung und im rechten Teil aus ei-Sensoreinrichtung entfernt liegenden Zentrale zwischen die nem Gleichspannungs-Schwellwertschalter. Die induktiv be-Zweidrahtleitung einen ohmschen Messwiderstand einzufü- einflussbare LC-Oszillatorschaltung weist als aktives Ele-gen, an welchem der Speisestrom einen vorgegebenen Span- ment einen Oszillatortransistor Tl auf, der Wechselspannungsabfall hervorruft, der durch einen Schwellwertschalter 65 nungsmässig gesehen in Basisschaltung arbeitet. Gleichzeitig zwecks Auslösung der Zählimpulse bewertet wird. ist jedoch der Oszillatortransistor Tl als Stellglied in eine Of course, it is also possible in the control center, which is located at a distance from an LC oscillator circuit and in the right part from an egg sensor device, between the DC voltage threshold switches. The LC oscillator circuit that can be influenced inductively with a two-wire line has an ohmic measuring resistor, as an active element on which the supply current has a predetermined voltage and an oscillator transistor Tl, which causes an alternating voltage drop that operates in a basic manner by a threshold switch 65. At the same time is evaluated in order to trigger the counting pulses. However, the oscillator transistor Tl as an actuator in one
Eine Sensoreinrichtung der eingangs genannten Art ist in Gleichstromstabilisierungsschaltung einbezogen, die aus eider DE-OS 33 27 329 als elektronisches, vorzugsweise berüh- nem Widerstand Rl, einem Emitterwiderstand R2 und einer A sensor device of the type mentioned at the outset is included in the DC stabilization circuit, which is known from DE-OS 33 27 329 as an electronic, preferably touching resistor R1, an emitter resistor R2 and one
3 3rd
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eine Referenzspannung erzeugenden Zenerdiode Z besteht. Parallel zur Zenerdiode Z liegt ein Kondensator Cl. Dieser hat die Aufgabe, die Basiselektrode des Oszillatortransistors Tl für die Frequenz der Oszillatorschaltung besonders nie-derohmig mit Massepotential zu verbinden. Die so gebildete Gleichstromstabilisierungsschaltung stabilisiert den Kollektorstrom des Oszillatortransistors Tl auf einen vorgegebenen Wert in einem weiten Bereich unabhängig von der sich auf der Zweidrahtleitung ZG betriebsmässig ausbildenden Versorgungsspannung. Wechselstrommässig gesehen stellt ein Übertrager U, dessen Primärwicklung U1 im Kollektorstromkreis des Oszillatortransistors Tl liegt, mit seiner Sekundärwicklung U2, an die zwei Kondensatoren C3 und C4 angeschlossen sind, einen Schwingkreis dar. a reference voltage generating Zener diode Z exists. A capacitor C1 is connected in parallel with the Zener diode Z. This has the task of connecting the base electrode of the oscillator transistor Tl in a particularly low-resistance manner to ground potential for the frequency of the oscillator circuit. The direct current stabilization circuit formed in this way stabilizes the collector current of the oscillator transistor Tl to a predetermined value in a wide range regardless of the supply voltage that is normally formed on the two-wire line ZG. In terms of alternating current, a transformer U, the primary winding U1 of which lies in the collector circuit of the oscillator transistor T1, with its secondary winding U2, to which two capacitors C3 and C4 are connected, constitutes an oscillating circuit.
Eine Besonderheit der Oszillatorschaltung ist nun, dass die beiden Kondensatoren C3 und C4 im Kapazitätswert etwa gleich gross gewählt sind und der Verbindungspunkt V der in Reihe geschalteten Kondensatoren C2 und C3 mit der Emitterelektrode des Oszillatortransistors Tl verbunden ist. Hierdurch wird eine sehr hohe wechselstrommässige Übersteuerung des Oszillatortransistors Tl erzielt, wodurch die Schwingungen bei den in der Praxis auftretenden induktiven Beeinflussungen auf keinen Fall abreissen, sondern wahlweise eine von zwei vorgegebenen Amplituden beibehalten. Es sei besonders daraufhingewiesen, dass bei einer induktiven Beeinflussung der Oszillatorschaltung weder die Rückkopplungsbedingungen noch die Gegenkopplung der Schaltung verändert werden. A special feature of the oscillator circuit is that the two capacitors C3 and C4 are selected to have approximately the same capacitance value and the connection point V of the capacitors C2 and C3 connected in series is connected to the emitter electrode of the oscillator transistor T1. As a result, a very high AC overdrive of the oscillator transistor T1 is achieved, so that the vibrations in the inductive influences occurring in practice do not break off, but instead optionally maintain one of two predetermined amplitudes. It should be particularly pointed out that when the oscillator circuit is inductively influenced, neither the feedback conditions nor the negative feedback of the circuit are changed.
Der durch die Oszillatorschaltung steuerbare Gleichspan-nungs-Schwellwertschalter hat als aktives Element einen Operationsverstärker OP, dessen Ausgang OP1 über einen Widerstand R3 mit einer der beiden Leitungen ZG verbunden ist. Ein Referenzeingang OP2 des Operationsverstärkers OP ist über einen Widerstand R4 an die Zenerdiode Z angeschlossen. Der Referenzeingang OP2 ist ferner über eine Diode DE und einen Widerstand R5 mit dem Ausgang OP1 des Operationsverstärkers OP verbunden. Die beiden Widerstände R4 und R5 bilden einen Spannungsteiler und bestimmen die Schalthysterese des Operationsverstärkers OP. Die Diode DE verhindert, dass die über die Zweidrahtleitung ZG zugeführte Versorgungsspannung auf den Referenzeingang OP2 zurückwirkt. Somit sind der Ein- und Ausschaltpunkt des Gleichspannungs-Schwellwertschalters unabhängig von der Versorgungsspannung auf der Zweidrahtleitung ZG. The DC voltage threshold switch which can be controlled by the oscillator circuit has an operational amplifier OP as its active element, the output OP1 of which is connected via a resistor R3 to one of the two lines ZG. A reference input OP2 of the operational amplifier OP is connected to the Zener diode Z via a resistor R4. The reference input OP2 is also connected via a diode DE and a resistor R5 to the output OP1 of the operational amplifier OP. The two resistors R4 and R5 form a voltage divider and determine the switching hysteresis of the operational amplifier OP. The diode DE prevents the supply voltage supplied via the two-wire line ZG from acting back on the reference input OP2. The switch-on and switch-off points of the DC voltage threshold switch are therefore independent of the supply voltage on the two-wire line ZG.
Die Emitterelektrode des Oszillatortransistors Tl ist über einen aus zwei weiteren Widerständen R6 und R7 gebildeten Spannungsteiler mit dem Messeingang OP3 des Operationsverstärkers OP verbunden. Ein parallel zum Widerstand R7 geschalteter Kondensator C4 hat die Aufgabe, unerwünschte Wechselspannungsanteile zu unterdrücken. Die Verbindung des Messeinganges OP3 des Operationsverstärkers OP mit der Emitterelektrode des Oszillatortransistors Tl unter Verzicht auf eine Gleichrichterschaltung ist aufgrund folgender Überlegung möglich: The emitter electrode of the oscillator transistor T1 is connected to the measurement input OP3 of the operational amplifier OP via a voltage divider formed from two further resistors R6 and R7. A capacitor C4 connected in parallel with the resistor R7 has the task of suppressing undesired AC voltage components. The connection of the measurement input OP3 of the operational amplifier OP to the emitter electrode of the oscillator transistor T1 without a rectifier circuit is possible on the basis of the following consideration:
Bei hinreichend starker wechselspannungsmässiger Übersteuerung des Oszillatortransistors Tl wirkt dessen Basis-Emitter-Diode wie ein Gleichrichter und gestattet eine Verlagerung des Potentials der rückgekoppelten Wechselspannungsamplitude. Der arithmetische Mittelwert folgt dabei dem jeweiligen Bedämpfungsverlauf. Nähere Einzelheiten hierzu werden im Zusammenhang mit der Erläuterung eines Arbeitsbeispieles anhand der Diagramme in Figur 2 noch aufgezeigt. If the oscillator transistor Tl is sufficiently overdriven in terms of AC voltage, its base-emitter diode acts like a rectifier and allows the potential of the feedback AC voltage amplitude to be shifted. The arithmetic mean value follows the respective damping curve. Further details are shown in connection with the explanation of a working example using the diagrams in FIG. 2.
Die Signalverläufe in den sechs Diagrammlinien der Figur 2 in Abhängigkeit von der Zeit werden nachfolgend zu drei verschiedenen Zeitpunkten tl, t2 und t3 untersucht bzw. miteinander verglichen. In der Diagrammlinie LA sind die The signal profiles in the six diagram lines in FIG. 2 as a function of time are subsequently examined or compared with one another at three different times t1, t2 and t3. In the diagram line LA are the
Oszillatorschwingungen dargestellt, die sich am Messpunkt A einstellen, wenn die Sensorschaltung keiner Beeinflussung unterliegt. Entsprechend den Kapazitäten der Kondensatoren C2 und C3 wird der Wert der Schwingungsamplitude am 5 Messpunkt A geteilt, so dass sich am Messpunkt V der in der Diagrammlinie LV dargestellte Signalverlauf ergibt. Die Signalverschiebung in positiver vertikaler Richtung basiert auf dem Gleichrichtereffekt der Basis-Emitter-Diode des Oszillatortransistors Tl. Am Messpunkt C steht die dem Opera-10 tionsverstärker OP zugeführte, geglättete Steuerspannung zur Verfügung, die bei unbedämpfter Sensorschaltung zum Zeitpunkt tl einen relativ hohen Wert hat, vgl. Diagrammlinie LC. Die aus den Widerständen R6 und R7 bzw. R4 und R5 gebildeten Spannungsteiler sind nun so bemessen, dass 15 bei nicht beeinflusster Sensorschaltung, also im für den Betrachtungszeitpunkt angenommenen Ruhezustand, der Operationsverstärker OP durchgeschaltet ist, so dass dessen Ausgang OP1 und damit der Messpunkt D auf tiefem Potential liegt. Dies ist in der Diagrammlinie LD zum Zeitpunkt t dar-20 gestellt. Im Ruhezustand fliesst über den Widerstand R3 ein erhöhter Speisestrom E, dessen Amplitude in der Diagrammlinie LE dargestellt ist. Dieser erhöhte Speisestrom E hat nun an einem Messwiderstand RV in der ortsfesten Station SN einen erhöhten Spannungsabfall F zur Folge, der an 25 zwei Klemmen Kl, K2 abgegriffen und einer nicht weiter dargestellten Auswerteeinrichtung zugeführt werden kann. Der Amplitudenverlauf der Spannung am Messwiderstand RV ist in der Diagrammlinie LF gezeigt. Aufgrund des erhöhten Spannungsabfalles am Messwiderstand RV steht all-30 erdings auf der Zweidrahtleitung ZG eine gegenüber dem Betriebsfall zum Zeitpunkt t2 (Beeinflussung) verringerte Versorgungsspannung zur Verfügung. Dies hat jedoch auf die Oszillatorschaltung keinen Einfluss, da der Oszillatortransistor Tl mit konstantem Kollektorstrom arbeitet und 35 eine gleichstrommässige Trennung von Erreger- und Schwingkreiswicklung U1/U2 vorgesehen sind. Somit bleibt also die Wechselspannungsamplitude, beispielsweise am Messpunkt A, unabhängig von der Höhe der Versorgungsspannung auf der Zweidrahtleitung ZG. Oscillator vibrations are shown, which occur at measuring point A, if the sensor circuit is not influenced. The value of the vibration amplitude at the 5 measuring point A is divided in accordance with the capacitances of the capacitors C2 and C3, so that the signal curve shown in the diagram line LV results at the measuring point V. The signal shift in the positive vertical direction is based on the rectifier effect of the base-emitter diode of the oscillator transistor T1. At measurement point C, the smoothed control voltage supplied to the operational amplifier OP is available, which has a relatively high value at time t1 when the sensor circuit is undamped , see. Chart line LC. The voltage dividers formed from the resistors R6 and R7 or R4 and R5 are now dimensioned such that when the sensor circuit is not influenced, i.e. in the idle state assumed for the time of observation, the operational amplifier OP is switched through, so that its output OP1 and thus the measuring point D is at low potential. This is shown in the diagram line LD at time t-20. In the idle state, an increased supply current E flows through resistor R3, the amplitude of which is shown in diagram line LE. This increased feed current E now results in an increased voltage drop F at a measuring resistor RV in the fixed station SN, which can be tapped at two terminals K1, K2 and fed to an evaluation device (not shown). The amplitude profile of the voltage across the measuring resistor RV is shown in the diagram line LF. Because of the increased voltage drop across the measuring resistor RV, a reduced supply voltage is available on the two-wire line ZG compared to the operating case at time t2 (influence). However, this has no effect on the oscillator circuit, since the oscillator transistor Tl operates with a constant collector current and 35 a DC separation of the excitation and resonant circuit windings U1 / U2 are provided. Thus the AC voltage amplitude, for example at measuring point A, remains independent of the level of the supply voltage on the two-wire line ZG.
40 Zum Zeitpunkt t2 kann davon ausgegangen werden, dass die Sensoreinrichtung einer maximalen induktiven Beeinflussung und damit Bedämpfung unterliegt, so dass die Schwingungen in ihrer Amplitude stark abnehmen, jedoch nicht vollständig unterdrückt werden, vgl. Diagrammlinie LA. 45 Der besondere Vorteil der vorliegenden Sensoreinrichtung besteht nun auch noch darin, dass die Beeinflussungen, beispielsweise durch mit sehr hoher Geschwindigkeit vorbeirollenden Eisenbahnrädern, durchaus sehr kurzzeitig sein dürfen; sie werden trotzdem noch erkannt und gemeldet. Der 50 Hüilkurvenverlauf, vgl. zwischen den Zeitpunkten tl/t3 und Diagrammlinie LA, folgt trägheitslos dem durch ein vorbeirollendes Fahrzeugrad bewirkten Bedämpfungsverlaufes, da der Oszillator stets stark übersteuert arbeitet und somit die Oszillatorschwingungen in keinem Betriebsfall abreissen. In 55 der Diagrammlinie LV ist zum Zeitpunkt t2 zu erkennen, 40 At time t2, it can be assumed that the sensor device is subject to a maximum inductive influence and thus damping, so that the vibrations decrease greatly in amplitude, but are not completely suppressed, cf. Chart line LA. 45 The particular advantage of the present sensor device now also consists in the fact that the influences, for example due to railway wheels rolling past at very high speed, may be very brief; they are still recognized and reported. The 50 Hüil curve course, cf. between times tl / t3 and diagram line LA, follows the damping curve caused by a rolling vehicle wheel without inertia, since the oscillator always works heavily overdriven and thus the oscillator vibrations do not break off in any operating case. 55 of the graph line LV at time t2,
dass der arithmetische Mittelwert der Signale am Messpunkt V bei der Beeinflussung ebenfalls absinkt. Dies hat zur Folge, dass dem Messeingang OP3 des Operationsverstärkers OP aufgrund der Schaltungsdimensionierung nur noch eine 60 so geringe Steuerspannung zur Verfügung gestellt wird, vgl. Diagrammlinie LC, dass der Operationsverstärker OP abschaltet, solange die Steuerspannung am Messeingang OP3 die beiden Schwellwerte S1 und S2 unterschreitet. Dabei liegt der Ausgang OP1 und damit der Messpunkt D auf hohem 65 positivem Potential, vgl. Diagrammlinie LD und der Speisestrom E sinkt auf einen erheblich verringerten Wert ab. that the arithmetic mean of the signals at the measuring point V also decreases when influenced. The consequence of this is that the measuring input OP3 of the operational amplifier OP is only provided with a control voltage that is as low as 60 owing to the circuit dimensions, cf. Diagram line LC that the operational amplifier OP switches off as long as the control voltage at the measurement input OP3 falls below the two threshold values S1 and S2. The output OP1 and thus the measuring point D is at a high 65 positive potential, cf. Diagram line LD and the feed current E drop to a considerably reduced value.
Dies hat am Messwiderstand RV einen geringeren Spannungsabfall zur Folge, vgl. Diagrammlinie LF, als zum Zeit- This results in a lower voltage drop across the measuring resistor RV, cf. Diagram line LF, as at the time
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punkt tl ohne Beeinflussung. Die Änderung der Spannung F an den Klemmen Kl und K2 kann in der ortsfesten Station SN der nicht weiter dargestellten Einrichtung als Zählimpuls dienen. point tl without interference. The change in the voltage F at the terminals K1 and K2 can serve as a counting pulse in the fixed station SN of the device (not shown).
Zum Zeitpunkt t3 möge die induktive Beeinflussung und damit die Bedämpfung der Sensorschaltung wieder völlig aufgehört haben, so dass sich dieselben Verhältnisse einstellen, wie sie für den Zeitpunkt tl bereits beschrieben wurden. At time t3, the inductive influencing and thus the damping of the sensor circuit may have ceased completely, so that the same conditions occur as have already been described for time t1.
Zusammenfassend soll noch einmal festgestellt werden, dass die Wechselsspannungsamplitude des Oszillators und der Ein- und Ausschaltpunkt des Gleichspannungs-Schwell-5 wertschalters in vorteilhafter Weise unabhängig sind von der jeweiligen Versorgungsspannung auf der Zweidrahtleitung ZG. In summary, it should be stated once again that the AC voltage amplitude of the oscillator and the switch-on and switch-off point of the DC voltage threshold switch are advantageously independent of the respective supply voltage on the two-wire line ZG.
C C.
1 Blatt Zeichnungen 1 sheet of drawings
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Legal Events
Date | Code | Title | Description |
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PL | Patent ceased |