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Die Erfindung betrifft eine Anlage mit einem Leitdraht, entlang dessen ein Förderwagen führbar ist.
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Es ist bekannt, einen Förderwagen in einer Anlage mit optisch arbeitenden Spurführungssensoren auszustatten.
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Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, eine logistische Anlage einfacher und kostengünstiger herstellbar zu machen.
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Erfindungsgemäß wird die Aufgabe bei der Anlage nach den in Anspruch 1 angegebenen Merkmalen gelöst.
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Wichtige Merkmale der Erfindung bei der Anlage sind, dass sie mit einem Leitdraht ausgeführt ist, entlang dessen ein Förderwagen führbar ist,
wobei der Leitdraht eine langgestreckt verlegte Leiterschleife ist,
wobei der Förderwagen ein Sender-Empfänger-System aufweist, das einen Sender aufweist, welcher induktiv koppelbar ist an die Leiterschleife,
wobei das Sender-Empfänger-System zumindest zwei ebenfalls an die Leiterschleife induktiv koppelbare Empfänger aufweist, die vom Sender beabstandet sind, insbesondere in Soll-Fahrtrichtung, und die voneinander beabstandet sind, insbesondere in Querrichtung zur Soll-Fahrtrichtung,
insbesondere wobei vom Sender in die Leiterschleife eingekoppelte Stromanteile von den Empfängern detektierbar sind.
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Von Vorteil ist dabei, dass ein passiver Leitdraht verwendbar ist, also keine Einspeisung eines Stromes von einer stationären Einspeiseeinheit in den Leitdraht notwendig ist. Denn der Sender koppelt Signale in den Leitdraht ein, die von den Empfängern detektierbar sind. Durch die Bestimmung des Verhältnisses der von Empfängern detektierten Signalamplituden ist ein Wert bestimmbar, der als Maß für die Abweichung des Förderwagens aus der zum Leitdraht mittigen Ausrichtung verwendbar ist. Somit ist die Abweichung des Verhältnisses vom Sollwert, also dem Wert bei mittiger Ausrichtung des Förderwagens, eine für einen Regler der Rechnereinheit des Förderwagens verwendbare Eingangsgröße. Aus dieser bestimmt der Regler dann eine Ausgangsgröße, welche einer Lenkeinheit des Förderwagens zuführbar ist.
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Vorteiligerweise ist die Anlage derart ausgeführt, dass das Sender-Empfänger-System Signale an einer ersten Stelle Signale in die Leiterschleife induktiv einkoppelt und an einer anderen Stelle auskoppelt. Durch die Beabstandung ist die direkte Kopplung zwischen Sender und Empfänger verminderbar.
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Bei einer vorteilhaften Ausgestaltung weist die Leiterschleife einen Hinleiter und einen Rückleiter auf, die parallel zueinander sind, insbesondere und in Soll-Fahrtrichtung und/oder entlang der Soll-Bahn des Förderwagens verlegt sind,
wobei Hinleiter und Rückleiter an ihren beiden Enden miteinander elektrisch verbunden sind, insbesondere mittels eines U-förmig verlaufenden Umlenkabschnitts. Von Vorteil ist dabei, dass eine induktive Einkopplung in den Leitdraht ausführbar ist, indem der Sender ein Wechselmagnetfeld im von der Leiterschleife umschlossenen Bereich einkoppelt und daher in der Leiterschleife eine Spannung induziert wird, die einen Strom treibt.
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Bei einer vorteilhaften Ausgestaltung ist die Leiterschleife geschlossen ausgeführt und/oder weist eine Kapazität auf, so dass die Streckeninduktivität der Leiterschleife und die Kapazität in Reihe geschaltet sind,
insbesondere wobei eine Resonanzfrequenz diesem so gebildeten Schwingkreis zugeordnet ist. Von Vorteil ist dabei, dass das von den Empfängern detektierbare Signal-Rausch-Verhältnis verbesserbar ist.
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Bei einer vorteilhaften Ausgestaltung weist der Förderwagen ein zweites gleichartig aufgebautes Sender-Empfänger-System auf, wobei die Empfänger des ersten Sender-Empfänger-Systems in Soll-Fahrtrichtung von den Empfängern des zweiten Sender-Empfänger-Systems beabstandet sind,
insbesondere wobei die Verbindungslinie der Empfänger des ersten Sender-Empfänger-Systems und die Verbindungslinie der Empfänger des zweiten Sender-Empfänger-Systems voneinander beabstandet sind, insbesondere in Soll-Fahrtrichtung, insbesondere zumindest innerhalb des vom Förderwagen eingenommenen Raumbereichs. Von Vorteil ist dabei, dass nicht nur die Abweichung sondern auch der Verdrehwinkel des Förderwagens gegen die Soll-Fahrtrichtung detektierbar ist. Somit ist eine verbesserte Spurführung ausführbar.
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Bei einer vorteilhaften Ausgestaltung weist einen zweiten Leitdraht auf. Von Vorteil ist dabei, dass der zweite Leitdraht ebenfalls als Leiterschleife ausführbar ist, wobei in dieser Leiterschleife ebenfalls eine Kapazität vorsehbar ist. Auf diese Weise sind verschiedene Spuren, also Soll-Bahnkurven, am Boden der Anlage verlegbar und das Sender-Empfänger-System des Förderwagens ist mit derjenigen Frequenz betreibbar, welche der vorgesehenen Bahn entspricht. Insbesondere ist mittels Markierung oder Transponder Information über die je nach vorgesehener Bahn zu wählender Frequenz übertragbar an den Förderwagen, so dass dieser die in einem nachfolgenden Bahnabschnitt zu verwendende Frequenz aktiviert.
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Bei einer vorteilhaften Ausgestaltung weist die Leiterschleife des zweiten Leitdrahts eine derartige Kapazität auf, dass die zugehörige Resonanzfrequenz unterschiedlich ist von der Resonanzfrequenz der Leiterschleife des ersten Leitdrahtes. Von Vorteil ist dabei, dass nur derjenige Leitdraht zur Spurführung aktivierbar ist, dessen Resonanzfrequenz der vom Sender-Empfänger-System verwendeten Frequenz entspricht. Andere Leitdrähte oder metallteile stören also die Spurführung nicht.
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Bei einer vorteilhaften Ausgestaltung sind erster und zweiter Leitdraht im Bereich einer Weiche zumindest teilweise parallel verlegt, insbesondere vor dem Verzweigungsbereich der Weiche,
und/oder
erster und zweiter Leitdraht sind im Bereich einer Weiche zumindest teilweise nicht parallel verlegt, insbesondere nach dem Verzweigungsbereich der Weiche. Von Vorteil ist dabei, dass die Leitdrähte unabhängig wirksam sind und somit mittels der gewählten Frequenz der jeweilige Leitdraht auswählbar ist.
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Bei einer vorteilhaften Ausgestaltung weisen erster und zweiter Leitdraht eine gemeinsamen Leiterschleifenabschnitt auf, insbesondere vor dem Verzweigungsbereich,
und/oder
erster und zweiter Leitdraht weisen unterschiedliche Leiterschleifenabschnitte auf, welche nicht parallel verlegt sind, insbesondere nach dem Verzweigungsbereich der Weiche. Von Vorteil ist dabei, dass weniger Material für den Leitdraht notwendig ist, da ein Abschnitt von zwei Leitdrahtspurführungen verwendbar ist.
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Bei einer vorteilhaften Ausgestaltung ist beziehungsweise sind ein oder mehr Empfänger des Sender-Empfänger-Systems induktiv nicht nur an den Leitdraht oder an einen Leitdrahtabschnitt gekoppelt. Von Vorteil ist dabei, dass trotz der anderweitigen Kopplung mittels der Zuordnung einer Resonanzfrequenz zum spurführenden Leitdraht andere Metallteile keinen störenden Einfluss haben.
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Bei einer vorteilhaften Ausgestaltung ist beziehungsweise sind ein oder mehr Empfänger des Sender-Empfänger-Systems induktiv an einen Primärleiter gekoppelt angeordnet, wobei die Frequenz des im Primärleiter eingeprägten Wechselstroms unterschiedlich ist von der vom Sender-Empfänger-System verwendeten Frequenz. Von Vorteil ist dabei, dass gleichzeitig Energie induktiv an den Förderwagen übertragbar ist, wobei zu dieser induktiven Energieübertragung eine andere Frequenz verwendet wird, insbesondere eine kleinere Frequenz, als zur Spurführung entlang des Leitdrahtes.
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Bei einer vorteilhaften Ausgestaltung weist der Förderwagen einen Rechner, also eine Rechnereinheit, auf, der mit dem beziehungswiese den Sender-Empfänger-Systemen verbunden ist und der eine des Förderwagens Lenkeinheit ansteuert. Von Vorteil ist dabei, dass die vom Sender-Empfänger-System detektierten Signale der Rechnereinheit zuführbar sind und daraus ein Ausgangssignal bestimmbar ist, welches der Lenkeinheit des Förderwagens zuführbar ist, so dass der Förderwagen entlang der Soll-Fahrtrichtung und somit Soll-Bahnkurve führbar ist.
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Weitere Vorteile ergeben sich aus den Unteransprüchen. Die Erfindung ist nicht auf die Merkmalskombination der Ansprüche beschränkt. Für den Fachmann ergeben sich weitere sinnvolle Kombinationsmöglichkeiten von Ansprüchen und/oder einzelnen Anspruchsmerkmalen und/oder Merkmalen der Beschreibung und/oder der Figuren, insbesondere aus der Aufgabenstellung und/oder der sich durch Vergleich mit dem Stand der Technik stellenden Aufgabe.
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Die Erfindung wird nun anhand von schematischen Abbildungen näher erläutert:
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In der 1 ist eine Draufsicht auf eine erfindungsgemäße Anordnung mit einem Förderwagen gezeigt, der an seinen in und entgegen der Fahrtrichtung angeordneten Endbereichen jeweils einen Sender und Empfänger aufweist und sich entlang einer als geschlossene, langgestreckt verlegten Leiterschleife verlegten Leitdrahtes bewegt.
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In der 2 ist eine Draufsicht auf eine erfindungsgemäße Anordnung mit einem Förderwagen gezeigt, der an seinem in Fahrtrichtung angeordneten Endbereich einen Sender und am anderen Endbereich einen Empfänger aufweist und sich entlang einer als geschlossene, langgestreckt verlegten Leiterschleife verlegten Leitdrahtes bewegt.
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In der 3 ist eine Draufsicht auf eine erfindungsgemäße Anordnung mit zwei Förderwägen gezeigt, die jeweils entsprechend dem Förderwagen nach 1 ausgeführt sind und sich entlang einer als geschlossene, langgestreckt verlegten Leiterschleife verlegten Leitdrahtes bewegen.
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In der 4 ist der schematische Schaltplan für Sender und Empfänger des Förderwagens nach 2 gezeigt.
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In der 5 ist ein Weichenabschnitt der Anordnung gezeigt, wobei zwei jeweils als Leiterschleife langgestreckt verlegte Leitdrähte verwendet sind, die jeweils eine Kapazität in Reihe zu ihrer Streckeninduktivität aufweisen und zueinander parallel geschaltet sind.
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In der 6 ist ein alternativer Weichenabschnitt der Anordnung gezeigt, wobei im Gegensatz zu 5 die Kapazitäten nicht am Umlenkabschnitt zwischen Hinleiter und Rückleiter der jeweiligen Leiterschleife sondern im Hinleiter nahe des Verzweigungspunkts der Weiche angeordnet sind.
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In der 7 ist gezeigt, dass auch bei vorhandenem Primärleiter zur induktiven Versorgung des Förderwagens eine Spurführung mittels des Leitdrahtes ermöglicht ist.
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Wie in 2 gezeigt weist der Förderwagen F einen Sender S1 auf, mit dem ein hochfrequenter Stromanteil in einen am Boden verlegten Leitdraht L induktiv eingekoppelt wird. Hierbei ist eine Antenne des Senders S1 räumlich genügend nahe am Leitdraht L angeordnet. Die Antenne ist beispielsweise als Spulenwicklung ausführbar, welche induktiv mit dem als langgestreckt verlegte Leiterschleife ausgeführten Leitdraht koppelbar ist. Dabei besteht die Leiterschleife aus einem Hinleiter und einem Rückleiter, die parallel verlaufen. Hinleiter und Rückleiter sind an ihren beiden Endbereichen über einen Umlenkabschnitt, der vorzugsweise U-förmig verläuft, verbunden.
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Am in Fahrtrichtung gesehen anderen Endbereich des Förderwagens sind Empfänger E1 vorgesehen, die ebenfalls im Kopplungsbereich des Leitdrahts L angeordnet sind und somit ein von dem Stromanteil bewirktes Empfangssignal mittels der Empfänger E1 empfangbar sind. Die Empfänger E1 sind dabei quer zur Fahrtrichtung in Reihe angeordnet, so dass somit eine Abweichung der Ausrichtung des Förderwagens F von der zum Leitdraht L mittig ausgerichteten Lage detektierbar ist. Insbesondere werden bei einer nicht mittigen Ausrichtung im jeweiligen Empfänger E1 unterschiedlich starke Signale detektiert.
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Die Empfänger sind vorzugsweise wiederum als Spulenwicklungen ausgeführt, welche induktiv gekoppelt sind an den Leitdraht und somit vom im Leitdraht fließenden Wechselstrom eine Spannung induziert wird im jeweiligen Empfänger.
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Somit ist von einem Rechner, welchem die Signale der Empfänger E1 zugeführt werden ein Ausgangssignal bestimmbar, das einer Lenkeinheit des Förderwagens zugeführt wird. Somit ist eine Spurführung des Förderwagens F ausführbar.
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Wie in 1 gezeigt ist ein anderer Förderwagen im Unterschied zum Förderwagen nach 2 mit einem zusätzlichen Sender S2 ausführbar, dem in der Fahrtrichtung beabstandet zwei Sender S2 zugeordnet sind, mit denen die von dem Sender S2 in die Leiterschleife des Leitdrahts L eingekoppelten Signale empfangbar sind. Vorzugsweise wird vom Sender S2 eine andere Frequenz verwendet als vom Sender S1. Die Empfänger dem Sender S2 zugeordneten Empfänger E2 sind wiederum am Förderwagen in Fahrtrichtung beabstandet angeordnet. Somit ist vom Rechner R die Abweichung vom Leitdraht L an zwei Bereichen des Förderwagens bestimmbar, wobei diese Bereiche in Fahrtrichtung voneinander beabstandet sind. Aus diesen Abweichungen ist somit auch ein Verdrehwinkel des Förderwagens gegen die Verlegerichtung des Leitdrahts L bestimmbar.
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Vorteiligerweise genügt eine Ausführung des langgestreckt verlegten Leitdrahtes L aus elektrisch leitfähigem Material, insbesondere Metall. Dabei ist der Leitdraht L passiv. Es muss also keine stromeinspeisende Elektronik am Boden vorgesehen werden.
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Wie in 1 gezeigt weist der Rechner R einen Evaluator auf, dessen Ausgangssignale einer Fourierwandlereinheit FFT zugeführt werden, deren Ausgangssignale wiederum über einem Modulator einem Transceiver TX zugeführt werden, der mit einem D/A Digital-Analog-Wandler verbunden ist, welcher wiederum den Sender S1 speist, so dass ein Sendesignal einkoppelbar ist in den Leitdraht L.
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Das in einem Abstand zum Einkopplungsbereich mittels der Empfänger detektierte Signal weist je nach Abstand zur Leiterschleife des Leitdrahtes eine entsprechend große Amplitude auf. Da die beiden Empfänger E1 quer zur Fahrtrichtung, also quer zur Verlegerichtung der Leiterschleife voneinander beabstandet sind und jeweils ungefähr denselben Abstand zum Leitdraht aufweisen, ist somit bei Abweichung des Förderwagens von dieser Idealpositionierung ein Detektieren des Abstands ermöglicht und somit mittels eines im Rechner angeordneten Reglers, dessen Ausgangssignal einen Stellwert für eine Lenkeinheit des Förderwagens darstellt, eine Spurführung des Förderwagens entlang des Leitdrahtes.
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Wie in 1 gezeigt, befinden sich zwei Sender-Empfänger-Systeme (S1, S2, E1, E2) am Fahrzeug, so dass eine Detektion des Verdrehwinkels des Förderwagens zur Verlegerichtung des Leitdrahtes ermöglicht ist und somit die Spurführung verbessert ist. Dabei weisen die beiden Systeme eine verschiedene Arbeitsfrequenz auf.
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Da sich die eingekoppelten elektromagnetischen Wellen auf dem Leitdraht ausbreiten und sich bei geeigneter Frequenz auch stehende Wellen ausbilden, ist mittels geeigneter frequenzabhängiger Auswertung eines eingekoppelten, ein Frequenzspektrum aufweisenden Signals auch eine Bestimmung der absoluten Position des Förderwagens ermöglicht.
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Bei einem weiteren erfindungsgemäßen Ausführungsbeispiel ist im Hinleiter oder Rückleiter der Leiterschleife L eine Kapazität angeordnet, so dass eine Reihenschaltung aus Streckeninduktivität und Kapazität entsteht, die einen Schwingkreis bildet, der eine Resonanzfrequenz f aufweist. Somit ist als Sendefrequenz die Frequenz f verwendbar und weitere Metalldrähte oder Metallteile können keine störende Wirkung entfalten, da sie das Signal-Rausch-Verhältnis der Empfänger nur unwesentlich beeinflussen. Insbesondere sind im Kopplungsbereich des Senders und/oder der Empfänger weitere Leiterschleifen L anordenbar, die mit anderen Kapazitäten einen Schwingreis mit anderer Resonanzfrequenz bilden. Somit arbeiten die Sender-Empfänger-Systeme unabhängig voneinander – auch wenn sie räumlich zueinander sehr nahe angeordnet sind.
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Wie in 6 gezeigt, ist bei einer Weiche ein Leiterschleifenabschnitt bis zum Verzweigungsbereich verlegt und dort mit zwei unterschiedlichen Leiterschleifenabschnitten (L1, L2) verbunden, wobei die beiden sich auch in der an ihrem Umlenkbereich angeordneten Kapazität unterscheiden. Somit sind die beiden Abschnitte auf verschiedene Resonanzfrequenzen abgestimmt. Soll der Förderwagen geradeaus fahren, wird eine erste Frequenz ausgesendet, welche der Resonanzfrequenz des ersten Leiterschleifenabschnitts entspricht. Soll der Förderwagen durch die Weiche nicht geradeaus fahren, wird eine zweite Frequenz ausgesendet, welche der Resonanzfrequenz des zweiten Leiterschleifenabschnitts entspricht.
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Wie in 6 gezeigt, ist auch ein Anordnen der Kapazitäten im Hinleiterabschnitt des Leiterschleifenabschnitts vorteilhaft, insbesondere nahe am Verzweigungsbereich der Weiche.
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Wie in 7 gezeigt, sind dort zwei Leitdrähte L1 und L2 am Boden angeordnet, die jeweils wiederum als langgestreckt verlegte Leiterschleife ausgeführt sind und eine jeweilige Kapazität aufweisen, so dass die den Leitdrähten jeweils zugeordneten Resonanzfrequenzen unterschiedlich sind. Somit wird der Förderwagen entlang desjenigen Leitdrahtes geführt, dessen Resonanzfrequenz der vom Sender-Empfängersystem verwendet wird.
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In den Anlagen, in welchen die Ausführungsbeispiele der 5, 6 oder 7 vorgesehen sind als Weichen, ist entlang der Fahrstrecke ein Transponder oder eine sonstige Markierung, welche von einer Leseeinheit oder einem Sensor detektierbare Information aufweist. Wenn also der Transponder vor dem Weichenabschnitt angeordnet wird, ist dem Förderwagen auf diese Weise mittelbar, welche Frequenz er für ein Durchfahren der Weiche in der ersten Richtung, beispielsweise Geradeaus, oder in der anderen Richtung, beispielsweise nach rechts, benötigt.
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Wie in 8 gezeigt, ist auch eine Spurführung entlang des Leitdrahtes ermöglicht, wenn im Kopplungsbereich des Senders und/oder der Empfänger ein mit Wechselstrom beaufschlagter Primärleiter 80 verlegt ist, aus dem der Förderwagen induktiv versorgbar ist, wobei der Förderwagen hierzu eine Sekundärwicklung aufweist, die induktiv an den Primärleiter 80 ankoppelbar ist. Dabei muss allerdings die Resonanzfrequenz im Leitdraht, also in der Leiterschleife, verschieden sein von der Frequenz des Wechselstroms im Primärleiter. Als Frequenz des Wechselstroms im Primärleiter wird beispielsweise eine Frequenz unterhalb von 1 MHz verwendet und als Frequenz für das Sender-Empfänger-System wird beispielsweise eine Frequenz zwischen 1 MHz und 100 GHz verwendet.
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Bezugszeichenliste
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- S1
- erster Sender
- S2
- zweiter Sender
- E1
- erster Empfänger
- E2
- zweiter Empfänger
- L
- Leitdraht
- L1
- Leitdraht
- L2
- Leitdraht
- F
- Förderwagen
- R
- Rechner mit Prozessor
- TX
- Transmitter
- RX
- Receiver
- D/A
- Digital-Analog-Wandler
- A/D
- Analog-Digital-Wandler
- IFFT/FFT
- Fourier-Wandlereinheit
- Evaluator
- Auswerteeinheit
- 80
- Primärleiter
