DE102017220281A1

DE102017220281A1 - Sensoreinrichtung

Info

Publication number: DE102017220281A1
Application number: DE102017220281.5A
Authority: DE
Inventors: Rainer Freise
Original assignee: Siemens AG
Current assignee: Siemens AG
Priority date: 2017-11-14
Filing date: 2017-11-14
Publication date: 2019-05-16
Also published as: EP3681777B1; ES2887281T3; AU2018366851A1; AU2018366851B2; WO2019096514A1; PL3681777T3; CN111315628A; EP3681777A1; CN111315628B

Abstract

Die Erfindung bezieht sich auf eine Sensoreinrichtung (1) zum Erfassen einer Magnetfeldänderung, die durch ein sich in einer Längsrichtung (L) der Sensoreinrichtung (1) annäherndes oder in der Längsrichtung (L) an der Sensoreinrichtung (1) vorbeibewegendes Objekt verursacht ist. Erfindungsgemäß ist vorgesehen, dass die Sensoreinrichtung (1) mindestens eine Empfangsspule (10), eine bezogen auf die Längsrichtung (L) vor oder hinter der Empfangsspule (10) angeordnete wechselstromgespeiste Sendespule (30) und zwei Kompensationsspulen (11, 12) umfasst, von denen eine bezogen auf die Längsrichtung (L) vor und die andere hinter der Sendespule (30) angeordnet ist, die zwei Kompensationsspulen (11, 12) jeweils von dem von der Sendespule (30) erzeugten Magnetfeld durchsetzt werden und elektrisch derart in Reihe verschaltet sind, dass die durch das Magnetfeld der Sendespule (30) induzierten Spannungen in den beiden Kompensationsspulen (11, 12) vorzeichenverschieden sind und die Empfangsspule (10) und die zwei Kompensationsspulen (11, 12) elektrisch in Reihe geschaltet sind, wobei die elektrische Polung der Spulen derart gewählt ist, dass ein auf die Empfangsspule (10) und die zwei Kompensationsspulen (11, 12) einwirkendes magnetisches Störfeld (M) in der Empfangsspule (10) eine Spannung mit einem anderen Vorzeichen als in den beiden Kompensationsspulen (11, 12) induziert.

Description

Die Erfindung bezieht sich auf Sensoreinrichtungen zum Erfassen von Magnetfeldänderungen, insbesondere zur Detektion von Objekten, die sich der Sensoreinrichtung nähern oder diese passieren.
Eine Sensoreinrichtung, die auf der Erfassung einer Magnetfeldänderung infolge eines ein Gleis überfahrenden Eisenrades eines Schienenfahrzeugs beruht, ist beispielsweise in der deutschen Offenlegungsschrift DE 101 37 519 A1 beschrieben.
Im Bereich der Eisenbahntechnik werden magnetische Störfelder in signifikantem Umfang durch elektrische Schienenströme hervorgerufen, die von elektrischen Schienenfahrzeugen bzw. elektrischen Lokomotiven in das Gleis eingespeist werden.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Sensoreinrichtung anzugeben, die für magnetische Störfelder möglichst unempfindlich ist und auch im Falle eines Störfeldeinflusses eine zuverlässige Objekterkennung ermöglicht.
Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß durch eine Sensoreinrichtung mit den Merkmalen gemäß Patentanspruch 1 gelöst. Vorteilhafte Ausgestaltungen der erfindungsgemäßen Sensoreinrichtung sind in Unteransprüchen angegeben.
Danach ist erfindungsgemäß vorgesehen, dass die Sensoreinrichtung mindestens eine Empfangsspule, eine bezogen auf die Längsrichtung der Sensoreinrichtung vor oder hinter der Empfangsspule angeordnete wechselstromgespeiste Sendespule und zwei Kompensationsspulen umfasst, von denen eine bezogen auf die Längsrichtung vor und die andere hinter der Sendespule angeordnet ist, die zwei Kompensationsspulen jeweils von dem von der Sendespule erzeugten Magnetfeld durchsetzt werden und elektrisch derart in Reihe verschaltet sind, dass die durch das Magnetfeld der Sendespule induzierten Spannungen in den beiden Kompensationsspulen vorzeichenverschieden sind und die Empfangsspule und die zwei Kompensationsspulen elektrisch in Reihe geschaltet sind, wobei die elektrische Polung der Spulen derart gewählt ist, dass ein auf die Empfangsspule und die zwei Kompensationsspulen einwirkendes magnetisches Störfeld in der Empfangsspule eine Spannung mit einem anderen Vorzeichen als in den beiden Kompensationsspulen induziert.
Ein wesentlicher Vorteil der erfindungsgemäßen Sensoreinrichtung ist darin zu sehen, dass die Anordnung der zwei Kompensationsspulen, die elektrische Verschaltung der Kompensationsspulen mit der Empfangsspule und die daraus resultierende Vorzeichenverschiedenheit der Spannungen es ermöglichen, ein Störfeld (z. B. Magnetfeld eines Schienenstromes), das die Spulen durchsetzt, bei der Signalerfassung vollständig oder zumindest deutlich zu unterdrücken.
Die Sensoreinrichtung erzeugt im Falle einer festgestellten Magnetfeldänderung vorzugsweise ein Objekterkennungssignal, das ein sich annäherndes oder vorbeibewegendes Objekt anzeigt. Das Objekterkennungssignal kann beispielsweise erzeugt werden, wenn die an der Reihenschaltung der Empfangsspule und der Kompensationsspulen abfallende elektrische Spannung eine vorgegebene Schwelle erreicht oder überschreitet oder sich abrupt ändert.
Die Längsachse der Sendespule liegt vorzugsweise parallel oder zumindest im Wesentlichen parallel zur Längsrichtung der Sensoreinrichtung oder bildet selbst die Längsrichtung der Sensoreinrichtung.
Die Längsachse der Empfangsspule und die der zwei Kompensationsspulen sind vorzugsweise jeweils senkrecht oder zumindest im Wesentlichen senkrecht zur Längsachse der Sendespule ausgerichtet.
Die zwei Kompensationsspulen sind bevorzugt jeweils derart angeordnet und/oder dimensioniert, dass das von der Sendespule erzeugte Magnetfeld in den beiden Kompensationsspulen gleich große Spannungen mit unterschiedlichem Vorzeichen (entspricht einem Phasenversatz von 180°) induziert.
Die zwei Kompensationsspulen sind vorzugsweise baugleich und bezüglich der Sendespule spiegelsymmetrisch angeordnet.
Auch wird es als vorteilhaft angesehen, wenn die Empfangsspule und die zwei Kompensationsspulen derart angeordnet und/oder dimensioniert sind, dass die von dem magnetischen Störfeld in der Empfangsspule induzierte Spannung so groß wie die Summenspannung ist, die durch die in den zwei Kompensationsspulen induzierten Spannungen gebildet wird, und die durch das Störfeld induzierte Spannung an der Reihenschaltung bestehend aus der Empfangsspule und den zwei Kompensationsspulen Null oder zumindest näherungsweise Null beträgt.
Bezüglich der elektrischen Verschaltung der Spulen wird es als vorteilhaft angesehen, wenn zumindest ein Kondensator parallel zu der Reihenschaltung der zwei Kompensationsspulen geschaltet ist und mit diesen einen Kompensationsschwingkreis bildet, zumindest ein Kondensator parallel zu der Empfangsspule geschaltet ist und mit dieser einen Empfangsschwingkreis bildet, und die Resonanzfrequenz des Kompensationsschwingkreises und die Resonanzfrequenz des Empfangsschwingkreises gleich sind oder sich zumindest der Resonanzfrequenzbereich des Kompensationsschwingkreises mit dem Resonanzfrequenzbereich des Empfangsschwingkreises überlappt.
Die Sensoreinrichtung kann zweikanalig ausgeführt sein. Die zwei erwähnten Kompensationsspulen und die erwähnte Empfangsspule bilden in diesem Falle vorzugsweise einen ersten Kanal der Sensoreinrichtung. Zwei weitere Kompensationsspulen und eine weitere Empfangsspule bilden vorzugsweise einen zweiten Kanal der Sensoreinrichtung, wobei eine der zwei weiteren Kompensationsspulen vor und die andere hinter der Sendespule angeordnet ist und die Sendespule zwischen den zwei Empfangsspulen angeordnet ist.
Im Übrigen kann in vorteilhafter Weise vorgesehen sein, dass die Kompensationsspulen oder zumindest eine davon und/oder die Empfangsspule(n) jeweils durch zwei oder mehr Teilspulen gebildet sind, die miteinander elektrisch verschaltet sind.
Die Erfindung bezieht sich darüber hinaus auf eine Anordnung mit einer Schiene, insbesondere Eisenbahnschiene, an der eine Sensoreinrichtung, wie sie oben beschrieben worden ist, angebracht ist.
Vorteilhaft ist es, wenn die Sensoreinrichtung derart an der Schiene montiert ist, dass die Längsrichtung der Sensoreinrichtung und/oder die Längsrichtung (bzw. Längsachse) der Sendespule der Sensoreinrichtung der Schienenlängsrichtung entspricht.
Die Empfangsspule oder Empfangsspulen und die Sendespule liegen vorzugsweise in derselben horizontalen Ebene. Die Kompensationsspulen liegen vorzugsweise ebenfalls in einer horizontalen Ebene, sei es in derselben Ebene wie die Sendespule oder in einer anderen, insbesondere dazu parallelen, Ebene.
Bei einer bevorzugten Ausgestaltung ist vorgesehen, dass der Abstand der Kompensationsspulen vom Schienenkopf größer als der Abstand der Empfangsspule oder Empfangsspulen ist. Bei einer solchen Ausgestaltung ist es von Vorteil, wenn die Kompensationsspulen in einer horizontalen Ebene liegen, die tiefer liegt als die horizontale Ebene, in der die Empfangsspule oder Empfangsspulen und die Sendespule liegen.
Bei einer als besonders vorteilhaft angesehenen Ausführungsvariante ist vorgesehen, dass die Empfangsspule oder Empfangsspulen und die Kompensationsspulen jeweils gegenüber der Horizontalen bzw. die Längsachsen dieser Spulen relativ zur Vertikalen geneigt sind, wobei die Empfangsspule oder Empfangsspulen dem Schienenkopf zugewandt sind und die Kompensationsspulen dem Schienenkopf abgewandt sind.
Die Erfindung wird nachfolgend anhand von Ausführungsbeispielen näher erläutert; dabei zeigen beispielhaft

1 eine Eisenbahnschiene, an der ein Ausführungsbeispiel für eine einkanalige Sensoreinrichtung angebracht ist,
2 die elektrische Verschaltung der Komponenten der Sensoreinrichtung gemäß 1 in Form eines elektrischen Schaltbildes, und
3-6 Ausführungsbeispiele für zweikanalige Sensoreinrichtungen, die an einer Schiene montiert sind.

In den Figuren werden der Übersicht halber für identische oder vergleichbare Komponenten stets dieselben Bezugszeichen verwendet.
Die 1 zeigt ein Ausführungsbeispiel für eine einkanalige Sensoreinrichtung 1, die zum Erfassen von Magnetfeldänderungen und zum Erfassen von Objekten wie beispielsweise Eisenrädern von Schienenfahrzeugen geeignet ist. Im Falle einer Objekterkennung erzeugt die Sensoreinrichtung 1 ein Objekterkennungssignal.
Die Sensoreinrichtung 1 umfasst eine Empfangsspule 10, zwei Kompensationsspulen 11, 12 und eine Sendespule 30. Die Sendespule wird mit einer Wechselspannung Us (vgl. 2) betrieben, parallel zu der Sendespule kann ein Kondensator C geschaltet sein (vgl. 2).
Die Empfangsspule 10 kann - bezogen auf die Längsrichtung L der Sensoreinrichtung 1 - vor oder hinter der Sendespule 30 angeordnet sein. Bei dem Ausführungsbeispiel gemäß 1 befindet sich die Empfangsspule 10 in Längsrichtung L betrachtet hinter der Sendespule 30. Die Längsachse L30 der Sendespule 30 legt die Längsrichtung L der Sensoreinrichtung fest.
Eine der zwei Kompensationsspulen 11 und 12 - wieder bezogen auf die Längsrichtung L - liegt vor und die andere hinter der Sendespule 30.
Die Sensoreinrichtung 1 ist an einer Seitenwand einer Schiene 40 angebracht, die zum Führen eines Schienenfahrzeugs geeignet ist und beispielsweise eine Eisenbahnschiene sein kann. Die Sensoreinrichtung 1 befindet sich unterhalb des Schienenkopfes 50 der Schiene 40. Die Komponenten der Sensoreinrichtung 1 sind vorzugsweise in einem Gehäuse 70 untergebracht, das an der Seitenwand der Schiene 40 befestigt, beispielsweise angeschraubt, ist.
In der 1 ist darüber hinaus ein magnetisches Störfeld M dargestellt, das beispielsweise durch einen durch die Schiene 40 hindurchfließenden elektrischen Schienenstrom hervorgerufen werden kann. Ein solcher Schienenstrom tritt in der Regel auf, wenn ein elektrisch betriebenes Schienenfahrzeug die Schiene 40 befährt.
Bei dem Ausführungsbeispiel gemäß 1 ist die Längsachse L10 der Empfangsspule 10, die Längsachse L11 der Kompensationsspule 11 und die Längsachse L12 der Kompensationsspule 12 senkrecht oder zumindest im Wesentlichen senkrecht (± 15°) zur Längsrichtung L der Sensoreinrichtung 10 ausgerichtet.
Mit Blick auf eine Detektion von auf der Schiene 40 fahrenden Fahrzeugen ist die Anordnung der Sensoreinrichtung 1 an der Schiene 40 derart gewählt, dass die Längsrichtung L der Sensoreinrichtung 1 und damit die Längsachse L30 der Sendespule 30 parallel zur Schienenlängsrichtung der Schiene 40 liegt.
Das von der Sendespule 30 erzeugte Magnetfeld erzeugt in den beiden Kompensationsspulen vorzugsweise gleichgroße Spannungen mit unterschiedlichen Vorzeichen. Die unterschiedlichen Vorzeichen der Spannungen ergeben sich bereits aus dem Umstand, dass eine der Kompensationsspulen vor und die andere hinter der Sendespule 30 angeordnet ist und insofern die Richtung des Magnetfeldes in den beiden Kompensationsspulen 11 und 12 unterschiedlich ist. Gleichgroße induzierte Spannungen durch das Magnetfeld der Sendespule 30 lassen sich besonders einfach erreichen, wenn die zwei Kompensationsspulen 11 und 12 baugleich sind und bezüglich der Sendespule 30 spiegelsymmetrisch angeordnet sind.
Um Detektionsfehler zu vermeiden bzw. den Einfluss des magnetischen Störfelds M auf die Erzeugung eines Objekterkennungssignals zu minimieren, sind die Anordnung und Dimensionierung der Empfangsspule 30 auf die Anordnung und Dimensionierung der beiden Kompensationsspulen 11 und 12 abgestimmt, und zwar derart, dass die von dem magnetischen Störfeld M in der Empfangsspule 10 induzierte Spannung so groß wie die Summenspannung ist, die von dem magnetischen Störfeld M in den zwei Kompensationsspulen 11 und 12 induziert wird, und darüber hinaus das entgegengesetzte Vorzeichen aufweist.
Die beiden Kompensationsspulen 11 und 12 liegen vorzugsweise in derselben Ebene, die in der 1 mit dem Bezugszeichen 80 gekennzeichnet ist. Die Empfangsspule 10 und die Sendespule 30 liegen vorzugsweise ebenfalls in einer gemeinsamen Ebene, die in der 1 das Bezugszeichen 90 trägt. Bei dem Ausführungsbeispiel gemäß 1 liegt die Ebene 80 räumlich unterhalb der Ebene 90. Mit anderen Worten ist bei dem Ausführungsbeispiel gemäß 1 der Abstand der Kompensationsspulen 11 und 12 vom Schienenkopf 50 größer als der Abstand der Empfangsspule 10 und der Sendespule 30 vom Schienenkopf.
Die 2 zeigt die elektrische Verschaltung der Spulen der Sensoreinrichtung 1 näher im Detail. Es lässt sich erkennen, dass die zwei Kompensationsspulen 11 und 12 elektrisch in Reihe geschaltet sind, und zwar derart, dass die durch das Magnetfeld der Sendespule 30 induzierten Spannungen in den beiden Kompensationsspulen 11 und 12 unterschiedliche Vorzeichen aufweisen. Das Magnetfeld der Sendespule 30 führt somit zu keiner Summenspannung (Kompensationsspannung) Ucompl an der Reihenschaltung der zwei Kompensationsspulen 11 und 12.
Darüber hinaus zeigt die 2, dass die Empfangsspule 10 und die Reihenschaltung aus den zwei Kompensationsspulen 11 und 12 ebenfalls elektrisch in Reihe geschaltet sind, wobei die elektrische Polung der Spulen derart gewählt ist, dass ein auf die Empfangsspule 10 und die zwei Kompensationsspulen 11 und 12 einwirkendes magnetisches Störfeld M (vgl. 1) in der Empfangsspule 10 eine Spannung mit einem anderen Vorzeichen als in den beiden Kompensationsspulen 11 und 12 induziert. Vorteilhaft ist es, wenn die durch das Störfeld M induzierte Spannung Ue1 in der Empfangsspule 10 so groß ist wie die Summenspannung Ucompl an der Reihenschaltung aus den zwei Kompensationsspulen 11 und 12; in diesem Falle ist die Gesamtspannung U1 durch das Störfeld M Null oder zumindest näherungsweise Null: $U1 = Ucomp1 + Ue1 \approx 0$
Die Unterschiedlichkeit der Vorzeichen der Spannungen Ucompl und Ue1 - im Falle einer Spannungsinduktion durch das magnetische Störfeld M - wird durch die in der 2 gezeigte elektrische Verschaltung der Spulen relativ zueinander erreicht.
Parallel zu der Empfangsspule 10 liegt vorzugsweise ein erster Kondensator C1, und parallel zu der Reihenschaltung aus den Kompensationsspulen 11 und 12 liegt vorzugsweise ein zweiter Kondensator C2. Der erste Kondensator C1 bildet mit der Empfangsspule 10 einen Empfangsschwingkreis SE mit einer Resonanzfrequenz f1. Der zweite Kondensator C2 bildet mit der Reihenschaltung aus den beiden Kompensationsspulen 11 und 12 einen Kompensationsschwingkreis SK mit einer Resonanzfrequenz f2.
Mit Blick auf eine gute Kompensationswirkung durch die beiden Kompensationsspulen 11 und 12 ist es von Vorteil, wenn die Resonanzfrequenz f1 des Empfangsschwingkreises SE und die Resonanzfrequenz f2 des Kompensationsschwingkreises SK gleichgroß sind oder sich die Resonanzfrequenzbereiche der beiden Schwingkreise zumindest überlappen.
Zur Bedämpfung der Schwingkreise SE und SK können Widerstände R1 bzw. R2 mit den Kondensatoren C1 und C2 in Reihe geschaltet werden.
Die Gesamtspannung U1 an der Reihenschaltung der Spulen 10, 11 und 12 kann für die Erzeugung eines Objekterkennungssignals ausgewertet werden: Beispielsweise kann das Objekterkennungssignal erzeugt werden, wenn sich die Gesamtspannung U1 sprungartig ändert oder einen vorgegebenen Schwellenwert erreicht oder überschreitet.
Die 3 zeigt ein Ausführungsbeispiel für eine zweikanalige Sensoreinrichtung 1, die an einer Schiene 40 montiert ist. Im Unterschied zu der Sensoreinrichtung 1 gemäß 1 ist die Sensoreinrichtung 1 gemäß 3 zweikanalig ausgebildet und weist zwei Empfangskanäle A und B auf. Der Empfangskanal A wird durch die Empfangsspule 10 und die beiden Kompensationsspulen 11 und 12 gebildet, deren Anordnung, Funktionsweise und elektrische Verschaltung bereits im Zusammenhang mit den 1 und 2 erläutert worden sind.
Der Kanal B der Sensoreinrichtung 1 wird durch eine weitere Empfangsspule 20 sowie zwei weitere Kompensationsspulen 21 und 22 gebildet, deren Anordnung spiegelsymmetrisch zu der Anordnung der Spulen des Kanals A ist. Die Ausführungen im Zusammenhang mit der Empfangsspule 10 und den Kompensationsspulen 11 und 12 im Zusammenhang mit den 1 und 2 gelten somit für die zweite Empfangsspule 20 und die weiteren Kompensationsspulen 21 und 22 entsprechend.
Bei dem Ausführungsbeispiel gemäß 3 liegen die Kompensationsspulen 11, 12, 21 und 22 in derselben Ebene 80, und zwar in Längsrichtung L der Sensoreinrichtung 1 bzw. in Längsrichtung der Schiene 40 gesehen hintereinander.
Die 4 zeigt ein weiteres Ausführungsbeispiel für eine zweikanalige Sensoreinrichtung 1, die von einem Radkranz 130 eines Eisenrades 120 überfahren wird. Die Sensoreinrichtung 1 gemäß 4 weist die im Zusammenhang mit der 3 bereits erläuterten Komponenten auf, also eine Sendespule 30, zwei Empfangsspulen 10 und 20 sowie vier Kompensationsspulen 11, 12, 21 und 22. Bezüglich der Funktionsweise der Spulen gelten die Ausführungen im Zusammenhang mit den 1 bis 3 für das Ausführungsbeispiel gemäß 4 entsprechend.
Im Unterschied zu dem Ausführungsbeispiel gemäß 3 liegen die Kompensationsspulen bei der Ausführungsvariante gemäß 4 paarweise nebeneinander (bei Blick entlang der Schienenlängsrichtung). So lässt sich erkennen, dass die Kompensationsspulen 11 und 21 zwar in derselben Ebene 80 liegen, jedoch der Abstand der Kompensationsspule 11 von der Schiene 40 kleiner ist als der Abstand der Kompensationsspule 21. Die Kompensationsspule 11 kann somit als innenliegende Kompensationsspule und die Kompensationsspule 21 als außenliegende Kompensationsspule bezeichnet werden. Die Kompensationsspulen 12 und 22 sind in analoger Weise nebeneinander angeordnet.
Die 5 zeigt ein Ausführungsbeispiel für eine zweikanalige Sensoreinrichtung 1, bei der die Ebenen 80 und 90, in denen die Empfangsspulen und die Kompensationsspulen liegen, jeweils gegenüber der Horizontalen geneigt sind; die Längsachsen der Empfangsspule und der Kompensationsspulen sind somit gegenüber der Vertikalen geneigt. So lässt sich in der 5 erkennen, dass die Empfangsspule 10 bzw. deren Längsachse L10 dem Schienenkopf 50 der Schiene 40 zugewandt ist, wohingegen die Kompensationsspulen 11 und 21 bzw. deren Längsachsen L11 und L21 vom Schienenkopf 50 abgewandt sind. Die in der 5 nicht gezeigte Empfangsspule 20 und die ebenfalls nicht gezeigten Kompensationsspulen 12 und 22 sind ebenfalls in entsprechender Weise geneigt angeordnet.
Durch die Neigung der Empfangsspulen 10 und 20 zum Spurkranz bzw. Schienenkopf 50 hin wird eine besonders große Empfindlichkeit der Empfangsspulen erreicht; die entgegengesetzte Neigung der Kompensationsspulen 11, 12, 21 und 22 reduziert den Einfluss des Schienenkopfes 50 auf die Kompensationsspulen.
Die 6 zeigt ein Ausführungsbeispiel für eine zweikanalige Sensoreinrichtung 1, bei der die Kompensationsspulen 11, 12, 21 und 22 jeweils weiter von der Sendespule 30 entfernt sind als die Empfangsspulen 10 und 20. Bei der Ausgestaltung gemäß 6 können alle Spulen 10, 11, 12, 20, 21, 22 und 30 in derselben Ebene angeordnet sein und jeweils denselben vertikalen Abstand vom Schienenkopf 50 der Schiene 40 aufweisen. Bei dem Ausführungsbeispiel gemäß 6 gehören die Spulen 10, 11 und 12 zu einem Empfangskanal und die Spulen 20, 21 und 22 zu einem zweiten Empfangskanal.
Obwohl die Erfindung im Detail durch bevorzugte Ausführungsbeispiele näher illustriert und beschrieben wurde, so ist die Erfindung nicht durch die offenbarten Beispiele eingeschränkt und andere Variationen können vom Fachmann hieraus abgeleitet werden, ohne den Schutzumfang der Erfindung zu verlassen.
ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur

DE 10137519 A1 [0002]

Claims

Sensoreinrichtung (1) zum Erfassen einer Magnetfeldänderung, die durch ein sich in einer Längsrichtung (L) der Sensoreinrichtung (1) annäherndes oder in der Längsrichtung (L) an der Sensoreinrichtung (1) vorbeibewegendes Objekt verursacht wird, dadurch gekennzeichnet, dass - die Sensoreinrichtung (1) mindestens eine Empfangsspule (10), eine bezogen auf die Längsrichtung (L) vor oder hinter der Empfangsspule (10) angeordnete wechselstromgespeiste Sendespule (30) und zwei Kompensationsspulen (11, 12) umfasst, von denen eine bezogen auf die Längsrichtung (L) vor und die andere hinter der Sendespule (30) angeordnet ist, - die zwei Kompensationsspulen (11, 12) jeweils von dem von der Sendespule (30) erzeugten Magnetfeld durchsetzt werden und elektrisch derart in Reihe verschaltet sind, dass die durch das Magnetfeld der Sendespule (30) induzierten Spannungen in den beiden Kompensationsspulen (11, 12) vorzeichenverschieden sind und - die Empfangsspule (10) und die zwei Kompensationsspulen (11, 12) elektrisch in Reihe geschaltet sind, wobei die elektrische Polung der Spulen derart gewählt ist, dass ein auf die Empfangsspule (10) und die zwei Kompensationsspulen (11, 12) einwirkendes magnetisches Störfeld (M) in der Empfangsspule (10) eine Spannung mit einem anderen Vorzeichen als in den beiden Kompensationsspulen (11, 12) induziert.
Sensoreinrichtung (1) nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass - die Längsachsen (L10, L11, L21) der Empfangsspule (10) und der zwei Kompensationsspulen (11, 12) jeweils senkrecht oder zumindest im Wesentlichen senkrecht zur Längsachse (L30) der Sendespule (30) ausgerichtet sind und - die Längsachse (L30) der Sendespule (30) parallel oder zumindest im Wesentlichen parallel zur Längsrichtung (L) der Sensoreinrichtung (1) ausgerichtet ist.
Sensoreinrichtung (1) nach einem der voranstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die zwei Kompensationsspulen (11, 12) jeweils derart angeordnet und/oder dimensioniert sind, dass das von der Sendespule (30) erzeugte Magnetfeld in den beiden Kompensationsspulen (11, 12) gleich große Spannungen mit unterschiedlichem Vorzeichen induziert.
Sensoreinrichtung (1) nach einem der voranstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die zwei Kompensationsspulen (11, 12) baugleich sind und bezüglich der Sendespule (30) spiegelsymmetrisch angeordnet sind.
Sensoreinrichtung (1) nach einem der voranstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Empfangsspule (10) und die zwei Kompensationsspulen (11, 12) derart angeordnet und/oder dimensioniert sind, dass - die von dem magnetischen Störfeld (M) in der Empfangsspule (10) induzierte Spannung so groß ist wie die Summenspannung, die durch die in den zwei Kompensationsspulen (11, 12) induzierten Spannungen gebildet wird, und - die durch das Störfeld (M) induzierte Spannung an der Reihenschaltung bestehend aus der Empfangsspule (10) und den zwei Kompensationsspulen (11, 12) Null oder zumindest näherungsweise Null beträgt.
Sensoreinrichtung (1) nach einem der voranstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass zumindest ein Kondensator (C2) parallel zu der Reihenschaltung der zwei Kompensationsspulen (11, 12) geschaltet ist und mit diesen einen Kompensationsschwingkreis (SK) bildet, zumindest ein Kondensator (C1) parallel zu der Empfangsspule (10) geschaltet ist und mit dieser einen Empfangsschwingkreis (SE) bildet, und die Resonanzfrequenz des Kompensationsschwingkreises (SK) und die Resonanzfrequenz des Empfangsschwingkreises (SE) gleich sind oder sich zumindest der Resonanzfrequenzbereich des Kompensationsschwingkreises (SK) mit dem Resonanzfrequenzbereich des Empfangsschwingkreises (SE) überlappt.
Anordnung nach einem der voranstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass zumindest eine der Kompensationsspulen (11, 12) und/oder zumindest eine Empfangsspule (10) durch zwei oder mehr Teilspulen gebildet ist, die miteinander elektrisch verschaltet sind.
Sensoreinrichtung (1) nach einem der voranstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass - die Sensoreinrichtung (1) zweikanalig ist, - die zwei Kompensationsspulen (11, 12) und die Empfangsspule (10) einen ersten Kanal der Sensoreinrichtung (1) bilden, - zwei weitere Kompensationsspulen (21, 22) und eine weitere Empfangsspule (20) einen zweiten Kanal der Sensoreinrichtung (1) bilden, - eine der zwei weiteren Kompensationsspulen (21, 22) vor und die andere hinter der Sendespule (30) angeordnet ist und - die Sendespule (30) zwischen den Empfangsspulen (10, 20) angeordnet ist.
Anordnung mit einer Schiene (40), insbesondere Eisenbahnschiene, dadurch gekennzeichnet, dass die Sensoreinrichtung (1) eine Sensoreinrichtung (1) nach einem der voranstehenden Ansprüche ist und die Sensoreinrichtung (1) derart an der Schiene (40) montiert ist, dass die Längsrichtung (L) der Sensoreinrichtung (1) der Schienenlängsrichtung entspricht.
Anordnung nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, dass die Empfangsspule (10) oder Empfangsspulen (10, 20) und die Sendespule (30) in derselben horizontalen Ebene liegen.
Anordnung nach einem der voranstehenden Ansprüche 9 bis 10, dadurch gekennzeichnet, dass die Kompensationsspulen (11, 12) in derselben horizontalen Ebene liegen.
Anordnung nach einem der voranstehenden Ansprüche 9 bis 11, dadurch gekennzeichnet, dass der Abstand der Kompensationsspulen (11, 12) vom Schienenkopf größer als der Abstand der Empfangsspule (10) oder Empfangsspulen (10, 20) vom Schienenkopf ist.
Anordnung nach einem der voranstehenden Ansprüche 9 bis 12, dadurch gekennzeichnet, dass die Kompensationsspulen (11, 12) in einer horizontalen Ebene (80) liegen, die tiefer liegt als die horizontale Ebene (90), in der die Empfangsspule (10) oder Empfangsspulen und die Sendespule (30) liegen.
Anordnung nach einem der voranstehenden Ansprüche 9 bis 13, dadurch gekennzeichnet, dass die Empfangsspule (10) oder Empfangsspulen und die Kompensationsspulen (11, 12) jeweils relativ zur Horizontalen bzw. deren Längsachsen (L10, L11, L21) relativ zur Vertikalen geneigt sind, wobei die Empfangsspule (10) oder Empfangsspulen dem Schienenkopf zugewandt sind und die Kompensationsspulen (11, 12) dem Schienenkopf abgewandt sind.