CH547478A - Anordnung zum beruehrungslosen erfassen des abstandes zweier koerper. - Google Patents

Description

  
 



   Die Erfindung betrifft eine Anordnung zum berührungslosen Erfassen des Abstandes zweier Körper, insbesondere eines elektromagnetisch getragenen und geführten Schwebefahrzeugs zu dessen   Trag-    oder Führungsschiene.



   Bekannte Abstandsmessanordnungen benützen induktive Abstandsgeber, die hohen Anforderungen an die Genauigkeit der Messung, wie sie beim Erfassen des Abstandes zwischen Schwebefahrzeugen hoher Geschwindigkeit und deren   Trag-      undloder    Führungsschienen gestellt werden, nicht genügen, da sie leicht von magnetischen Streufeldern beeinflusst werden.



   Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Anordnung der eingangs genannten Art anzugeben, die ohne grossen Aufwand und bei einfachem Aufbau der Abstandssonde ein sicheres und störeinflussfreies Erfassen des Abstandes ermöglicht.



   Erfindungsgemäss wird diese Aufgabe durch einen von einem Oszillator konstanter Frequenz gespeisten elektrischen Schwingkreis, dessen Spule als Abstandssonde an dem einen Körper gegenüber einer elektrisch leitenden Platte des anderen Körpers angebracht ist, und durch eine Messeinrichtung zum Messen einer der abstandsabhängigen Betriebsparameter des Schwingkreises gelöst. Eine einfache Spule als Abstandssonde erweist sich als robust und weitgehend unempfindlich gegen Umgebungsbedingungen. Sie induziert über das von ihr aufgebaute Wechselfeld in der elektrisch leitenden Platte Wirbelströme, deren Grösse vom Abstand zwischen Spule und Platte abhängt und die auf die Schwingkreisspule rückwirken und die Schwingkreisdämpfung beeinflussen.

  Die Rückwirkung der Wirbelströme ist abstandsabhängig und zeigt sich in einer Verschiebung der Resonanzfrequenz des Schwingkreises, so dass sich bei konstanter Frequenz der Speisespannung die Impedanz des Schwingkreises abstandsabhängig ändert. Diese Impedanzänderung kann auf einfache Weise durch Messung von abstandsabhängigen Schwingkreisparametern erfasst werden.



   Als besonders einfach hat sich die Verwendung eines mit einem ohmschen Widerstand in Reihe geschalteten Parallelschwingkreises in Verbindung mit einer Messeinrichtung zur Messung der Schwingkreisspannung herausgestellt, da diese dann eine relativ starke Abhängigkeit von dem Abstand zwischen Spule und Platte zeigt.



   Diese Abhängigkeit wird noch verstärkt, wenn die Oszillatorfrequenz mit der Resonanzfrequenz des von der Platte unbeeinflussten Parallelschwingkreises genau oder im wesentlichen übereinstimmt.



   Die Erfindung wird nachstehend anhand eines Ausführungsbeispiels unter Bezugnahme auf die Zeichnung, welche Anordnungen zum berührungslosen Erfassen des Abstandes eines Schwebefahrzeugs in vertikaler und in horizontaler Richtung von einer   Trag-    und Führungsschiene zeigt, näher beschrieben.



   An einer feststehenden Ankerschiene 1 von U-förmigem Profil ist ein nicht dargestelltes Schwebefahrzeug mit Hilfe mehrerer Elektromagnete magnetisch freischwebend aufgehängt. Ein gesonderter Antrieb bewegt das Fahrzeug an der Ankerschiene 1 entlang.



   Da ein System, das magnetische Anziehungskräfte ausnützt, instabil ist, muss der Erregerstrom der Elektromagnete des Fahrzeugs zur Aufrechterhaltung des Sollabstandes zwischen den Elektromagneten und der Ankerschiene 1 fortwährend geregelt werden. Dazu wird der Istwert dieses Abstandes oder eines in bestimmter Beziehung dazu stehenden Abstandes a zwischen dem Schwebefahrzeug und der Ankerschiene erfasst und zur Regelung des Erregerstromes ausgewertet. Ebenso muss eine seitliche Versetzung des Schwebefahrzeugs, d. h. der seitliche Abstand von seiner Sollage zur Schiene, erfasst und zur Regelung von zur   Fahrzeug-    bzw.



  Ankerschienenlängsrichtung quer gerichteten anziehenden magnetischen Kräften ausgewertet werden.



   Zum berührungslosen Erfassen dieser beiden Abstände ist jeweils eine Spule 2 bzw. 3 als Abstandssonde vorgesehen. Die Spule 2 zum Erfassen des vertikalen Abstandes a des Fahrzeugs von der Ankerschiene 1 ist so am Fahrzeug befestigt, dass sie bei dessen Sollage im Inneren des Ankerschienenprofils auf Abstand und parallel zum Basissteg 4 der Schiene 1 zu liegen kommt. Entsprechend ist die Spule 3 zum Erfassen eines seitlichen oder horizontalen Abstandes b des Fahrzeugs für eine Lage neben der Schiene 1 auf Abstand und parallel zu einem deren Seitenstege 5 am Fahrzeug befestigt.



   Die Spule 2 ist mit einem Kondensator 6 zu einem Parallelschwingkreis 7 verbunden, der über einen Widerstand 8 von einem Oszillator 9 mit einer Wechselspannung konstanter Frequenz versorgt wird. Die Oszillatorfrequenz, die Kapazität des Kondensators und die Spuleninduktivität sind so gewählt, dass die Oszillatorfrequenz bei vom Ankerschieneneisen unbeeinflusstem Spulenfeld in oder in der Nähe der Resonanzfrequenz des Schwingkreises 7 liegt. In der beschriebenen Lage der Spule 2 an der metallenen Ankerschiene 1 werden in dieser Wirbelströme induziert, die auf die Schwingkreisspule rückwirken und eine Verlagerung der Resonanzfrequenz begründen. Hinzu kommen die durch die Wirbelströme bedingten Wärmeverluste in der Schiene, deren Wirkung der eines ohmschen Widerstandes im Parallelschwingkreis entspricht und die diesem eine andere Dämpfung geben.



   Bei jeder von der Sollage abweichenden Lage des Fahrzeugs ändern sich nun die Resonanzfrequenz und die Dämpfung des Schwingkreises 7, was einer Änderung der   Schwing-    kreisimpedanz gleichkommt. Infolge der Reihenschaltung des Schwingkreises 7 und des Widerstandes 8 ändert sich somit der am Schwingkreis abfallende Teil der Oszillatorspannung in Abhängigkeit von dem zu erfassenden Abstand a.



  Die Spannung wird abgegriffen und über eine Diode 11 auf einen Ladenkondensator 10 gegeben, dessen Potential U dann dem Verlauf der Wechselspannung am Schwingkreis 7 folgt. Damit die Kondensatorspannung U auch schnellen Abstandsänderungen folgen kann, ist dem Ladekondensator 10 ein Ableitwiderstand 12 parallel geschaltet. Die so erhaltene Spannung U kann nun zur Regelung der Erregerströme der Magnete des Fahrzeugs verwendet werden. Für den Fall, dass sie einen von der gewünschten Abhängigkeit vom Abstand abweichenden Verlauf zeigt, wird die Kennlinie U = f(a) mit Hilfe einer elektronischen Schaltung 13 dementsprechend beeinflusst.

 

   Die mit der Spule 3 verbundene Schaltungsanordnung stimmt mit der beschriebenen völlig überein. Beide Schaltungsanordnungen werden von demselben Oszillator 9 gespeist, der, wie in der Zeichnung mit gestrichelten Linien 14 angedeutet, zur Speisung noch weiterer Schwingkreise 7 eingesetzt werden kann, wobei dann alle Abstandssignale U zentral entnommen werden können. Über einfache Koaxialleitungen 15 ist eine störeinflussfreie Verbindung zwischen den einzelnen Schwingkreisen 7 an den Messstellen und dem Oszillator mit den Widerständen 8 und den Messeinrichtungen 10 bis 13 der Schaltungsanordnung hergestellt. Der Oszillator 9, die Widerstände 8 und die Messeinrichtungen 10 bis 13 können dadurch vorteilhaft bei anderen elektronischen Einheiten, insbesondere den Reglern für die Trag- und/oder Führungsmagnete des Schwebefahrzeugs, untergebracht werden. 

Claims (1)

1. PATENTANSPRUCH

   Anordnung zum berührungslosen Erfassen des Abstandes zweier Körper, insbesondere eines elektromagnetisch getragenen und geführten Fahrzeugs zu dessen Trag- oder Führungsschienen, gekennzeichnet durch einen von einem Oszillator (9) konstanter Frequenz gespeisten elektrischen Schwingkreis (7), dessen Spule (2; 3) als Abstandssonde an dem einen Körper gegenüber einer elektrisch leitenden Platte (1) des anderen Körpers angebracht ist, und durch eine Messeinrichtung (10 bis 13) zum Messen einer der ab standsabhängigen Betriebsparameter des Schwingkreises.

   UNTERANSPRÜCHE 1. Anordnung nach Patentanspruch, dadurch gekennzeichnet, dass ein Parallelschwingkreis (7), der mit einem ohmschen Widerstand (8) in Reihe geschaltet ist, und eine Messeinrichtung (10 bis 13) zur Messung der Parallelschwingkreisspannung vorgesehen sind.

   2. Anordnung nach Unteranspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Oszillatorfrequenz mit der Resonanzfrequenz des von der Platte (1) unbeeinflussten Parallelschwingkreises (7) mindestens angenähert übereinstimmt.