DE102009005042A1

DE102009005042A1 - Verfahren und Vorrichtung zur Funktionsprüfung eines Sensors

Info

Publication number: DE102009005042A1
Application number: DE102009005042A
Authority: DE
Inventors: Michael Dipl.-Ing. Meier
Original assignee: Siemens AG
Current assignee: Siemens AG
Priority date: 2009-01-15
Filing date: 2009-01-15
Publication date: 2010-07-29

Abstract

Die Erfindung betrifft ein Verfahren und eine Vorrichtung zur Funktionsüberprüfung eines Sensors (1), insbesondere eines Radsensors bei schienengebundenen Verkehrswegen. Um auch während des laufenden Betriebes eine Funktionsprüfung durchführen zu können, ist vorgesehen, dass der Sensor (1) in einem Voll-Duplex-Verfahren derart mit Prüfauftragssignalen (D) beaufschlagt wird, dass ein resultierendes Antwortsignal (C) des Sensors (1) kürzer als ein Messsignal (A, B) des Sensors (1) ist.

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren sowie eine Vorrichtung zur Funktionsprüfung eines Sensors, insbesondere eines Radsensors bei schienengebundenen Verkehrswegen. Sensoren für unterschiedlichste Anwendungen sind oftmals weit beabstandet von einer Auswerteeinrichtung zur Verarbeitung der detektierten Messsignale. Diese Sensoren sind zunehmend mit einem eigenen Mikroprozessor zur Bewertung der Messsignale vor Ort ausgestattet. Für sicherheitsrelevante Anwendungen oder Anwendungen mit hohen Anforderungen an die Zuverlässigkeit ist eine zyklische Überprüfung der ordnungsgemäßen Funktion des Sensors erforderlich.
Die nachfolgende Beschreibung bezieht sich im Wesentlichen auf die Funktionsprüfung von Radsensoren, ohne dass die Erfindung auf diese spezielle Anwendung beschränkt ist.
Bei bekannten Sensorsystemen erfolgt eine unidirektionale Datenübertragung vom Sensor zur Auswerteeinrichtung. Dabei werden die Messsignale des Sensors bevorzugt mittels Ein-Bit-Datenübertragung an die Auswerteeinrichtung weitergeleitet, um eine hohe Übertragungsgeschwindigkeit für Echtzeitanwendungen mit hoher Auflösung des Messsignals zu realisieren. Wegen der unidirektionalen Datenübertragung müssen sicherheitsrelevante Sensoren regelmäßig am Montageort auf korrekte Messwerterfassung überprüft werden. Häufig ist es nicht möglich, diese Prüfung durch Simulation eines zu detektierenden Ereignisses, quasi als Ferndiagnose, in dem vorgegebenen Prüfzyklus zu realisieren. Die Verifizierung der Funktion der Sensorik durch Betriebsdynamik ist insbesondere bei Radsensoren, die an einer Bahnstrecke weit abseits jeglicher Auswer tesysteme angeordnet sind, nicht möglich. Radsensoren sind nur mittels Überfahrung durch ein Schienenfahrzeug oder durch entsprechende Manipulation des Sensors prüfbar.
Um die Prüfbarkeit der Radsensoren zu verbessern, wird bei den Siemens-Radsensoren WSD E und WSD die primär zur Energieversorgung des Radsensors dienende Zweidrahtleitung verwendet, um eine bidirektionale Datenverbindung zwischen dem Sensor und der Auswerteeinrichtung herzustellen. Mittels Semi-Duplex-Verfahren im Zeitmultiplex ist eine Prüfung des Sensors möglich, wobei ein zeitlich ausgedehntes Antwortsignal auszuwerten ist. Da das Antwortsignal länger als ein reguläres Messsignal aufgrund einer tatsächlichen Überfahrung des Radsensors ist, und damit ein Messsignal von einem Antwortsignal auf ein Prüfauftragssignal überdeckt werden könnte, ist diese Prüfung ausschließlich in einem besonderen Diagnosemodus zulässig. Während des Diagnosemodus können keine betrieblichen Daten übermittelt werden. Letztlich ist nur die Auswerteeinrichtung – nicht aber die Sensorik – im laufenden Betrieb überprüfbar.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, diesen Nachteil zu beseitigen und ein Verfahren sowie eine Vorrichtung anzugeben, welche eine Funktionsprüfung eines Sensors während des laufenden Betriebes gestatten.
Verfahrensgemäß wird die Aufgabe dadurch gelöst, dass der Sensor in einem Voll-Duplex-Verfahren derart mit Prüfauftragssignalen beaufschlagt wird, dass ein resultierendes Antwortsignal des Sensors kürzer als ein Messsignal des Sensors ist.
Dazu ist eine mit dem Sensor verbundene Auswerteeinrichtung vorgesehen, die Mittel zur Beaufschlagung des Sensors mit Prüfauftragssignalen in einem Voll-Duplex-Verfahren derart aufweist, dass ein resultierendes Antwortsignal des Sensors kürzer als ein Messsignal des Sensors ist.
Durch die Voll-Duplex-Datenverbindung kann dem abgesetzten Sensor von der Auswerteeinrichtung zu einem genau terminierten Zeitpunkt ein Prüfauftrag übermittelt werden. Das Antwortsignal des Sensors wird nach einer bestimmten Reaktionszeit erwartet und kann dem Prüfauftrag eindeutig zugeordnet werden. Dabei ist das Antwortsignal derart kurz, dass ein echtes Messsignal nicht überdeckt werden kann. Auf diese Weise ist eine Funktionsprüfung des Sensors auch während des laufenden Betriebes möglich. Ein spezieller Diagnosemodus, bei dem die Messfunktion des Sensors ausgeschaltet werden muss, ist somit entbehrlich. Auch manuelle Prüfzyklen können entfallen oder entsprechend verlängert werden. Durch die Voll-Duplex-Datenübertragung können die Auswerteeinrichtung und der Sensor gleichberechtigt und mit der gleichen Datenrate senden und empfangen. Bei der bisher verwendeten Semi-Duplex-Datenübertragung ist die Datenrate für die Senderichtung vom Sensor zur Auswerteeinrichtung hingegen erheblich geringer als in der Gegenrichtung.
Die Erfindung wird nachfolgend anhand figürlicher Darstellungen erläutert, welche ein Ausführungsbeispiel veranschaulichen. Es zeigen:
1 die wesentlichen Komponenten eines Radsensors und
2 zugehörige Spannungs- bzw. Stromsignale.
Das in 1 dargestellte Sensorsystem besteht im Wesentlichen aus einem auf Funktionsfähigkeit zu prüfenden Sensor 1, einer Auswerteeinrichtung 2 und einer gemeinsamen Stromver sorgung 3. Der Sensor 1 ist über eine Zweidrahtleitung L1/L2 mit der Auswerteeinrichtung 2 verbunden. Im Falle eines Prüfauftrages wird von einer Signalverarbeitungseinrichtung 4 und einem Polaritätsgenerator 5 der Auswerteeinrichtung 2 ein Prüfauftragssignal erzeugt, das über einen Gleichrichter 6, eine gesteuerte Stromquelle 7 und eine Polaritätserkennung 8 einer Verarbeitungseinheit 9 zugeführt ist, welche über eine Prüfeinheit 10 die eigentliche Sensorik 11 beaufschlagt. Die Sensorik 11 erzeugt bei ordnungsgemäßer Funktion daraufhin ein Antwortsignal, das auswerteseitig über einen Messwiderstand R einer Verstärkungs-/ und Signalerfassungseinrichtung 12 zugeführt ist. Die Prüfauftragssignale und die Antwortsignale werden im Voll-Duplex-Verfahren übertragen, so dass eine bidirektionale Übertragung mit gleicher Datenrate möglich ist. Die Funktionsprüfung kann im laufenden Betrieb erfolgen, da die Dimensionierung derart gewählt ist, dass die für die Prüfung benötigten Antwortsignale wesentlich kürzer als die eigentlichen Messsignale sind.
Ein Beispiel für entsprechende Signalverläufe bei a, b und c der Schaltungsanordnung gemäß 1 zeigt die 2. Es ist ersichtlich, dass die Stromaufnahme über dem Messwiderstand R bei a zwei lange Impulse A und B und einen kurzen Impuls C aufweist. Die Impulse A und B resultieren dabei aus normalen Messvorgängen, während C ein Antwortsignal auf einen Prüfauftrag darstellt. Am Ausgang der Polaritätserkennung 8 werden dazu serielle Pulse D erzeugt, die nach einer Reaktionszeit t von dem Sensor 1 in Form des Antwortsignals C quasi quittiert werden.

Claims

Verfahren zur Funktionsprüfung eines Sensors (1), insbesondere eines Radsensors bei schienengebundenen Verkehrswegen, dadurch gekennzeichnet, dass der Sensor (1) in einem Voll-Duplex-Verfahren derart mit Prüfauftragssignalen (D) beaufschlagt wird, dass ein resultierendes Antwortsignal (C) des Sensors (1) kürzer als ein Messsignal (A, B) des Sensors (1) ist.
Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass eine mit dem Sensor (1) verbundene Auswerteeinrichtung (2) Mittel zur Beaufschlagung des Sensors (1) mit Prüfauftragssignalen (D) in einem Voll-Duplex-Verfahren derart aufweist, dass ein resultierendes Antwortsignal (C) des Sensors (1) kürzer als ein Messsignal (A, B) des Sensors (1) ist.