CN109311493B - 发送器装置、传感器装置和用于采集磁场变化的方法 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种针对用于采集磁场变化的传感器装置(1)的发送器装置(2)，所述磁场变化由接近传感器装置(1)的或移动经过传感器装置(1)的对象、特别是由轨道车辆的车轮引起，其中发送器装置(2)具有至少两个交流馈电的发送器振荡回路(5.1，5.2)。为了以特别简单的方式实现传感器装置(1)的故障公开，根据本发明规定，至少两个发送器振荡回路(5.1，5.2)被设计为，使得其谐振频率(fr)彼此不同。此外，本发明还涉及一种传感器装置(1)和一种用于采集磁场变化的方法。

Description

发送器装置、传感器装置和用于采集磁场变化的方法
技术领域
本发明涉及一种针对用于采集磁场变化的传感器装置的发送器装置，该磁场变化由接近传感器装置的或移动经过传感器装置的对象、特别是由轨道车辆的车轮引起，其中发送器装置具有至少两个交流馈电的发送器振荡回路，以用于产生发送器装置的发送器频率。
此外，本发明还涉及一种用于采集磁场变化的方法，该磁场变化由在移动方向上接近传感器装置的或者在移动方向上移动经过传感器装置的对象引起，其中，发送器装置的发送器频率由至少两个交流馈电的发送器振荡回路形成。
背景技术
所述类型的发送器装置和方法被应用在传感器装置中、例如在车轮传感器或者计轴接触器中，以便检测接近的或者移动经过的对象。在铁路技术设备中，这种移动经过的对象例如是轨道车辆的钢轮。该对象影响由传感器装置产生的磁场，从而可以检测磁场变化并且这种磁场变化对于对象的识别是有代表性的。这些根据感应作用原理工作的传感器装置例如在轨道空闲报告技术中是充分已知的。在此给出作为单通道或双通道的传感器的实施或者具有分开的发送器和接收器的传感器，该发送器和接收器分别相对地定位在轨道上，以及如下的传感器，其中发送器和接收器在共同的壳体中位于相同的轨道侧、例如位于轨道内侧用于轮缘探测。
双通道的传感器装置通常被用于对运动经过的轨道车辆进行方向识别。在轨道车辆的车轮驶过时，两个传感器通道利用其振荡回路产生依次在时间上错开的信号，该信号在分析装置中被用于行驶方向识别。已知的传感器装置例如在文献EP 0 340 660A2、DE 102012 212 939A1或者DE 10 2014 207409A1中描述。
在上面提到的类型的具有仅具有一个频率的两个发送器振荡回路的发送器装置中，两个发送器振荡回路通常并联连接。在此必须保证，在损坏的情况下，例如在其中一个发送器振荡回路中发生部件故障或者在供电线路中发生导线断裂的情况下，不会形成不安全的状态。也就是，由于这种损坏，未涉及的通道的接收电压可能改变，这可能增加对于行驶经过的对象的不敏感性，并且因此在安全技术方面会存在问题。为了防止这一点，例如监控接收电压以便能够检测故障情况。然而，这很麻烦并且增加了生产成本。
发明内容
因此，本发明要解决的技术问题是，提供一种发送器装置和开头提到的类型的方法，其中以简单的方式实现故障公开。
该技术问题通过上面提到的类型的根据本发明的发送器装置来解决，即，至少两个发送器振荡回路被设计为，使得它们的谐振频率彼此不同。
开头提到的方法以如下方式解决该技术问题，即，发送器频率由至少两个发送器振荡回路的至少两个不同的谐振频率形成。
根据本发明的解决方案具有以下优点：在例如由于部件故障或导线断裂而使发送器振荡回路损坏或者故障的情况下，改变发送器装置的发送器频率。可以以简单的方式检测发送器频率的这种变化，从而随后可以相应地作出安全技术的反应。
根据本发明的解决方案的另一个优点在于，该发送器装置通过发送器振荡回路的相应的设计可以在结构上特别容易地实施，这使得该发送器装置特别经济。而且，借助本发明可以特别容易地改装现有的发送器装置。只需要更换发送器振荡回路。有利地，在发送器振荡回路中不需要导致开销并且可能减小可用性的附加的构件。此外，根据本发明的解决方案可以仅在发送器装置的一侧实现并且由此例如与接收信号电平无关，该接收信号电平在单通道的发送器发生故障的情况下会依据在轨道上的安装位置和轨道类型而变化。
根据本发明的解决方案可以通过下面描述的有利实施方式进一步扩展。
因此，至少两个发送器振荡回路可以被设计为，使得它们的谐振频率分别在发送器频率的预先给定的范围之外形成。这具有以下优点：可以特别容易地确定例如由于导线断裂引发的故障，因为例如在现有的装置中已经监控了发送器频率的预先给定的范围。由此，要实现本发明所需的改变特别少。
为了特别简单地设计发送器装置，发送器装置可以具有至少一个振荡器电路，该振荡器电路包括至少两个发送器振荡回路作为频率确定元件，并且在该振荡器电路中发送器振荡回路彼此并联连接。
在有利的实施中，至少两个发送器振荡回路可以具有彼此不同的电容和/或电感。这具有可以特别容易地实施本发明的优点。当然，在选择电感和电容时应注意，由此所产生的谐振频率是不同的。
对于本发明的解决方案，发送器振荡回路可以具有比期望的发送器频率更低的谐振频率，并且另外的发送器振荡回路可以具有比期望的发送器频率相应更高的谐振频率。通过发送器振荡回路的并联电路，作为两个谐振频率的平均值产生振荡器电路的发送器频率。
此外，本发明还涉及一种用于采集磁场变化的传感器装置，该磁场变化由接近传感器装置的或移动经过传感器装置的对象、特别是由轨道车辆的车轮引起，其中传感器装置具有至少一个发送器装置和至少一个接收器装置。根据本发明，发送器装置根据上面描述的实施方式中的一个设计。
在根据本发明的传感器装置的有利的实施中，传感器装置可以具有至少一个监控装置，该监控装置被设计为，用于确定发送器装置的发送器频率并且用于检查所确定的发送器频率是否处于预先给定的频率范围内。这具有以下优点：监控装置以简单的方式确定损坏并且因此确定与之相关的发送器频率的频率变化。这种监控装置可以是根据本发明的发送器装置的一部分。然而替换地，监控装置也可以是接收器装置的一部分并且在接收器侧确定和监控发送器频率。
为了触发或者在必要时自动触发在安全技术上需要的另外的措施，监控装置可以被设计为用于当所确定的发送器频率处于预先给定的频率范围之外时输出警告信号。
为了可以将本发明特别有利地用于铁路技术设备，传感器装置可以被设计为车轮传感器以用于采集磁场的变化，该磁场变化由在轨道上在沿着轨道纵向方向的运动方向上移动经过车轮传感器的车轮引起。
在根据本发明的方法的有利的实施中，至少两个谐振频率可以分别以在发送器频率的预先给定的频率范围之外的频率形成。这具有上面已经描述的优点，即，通常已经存在对预先给定的频率范围的监控并且由此可以容易地实现。
为了在损坏时开启在安全技术上需要的另外的措施，可以确定发送器频率，并且当所确定的发送器频率处于预先给定的范围之外时可以产生警告信号。
附图说明
下面参考附图解释本发明。
唯一的附图示出了根据本发明的传感器装置的示例性的实施方式的示意图。
具体实施方式
附图中示例性示出的实施方式的传感器装置1包括发送器装置2和接收器装置3。传感器装置1布置在轨道4的两侧，该轨道4是未另外示出的铁路技术设备的一部分，并且由未示出的至少一个轨道车辆在沿着轨道纵向方向的运动方向上驶过。
发送器装置2具有两个并联连接的发送器振荡回路5.1，5.2、电子电路6和监控装置7。传感器装置2的这些部件经由电气连接8彼此电气连接，这些电气连接在附图中为了清楚起见仅简化地示出。对于在附图中示例性示出的传感器装置1，两个发送器振荡回路5.1，5.2布置在壳体9中并且电子电路6和监控装置7布置在另一个壳体10中。当然，发送器装置2也可以完全布置在共同的壳体中。发送器振荡回路5.1，5.2分别具有电感11.1，11.2(例如线圈)并且分别具有电容12.1，12.2(例如电容器)。发送器振荡回路5.1，5.2被设计为并联振荡回路。
接收器装置3具有两个接收器振荡回路13.1，13.2和未示出的分析装置。接收器振荡回路13.1，13.2在壳体14中相对于发送器振荡回路5.1，5.2布置在轨道4的另一侧。替换地，接收器装置3例如还可以仅具有一个接收器振荡回路13。
下面描述了根据本发明的传感器装置1的工作方式。
在运行中，发送器装置2的电子电路6产生具有例如50kHz的发送器频率fs的交流电流。该交流电流经由电气连接8馈送到两个并联连接的发送器振荡回路5.1，5.2。根据本发明，这两个发送器振荡回路5.1，5.2被设计为，使得它们具有彼此不同的谐振频率fr。谐振频率fr被设计为，使得其分别处于50kHz+/-3kHz的预先给定的范围之外。例如，在附图中的示例性实施方式中，发送器振荡回路5.1具有45kHz的谐振频率，并且发送器振荡回路5.2具有55kHz的谐振频率。这两个发送器振荡回路5.1，5.2和电子电路6一起形成自振荡的振荡器电路15。发送器频率fs通过发送器振荡回路5.1，5.2的并联电路设置为两个发送器振荡回路5.1，5.2的彼此不同的谐振频率fr的平均值。因此，在附图中示出的示例性实施方式中，发送器频率fs是50kHz。发送器频率fs是发送器装置2的工作频率。监控装置7在运行中确定发送器装置2的发送器频率fs，并且检查所确定的发送器频率fs是否处于在此是50kHz+/-3kHz的预先给定的频率范围内。如果所确定的发送器频率fs处于预先给定的频率范围之外，则监控装置7输出警告信号。
如果在根据本发明的发送器装置2中，发送器振荡回路5.1，5.2中的一个由于故障、例如电缆或导线断裂或者部件故障而停止工作，则振荡器电路15的发送器频率fs必然改变，因为其仅由一个剩余的发送器振荡回路5.1，5.2确定。这一个发送器振荡回路5.1，5.2将发送器频率fs拉到预先给定的范围之外，因为发送器频率fs现在对应于剩余的发送器振荡回路5.1，5.2的谐振频率fr。发送器频率fs在预先给定的范围之外的这种变化由监控装置7识别，并且相应的警告信号示出发送器装置2的故障。警告信号可以传输到例如铁路技术装置的未示出的控制中心，该控制中心安排相应的措施。
通过由发送器装置2的振荡器电路15产生的交流电流来产生磁场，该磁场在接收器装置3的接收器振荡回路13.1，13.2中通过磁耦合16感应出电流。沿着轨道4移动经过的对象、例如轨道车辆的车轮影响该磁耦合16，从而磁场变化可以在接收器侧由未示出的接收器装置3的分析装置来检测。
发送器装置2和接收器装置3在附图中的示例性实施方式中分别以两个发送器振荡回路5.1，5.2和两个接收器振荡回路13.1，13.2形成。因此，传感器装置1也称为双通道，其中每个发送器振荡回路5.1，5.2以及接收器振荡回路13.1，13.2分别形成通道。附图中的根据本发明的发送器装置2具有两个通道，但是当然也可以具有更多的通道。

Claims (10)

1.一种用于采集磁场变化的传感器装置(1)，所述磁场变化由接近传感器装置(1)的或移动经过传感器装置(1)的对象引起，
其中，所述传感器装置(1)具有至少一个发送器装置(2)和至少一个接收器装置(3)，
其中，所述发送器装置(2)具有至少两个交流馈电的发送器振荡回路(5.1，5.2)，以用于产生发送器装置(2)的发送器频率，
其中，所述至少两个发送器振荡回路(5.1，5.2)被设计为，使得所述至少两个发送器振荡回路的谐振频率彼此不同，以及
所述传感器装置(1)具有至少一个监控装置(7)，所述监控装置被设计为用于确定发送器装置(2)的发送器频率，并且用于检查所确定的发送器频率是否处于预先给定的频率范围内。
2.根据权利要求1所述的传感器装置(1)，其特征在于，所述对象是轨道车辆的车轮。
3.根据权利要求1所述的传感器装置(1)，其特征在于，所述至少两个发送器振荡回路(5.1，5.2)被设计为，使得所述至少两个发送器振荡回路的谐振频率分别在发送器频率的预先给定的范围之外形成。
4.根据权利要求1所述的传感器装置(1)，其特征在于，所述发送器装置(2)具有至少一个振荡器电路(15)，所述振荡器电路包括至少两个发送器振荡回路(5.1，5.2)，并且在所述振荡器电路中所述发送器振荡回路(5.1，5.2)彼此并联连接。
5.根据权利要求1至4中任一项所述的传感器装置(1)，其特征在于，所述至少两个发送器振荡回路(5.1，5.2)具有彼此不同的电容(12.1，12.2)和/或电感(11.1，11.2)。
6.根据权利要求1至4中任一项所述的传感器装置(1)，其特征在于，所述监控装置(7)设计用于当所确定的发送器频率处于预先给定的频率范围之外时输出警告信号。
7.根据权利要求1至4中任一项所述的传感器装置(1)，其特征在于，所述传感器装置(1)被设计为车轮传感器以用于采集磁场变化，所述磁场变化由在轨道上在沿着轨道纵向方向的运动方向上移动经过车轮传感器的车轮引起。
8.一种用于采集磁场变化的方法，所述磁场变化由在传感器装置(1)的移动方向上接近传感器装置(1)的或者在传感器装置(1)的移动方向上移动经过传感器装置(1)的对象引起，其中，发送器频率由具有至少两个交流馈电的发送器振荡回路(5.1，5.2)的发送器装置(2)形成，
其中，所述发送器频率由至少两个发送器振荡回路(5.1，5.2)的至少两个不同的谐振频率形成，并且确定并检查所述发送器频率，以检查所确定的发送器频率是否处于预先给定的频率范围内。
9.根据权利要求8所述的方法，其特征在于，所述至少两个谐振频率分别以在发送器频率的预先给定的频率范围之外的频率形成。
10.根据权利要求9所述的方法，其特征在于，确定所述发送器频率，并且当所确定的发送器频率处于预先给定的范围之外时产生警告信号。
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