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Die Erfindung betrifft eine Anzeigevorrichtung zur Anzeige, insbesondere Warnung vor elektromagnetischen Feldern, aufweisend eine Detektionseinrichtung (DE) mit einer Antennenanordnung, die zur Detektion der elektromagnetischen Felder, vor der gewarnt werden soll, eingerichtet ist und aufweisend eine Ausgabevorrichtung mit mindestens einem Wandler zur Erzeugung eines Warnsignals. Außerdem betrifft die Erfindung ein Verfahren zum Warnen vor elektromagnetischen Feldern, die von der Balisenantenne eines Fahrzeugs ausgeht.
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Die Warnung von Personen bei Annäherung an die ein HF-Feld abstrahlende Einrichtung ist wegen der Einhaltung der vorgeschriebenen Grenzwerte für die elektromagnetischen Felder erforderlich, um gesundheitliche Gefahren zu vermeiden. Insbesondere für Wartungs-, Diagnose- oder Montagezwecke ist ein direkter Personenkontakt mit diesen Einrichtungen unumgänglich. Die nachfolgende Erfindung bezieht sich im Besonderen auf ein HF-Feld abstrahlende Balisenantennen, zum Beispiel ETCS-Antennen, (European Train Control System) eines Schienenfahrzeuges, ohne dass die Erfindung auf diese Anwendung beschränkt sein soll.
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ETCS-Fahrzeugantennen an Schienenfahrzeugen dienen zur absoluten Ortung sowie zur Datenübertragung zwischen Strecke und Schienenfahrzeug. Aus einer Eingangsleistung von bis zu 40W wird in der Fahrzeugantenne ein starkes elektromagnetisches Wechselfeld zur Energieversorgung von Balisen generiert. Der verwendete Frequenzbereich bei 27 MHz sind in unmittelbarer Nähe einer aktiven, das heißt eingeschalteten ETCS-Antenne für Personen gesundheitsschädlich. Ein Mindestabstand von 1 m sollte daher unbedingt eingehalten werden. Bei Wartungsarbeiten muss gewährleistet sein, dass die ETCS-Antenne zum Personenschutz abgeschaltet oder ein ausreichend großer Sicherheitsabsstand eingehalten wird.
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Aus der
WO 2014/124758 H1 ist ein Verfahren und eine Vorrichtung zur Warnung von Personen wie beispielsweise Servicepersonal im Nahbereich von Balisenantennen bekannt. Derartige Balisenantennen werden beispielsweise in Zügen verbaut, welche im Gleis verbaute Balisen aktivieren sollen. Als Beispiel hierfür können sogenannte Eurobalisen genannt werden, die im ETCS verwendet werden.
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Die Installation einer fest installierten Anzeigevorrichtung beispielsweise in einem Depot für Züge bedeutet einen zusätzlichen Aufwand. Als sicherheitsrelevante Einrichtung zum Schutz des Servicepersonals muss die Anzeigevorrichtung außerdem regelmäßig gewartet werden.
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Die Aufgabe der Erfindung besteht darin, eine Anzeigevorrichtung und ein Betriebsverfahren für diese anzugeben, welche/welches vergleichsweise zuverlässig funktioniert und einfach im Aufbau ist.
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Diese Aufgabe wird mit dem eingangs angegebenen Anspruchsgegenstand (Vorrichtung) erfindungsgemäß dadurch gelöst, dass die Antennenanordnung der Vorrichtung als Energieversorgung an die Ausgabevorrichtung angeschlossen ist. Damit die Antenne eine Energieversorgung gewährleisten kann, muss das nachzuweisende elektrische Feld ein elektrisches Wechselfeld sein. Dieses wird durch eine Wechselspannung vorzugsweise eine hochfrequente Wechselspannung erzeugt. Im Folgenden ist der Einfachheit halber allerdings nur von elektrischen Feldern die Rede, wobei elektromagnetische Wechselfelder damit gemeint sind.
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Ein Wandler zur Erzeugung eines Warnsignals im Sinne der Erfindung ist ein Wandler, der Energie, die ihm zur Verfügung gestellt wird, in ein Warnsignal umwandelt. Hierbei kann es sich beispielsweise um ein optisches Signal (erzeugt durch Leuchtdioden) oder ein akustisches Signal (erzeugt durch einen Lautsprecher) handeln.
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Dadurch, dass die Antennenanordnung der Anzeigevorrichtung die Energie für die Ausgabevorrichtung zur Verfügung stellt, kann das Ereignis, vor dem gewarnt werden soll - nämlich das Vorhandensein vonelektromagnetischer Felder - direkt zur Aktivierung der Anzeigevorrichtung genutzt werden. Hierdurch ist ein sehr einfacher Aufbau der Anzeigevorrichtung möglich. Die Anzeigevorrichtung braucht keine andere Energiequelle, da zum Beispiel das Telepowering-Signal, welches durch eine Balisenantenne abgestrahlt wird, ausreicht, um die Anzeigevorrichtung so lange mit Energie zu versorgen, wie ein Grund zur Warnung besteht. Mit anderen Worten wird die Anzeigevorrichtung automatisch aktiviert, wenn elektromagnetische Felder in einem für den Menschen schädlichen Maße vorhanden wird.
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Neben einem vorteilhafterweise einfachen Aufbau der Anzeigevorrichtung ist auch deren Zuverlässigkeit vergleichsweise hoch. Dadurch, dass das zu warnende Ereignis als Energieversorgung automatisch die Anzeigevorrichtung, konkret die Ausgabevorrichtung aktiviert, ist keine Auswertung eines Meßsignals oder dergleichen erforderlich. Die Anzeigevorrichtung kommt daher ohne einen Computer, Prozessor oder dergleichen zuzüglich der zugehörigen Software aus.
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Technisch ist diese „Warnanzeige“ relativ einfach und kostengünstig realisierbar. Hauptbestandteil ist beispielsweise ein auf die Frequenz des emittierten elektromagnetischen Feldes abgestimmter Schwingkreis, vorzugweise ein auf 27 MHz abgestimmter Schwingkreis, der die Energie eines elektromagnetischen Wechselfeldes, im besonderen Falle die Energie aus dem Telepowering-Signal einer Balisenantenne aufnehmen kann. Diese Energie kann dann einer einfachen Elektronik zugeführt werden, die beispielsweise für eine optische Warnung durch LEDs sorgt.
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Die äußere Form kann bei ETCS-Anwendungen der einer Balise ähneln, also eine flache, „plattenartige“ Geometrie aufweisen. Das ermöglicht zum einen eine gute Energieaufnahme, weil eine großflächige Spule mit entsprechend großem Querschnitt für eine gute elektromagnetische Durchdringung realisiert werden kann. Zum anderen ist dadurch eine einfache, robuste Handhabung durch das Werkstattpersonal gegeben.
Ähnlich einer Balise kann das Gerät sehr robust und wartungsfrei aufgebaut werden. Die wenigen, einfachen Komponenten ermöglichen zudem eine lange Lebensdauer.
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Die Anzeigevorrichtung benötigt außerdem keinen Energiespeicher, der regelmäßig aufgeladen oder gewartet werden müsste. Die Anzeigevorrichtung wird nämlich durch diejenigen elektromagnetischen Felder aktiviert, vor denen gewarnt werden muss. Dies erhöht vorteilhaft die Zuverlässigkeit. Da das von einer Balisenantenne abgestrahlte Telepowering-Signal europaweit einheitlich und herstellerübergreifend genormt ist, kann die Anzeigevorrichtung europaweit beispielsweise bei der Wartung von Zügen mit einer ETCS-Ausrüstung verwendet werden.
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Gemäß einer Ausgestaltung der Erfindung ist vorgesehen, dass die Antennenanordnung als einzige Energieversorgung an die Ausgabevorrichtung angeschlossen ist.
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Wenn die Antennenanordnung der Anzeigevorrichtung die einzige Energiequelle für die Anzeigevorrichtung darstellt, ist ausgeschlossen, dass die Anzeigevorrichtung ein Warnsignal abgibt, wenn kein elektromagnetisches Feld vorliegt. Eine Fehlfunktion im Sinne eines Fehlalarms wird somit funktionsbedingt ausgeschlossen. Dies trägt vorteilhaft zur Funktionszuverlässigkeit der Anzeigevorrichtung bei,
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Gemäß einer Ausgestaltung der Erfindung ist vorgesehen, dass die Ausgabevorrichtung eingerichtet ist, den Wandler zur Ausgabe des Warnsignals zu aktivieren, sobald eine Energieversorgung durch die Antennenanordnung stattfindet.
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Diese Ausgestaltung der Erfindung zielt auf eine weitere Erhöhung der Funktionszuverlässigkeit. Der Wandler wird automatisch zur Ausgabe des Warnsignals aktiviert, wenn dieser ohne eine Schaltvorrichtung direkt an die Antennenanordnung angeschlossen ist. Hierdurch kann vermieden werden, dass eine Schaltvorrichtung die Anzeigevorrichtung in einen abgeschalteten Zustand versetzt, in dem eine Energieversorgung durch die Antennenanordnung nicht angezeigt werden würde.
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Gemäß einer Ausgestaltung der Erfindung ist vorgesehen, dass die Ausgabevorrichtung eingerichtet ist, den Wandler zur Ausgabe des Warnsignals nur zu aktivieren, sobald eine Energieversorgung durch die Antennenanordnung einen vorgegebenen Schwellenwert überschreitet. Mit „vorgegeben“ ist im Sinne der Erfindung gemeint, dass der Schwellenwert durch eine technische Maßnahme vorgegeben wird, die diesen an die maximal erlaubte Belastung der Mitarbeiter durch das elektromagnetische Feld bestimmt wird. Allerdings hat die Anzeigevorrichtung immer einen prinzipbedingten minimalen Schwellwert, nämlich die Feldstärke bzw. Durchflutung, die erforderlich ist, um den Signalgeber zu aktivieren. Man kann den Schwellwert also nicht beliebig klein machen. Aber der Schwellenwert kann erhöht werden, wenn dies durch den vorgegebenen Einsatzzweck sinnvoll erscheint.
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Ein vorgegebener Schwellenwert für die Energieversorgung bewirkt, dass elektromagnetische Felder unterhalb dieses Schwellenwertes nicht durch ein Warnsignal angezeigt werden. Der Schwellenwert muss dabei so festgelegt werden, dass elektromagnetische Felder, die die Anzeigevorrichtung unterhalb dieses Schwellenwertes versorgen, nicht gesundheitsschädlich für das Wartungspersonal ist.
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Hierdurch wird vorteilhaft erreicht, dass die Arbeit des Wartungspersonals nicht durch Warnungen beeinträchtigt wird, für die es keinen Grund des Gesundheitsschutzes gibt. Außerdem wird sichergestellt, dass die Energieversorgung oberhalb des Schwellenwertes auch ausreicht, die Anzeigevorrichtung zuverlässig zu betreiben. Ansonsten könnte es vorkommen, dass beispielsweise Leuchtdioden nicht richtig leuchten oder die Anzeigevorrichtung in anderer Weise in ihrer Funktion beeinträchtigt ist.
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Gemäß einer Ausgestaltung der Erfindung ist vorgesehen, dass die Ausgabevorrichtung mit einem Überlastungsschutz ausgestattet ist.
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Ein Überlastungsschutz schützt die Anzeigevorrichtung vor Zerstörung, wenn die elektromagnetischen Felder, der die Anzeigevorrichtung ausgesetzt ist, zu hoch ist. Dies kann beispielsweise passieren, wenn die Anzeigevorrichtung zu nah an der Balisenantenne eines Schienenfahrzeugs platziert wird. Dies ist insbesondere deshalb von Vorteil, weil ein Ausfall der kompletten Warneinrichtung nicht auffallen würde. Vielmehr würde die Anzeigevorrichtung das Vorliegen elektromagnetischer Felder nicht mehr anzeigen.
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Gemäß einer Ausgestaltung der Erfindung ist vorgesehen, dass die Antennenanordnung eine Leiterschleife oder eine Spule aufweist.
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Mittels einer Leiterschleife oder Spule lässt sich die durch das elektromagnetische Feld eingeprägte Energie besonders gut in einen elektrischen Strom umwandeln. Dies wirkt sich positiv auf die Empfindlichkeit der Anzeigevorrichtung aus.
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Gemäß einer Ausgestaltung der Erfindung ist vorgesehen, dass die Antennenanordnung einen Kondensator aufweist, der mit der Leiterschleife oder Spule einen Schwingkreis bildet.
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Die Verwendung eines Schwingkreises verbessert die Energieaufnahme aus dem anzuzeigenden elektromagnetischem Feld. Durch eine optimale Anpassung des Schwingkreises auf die Frequenz des Feldes kann die Energie, die für die Signalgebung zur Verfügung steht, maximiert und dadurch die Signalwirkung verbessert werden. Der Schwingkreis ermöglicht außerdem, die Vorrichtung auf die selektive Anzeige bestimmter Frequenzen hin zu optimieren, was vorteilhaft ist, wenn Felder mehrerer Frequenzen gleichzeitig vorliegen.
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Gemäß einer Ausgestaltung der Erfindung ist vorgesehen, dass die Antennenanordnung derart als Energieversorgung an die Ausgabevorrichtung angeschlossen ist, dass ein erster Wandler und ein zweiter Wandler unabhängig voneinander zur Erzeugung des Warnsignals angesteuert werden.
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Die unabhängige Ansteuerung zweier Wandler sorgt vorteilhaft für Redundanz. Mit anderen Worten zeigt die Warneinrichtung immer noch ein Warnsignal an, wenn einer der beiden Wandler defekt ist. In diesem Falle wird das Warnsignal nur durch einen der beiden Wandler erzeugt.
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Die Tatsache, dass nur einer der beiden Wandler das Warnsignal erzeugt, wird auch durch das Servicepersonal wahrgenommen. Hierdurch fällt eine Fehlfunktion zu einem Zeitpunkt auf, zu dem die Funktion der Anzeigevorrichtung noch gewährleistet ist. Allerdings kann dies vorteilhaft zum Anlass genommen werden, die defekte Anzeigevorrichtung zu reparieren oder durch eine voll funktionsfähige Anzeigevorrichtung zu ersetzen, bevor ein Totalausfall zu einem Sicherheitsrisiko wird.
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Eine weitere Ausgestaltung der Erfindung ist auf einen vollredundanten Aufbau gerichtet, der zwei oder mehr unabhängige, eigenständige Anzeigevorrichtungen in einem gemeinsamen Gehäuse enthält. Eine derartige Ausgestaltung wird durch die Möglichkeit eines kompakten Aufbaus der zugehörigen Elektronikkomponenten begünstigt. Sofern der Aufbau Leiterschleifen zur Aufnahme der Feldenergie einsetzt, sind diverse Anordnungen der Leiterschleifen möglich (z. B. nebeneinander, übereinander, überlappend, ganz oder teilweise verflochten, gleichsinnig oder gegensinnig gerichtet).
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Gemäß einer Ausgestaltung der Erfindung ist vorgesehen, dass der Schwingkreis mit seiner Resonanzfrequenz auf eine Frequenz oder ein Frequenzband des zu detektierenden elektromagnetischen Feldes, insbesondere auf 27 MHz, abgestimmt ist.
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Bei der Frequenz von 27 MHz handelt es sich um diejenige Frequenz, die durch Balisenantennen für Eurobalisen genutzt wird. Eine Abstimmung der Resonanzfrequenz des Schwingkreises führt dazu, dass die Anzeigevorrichtung auf die erwarteten elektromagnetischen Felder vorteilhaft besonders empfindlich reagiert. Andererseits werden elektromagnetisches Wechselfelder anderer Frequenzen, die dem Wartungspersonal nicht angezeigt werden sollen, auch nicht oder nur in geringem Maße zu einer Aktivierung der Anzeigevorrichtung beitragen. Hierdurch steigt vorteilhaft die Funktionszuverlässigkeit.
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Gemäß einer Ausgestaltung der Erfindung ist vorgesehen, dass die Antennenanordnung mehrere Schwingkreise mit unterschiedlichen Resonanzfrequenzen aufweist.
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Hierdurch ist es möglich, dass die Anzeigevorrichtung parallel eine hohe Empfindlichkeit für mehrere Frequenzen elektromagnetischer Wechselfelder aufweist. Dies kann beispielsweise von Bedeutung sein, wenn eine Balisenantenne (oder anderen Antenne) in mehreren Frequenzen senden kann. Vorteilhaft braucht somit nur eine Anzeigevorrichtung verwendet zu werden, auch wenn vor mehreren kritischen Frequenzen elektromagnetischer Felder gewarnt werden soll.
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Gemäß einer Ausgestaltung der Erfindung ist vorgesehen, dass die Anzeigevorrichtung ein flaches Gehäuse mit einer Auflagefläche an einer der flachen Seiten aufweist.
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Das Gehäuse kann zum Beispiel plattenförmig, vorzugsweise mit Abschrägungen an den oberen Seitenkanten, ausgeführt sein. Somit lässt sich das Gehäuse vorteilhaft auf dem Boden platzieren und damit im typischen Empfangsbereich für Balisenantennen von Schienenfahrzeugen. In diesem Bereich erzeugen Balisenantennen die stärksten elektromagnetischen Felder, die auf diesem Wege einfach nachgewiesen werden können und eine genügende Energiedichte aufweisen, um die Anzeigevorrichtung zu aktivieren.
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Gemäß einer Ausgestaltung der Erfindung ist vorgesehen, dass der mindestens eine Wandler auf einer der Auflagefläche gegenüberliegenden flachen Seite des flachen Gehäuses liegt.
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Auf diesem Wege kann sichergestellt werden, dass der Wandler nicht versehentlich verdeckt ist. Die Abgabe des Warnsignals von der Oberseite des flachen Gehäuses aus ist gut zu erkennen, sodass das Warnsignal zuverlässig wahrgenommen werden kann. Gleichzeitig ist die Anzeigevorrichtung robust ausgeführt, da das Gehäuse kompakt ist und insbesondere, während es auf dem Boden liegt, auch durch das Servicepersonal betreten werden kann.
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Gemäß einer Ausgestaltung der Erfindung ist vorgesehen, dass der mindestens eine Wandler auf einer säulenartigen Verlängerung sitzt, wobei die Verlängerung auf einer der Auflagefläche gegenüberliegenden flachen Seite des flachen Gehäuses angebracht ist.
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Diese Ausführungsform des Gehäuses bewirkt, dass das Warnsignal in einer größeren Höhe abgegeben wird. Denn durch die säulenartige Verlängerung befindet sich der Wandler näher im Gesichtsfeld des Servicepersonals, wodurch das Warnsignal besser wahrgenommen werden kann.
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In Depots stehen Fahrzeug auch oft über einer begehbaren bzw. abdeckbaren Grube. Sollte die Grube offen sein, kann man schlicht keine Anzeigevorrichtung unter die Balisenantenne legen, weil es dann nichts zum Drauflegen gibt. Da ist dann kein Boden, sondern nur Grube. Hier hilft eine fahrzeugseitige Befestigung unter Zuhilfenahme der Befestigungsvorrichtung der Anzeigevorrichtung, beispielsweise durch Haken, Anhängen, Clipse oder Magnete. Alternativ oder ergänzend könnte man auch eine Befestigung auf einem langen Balken/Brett beschreiben, der/das quer über die offene Grube gelegt werden kann.
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Die Befestigungsvorrichtung sollte also eine Befestigung der Anzeigevorrichtung unterhalb einer Fahrzeugantenne ermöglichen. Hierdurch wird sichergestellt, dass auch Mitarbeiter, die in Gruben unterhalb von mit Fahrzeugantennen ausgestatteten Fahrzeugen arbeiten, zuverlässig vor einer aktivierten Fahrzeugantenne gewarnt werden können. Die Befestigungsvorrichtung kann beispielsweise derart ausgeführt sein, dass eine Anbringung unterhalb der Fahrzeugantenne in einem Abstand von nicht größer als 30 cm ermöglicht wird.
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Die genannte Aufgabe wird alternativ mit dem eingangs angegebenen Anspruchsgegenstand (Verfahren) erfindungsgemäß auch dadurch gelöst, dass eine Anzeigevorrichtung gemäß einem der voranstehenden Ansprüche im elektromagnetischen Einflussbereich der Balisenantenne platziert wird.
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Das Verfahren betrifft die Nutzung der vorstehend ausführlich beschriebenen Anzeigevorrichtung. Die im Zusammenhang mit der Anzeigevorrichtung erläuterten Vorteile gelten bei der Anwendung des Verfahrens daher gleichermaßen.
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Weitere Einzelheiten der Erfindung werden nachfolgend anhand der Zeichnung beschrieben. Gleiche oder sich entsprechende Zeichnungselemente sind jeweils mit den gleichen Bezugszeichen versehen und werden nur insoweit mehrfach erläutert, wie sich Unterschiede zwischen den einzelnen Figuren ergeben.
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Bei den im Folgenden erläuterten Ausführungsbeispielen handelt es sich um bevorzugte Ausführungsformen der Erfindung. Bei den Ausführungsbeispielen stellen die beschriebenen Komponenten der Ausführungsformen jeweils einzelne, unabhängig voneinander zu betrachtende Merkmale der Erfindung dar, welche die Erfindung jeweils auch unabhängig voneinander weiterbilden und damit auch einzeln oder in einer anderen als der gezeigten Kombination als Bestandteil der Erfindung anzusehen sind. Des Weiteren sind die beschriebenen Komponenten auch durch mit den vorstehend beschriebenen Merkmalen der Erfindung kombinierbar. Es zeigen
- 1 ein erstes Ausführungsbeispiel der erfindungsgemäßen Anzeigevorrichtung in dreidimensionaler Darstellung,
- 2 ein zweites Ausführungsbeispiel der erfindungsgemäßen Anzeigevorrichtung mit Verlängerung in dreidimensionaler Darstellung,
und
- 3 ein Schaltbild eines Ausführungsbeispiels der erfindungsgemäßen Vorrichtung.
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Eine Anzeigevorrichtung gemäß 1 weist ein flaches Gehäuse GH auf, welches eine Auflagefläche AF für einen nicht näher dargestellten Untergrund hat. Die gegenüberliegende Seite ist die Oberseite OS, welche mit vier Leuchtdioden LED1 ... LED4 versehen ist, welche ein optisches Warnsignal abgeben können. Außerdem ist ein Lautsprecher LSP angeordnet, welcher ein akustisches Warnsignal abgeben kann. Angedeutet, weil im Innern des Gehäuses verlegt, ist eine Antennenanordnung L1, die die durch die Auflagefläche AF definierte Grundfläche weitgehend ausschöpft.
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Das Gehäuse GH kann am Boden platziert werden - beispielsweise, ähnlich eines Balisengehäuses im Gleisbett, unterhalb eines Fahrzeugs, oder direkt neben dem Fahrzeug am Boden (nicht näher dargestellt). Damit eine Stolpergefahr möglichst minimiert wird, ist das Gehäuse GH rundherum mit einer Schräge SR versehen, sodass die Gefahr, an der durch die Oberseite gebildeten Außenkante hängen zu bleiben, verringert wird.
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Gemäß 2 ist eine ähnliche Anzeigevorrichtung dargestellt. Das Gehäuse GH weist allerdings eine tellerförmige oder scheibenförmige Gestalt auf, wobei die Antennenanordnung L1 in diesem Fall der Außenkante des Gehäuses GH folgt.
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Außerdem hat das Gehäuse GH eine Verlängerung VL, an dessen oberen Spitze Leuchtdioden LED1 und LED2 zur Abgabe eines Warnsignals angeordnet sind. Hierdurch wird das optische Signal in einer größeren Entfernung zum Boden abgegeben als dies bei einem Gehäuse gemäß 1 der Fall ist. Dies hat den Vorteil, dass das optische Warnsignal besser durch eine menschliche Servicekraft oder dergleichen wahrgenommen werden kann. Allerdings ist die Anzeigevorrichtung derart zu platzieren, dass eine möglichst geringe Stolpergefahr entsteht, beispielsweise direkt an der Außenseite eines zu wartenden Fahrzeugs.
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Die Anzeigevorrichtungen können durch eine Aktivierungsvorrichtung des Fahrzeugs aktiviert werden. Die Aktivierungsvorrichtung ist üblicherweise eine Balisenantenne, die ein Signal abgibt, dessen Energiedichte ausreicht, um eine Balise mit der zur Durchführung ihrer Funktion erforderlichen Energie zu versorgen. Diese Energie wird bei den erfindungsgemäßen Anzeigevorrichtungen gemäß 1 und 2 ebenfalls dazu verwendet, um diese zu aktivieren. Allerdings geben diese nach der Aktivierung über die LEDs bzw. den Lautsprechern LSP ein Warnsignal ab.
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In 3 ist eine Schaltung dargestellt, wie sie für die Anzeigevorrichtung realisiert sein kann. Diese Schaltung weist eine Detektionseinrichtung DE auf, die wesentliche Funktionselemente enthält, die auch in Balisen verbaut werden. Außerdem weist die Schaltung eine Ausgabevorrichtung AV auf, die zur Aktivierung von Ausgabegeräten wie den genannten LEDs und Lautsprechern dienen.
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Die Anzeigevorrichtung dient, wie bereits erwähnt, zur Indikation einer eingeschalteten Sende-Antenne, die in gleisgeführten Fahrzeugen beispielsweise zur Aktivierung von Balisen verwendet werden. Sie arbeitet autark und benötigt insbesondere keine Stromversorgung. Die zum Betrieb benötigte Energie wird dem Feld der Sendeantenne entzogen.
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Die Schaltung unterteilt sich in sechs Funktionsblöcke
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- • Entkopplung EK
- • Gleichrichtung GR
- • Siebung und Glättung SG
- • Stabilisierung STB
- • Blinkschaltung BS1, BS2
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Der Aufbau kann zum Beispiel mit SMD Bauteilen auf kleiner Fläche mit kurzen Verbindungsleitungen realisiert werden. Bei den Bauteilen handelt es sich um Standardbauteile. Die Antennenanordnung, bestehend aus der Spule L1, hat ein bis zwei Windungen und beispielsweise einen Durchmesser von 100mm aus 0,25mm Cull Draht. Der Schwingkreis ist beispielsweise auf 27 MHz abgeglichen.
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Für die LEDs (LED1 ... LED4), die als Wandler zum Einsatz kommen, können LOW Current Typen verwendet werden, um benötigte Leistung möglichst gering zu halten. Unter Berücksichtigung des verwendeten Typs wurden die Widerstände R2, R5, R6, R9 angepasst.
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Der Resonanzkreis RK bildet die eigentliche Energieversorgung der Anzeigevorrichtung. Die Antennenanordnung L1 empfängt das Tele-Powering-Signal, welches beispielsweise von der Balisenantenne eines Fahrzeugs ausgehen kann. Der Schwingkreis kann überdies durch einen ersten Widerstand R1 und einen ersten Kondensator C1 gebildet werden. Diese drei Bauteile gewährleisten, dass der Resonanzkreiskreis nach seiner Aktivierung ausschwingt.
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An den Resonanzkreis ist beidseitig des ersten Kondensators C1 eine Entkopplung, aufweisend einen zweiten Kondensator C2, einen ersten SMD-Ferrit Z1 und einen zweiten SMD-Ferrit Z2 angebunden, welche eine Abstrahlung von Oberschwingungen verhindern soll, die durch die Gleichrichterdioden D1, D2 in der Gleichrichtung GR erzeugt werden. Hierzu ist auch die Siebung und Glättung SG, aufweisend einen dritten SMD-Ferrit Z3, einen dritten Kondensator C3 und einen vierten Kondensator C4 zuständig. In einer sich anschließenden Stabilisierung STB ist eine Zehnerdiode D3 verbaut, die aufgrund ihrer Durchbruchspannung verhindert, dass Anregungen des Resonanzkreises unterhalb einer bestimmten Eingangsleistung zur Ausgabe eines Warnsignals führen.
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Die Ausgabevorrichtung AV besteht aus einer ersten Blinkschaltung BS1 und einer zweiten Blinkschaltung BS2 (ein Lautsprecher ist nicht dargestellt, könnte allerdings ebenfalls angeschlossen werden). Die erste Blinkschaltung BS1 und die zweite Blinkschaltung BS2 sind parallelgeschaltet, sodass Redundanz entsteht. Fällt eine der beiden Blinkschaltungen aus, wird immer noch ein Warnsignal generiert, wenn auch nur durch die Hälfte der Leuchtdioden. Dies fällt auch sofort auf, sodass die Anzeigevorrichtung vor dem Ausfall der noch funktionierenden Blinkschaltung repariert oder ausgewechselt werden kann.
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Die Blinkschaltungen sind äquivalent aufgebaut. Daher wird deren Funktionsweise anhand der ersten Blinkschaltung erläutert (Die Bezugszeichen der zweiten Blinkschaltung BS2 sind jeweils in Klammern genannt). Die Leuchtdioden LED3, LED4 (LED1, LED2) leuchten jeweils abwechselnd, was durch die Transistoren T3, T4 (T1, T2) erreicht wird. Die Basis der Transistoren T3, T4 (T1, T2) ist jeweils an Kondensatoren C7, C8 (C5, C6) angeschlossen, die bei Aktivierung der jeweils anderen Leuchtdioden LED3, LED4 (LED1, LED2) aufgeladen werden. Sobald der Kondensator genügend aufgeladen ist, schaltet der Transistor T3, T4 (T1 ,T2) und die mit diesem verbundene Leuchtdiode LED3, LED4 (LED1, LED2) beginnt zu leuchten, während die andere abschaltet. Die Blinkfrequenz wird durch die Widerstände R7, R8 (R3, R4) eingestellt.
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Bezugszeichenliste
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- DE
- Detektionseinrichtung
- AV
- Ausgabevorrichtung
- RK
- Resonanzkreis (L1, R1, C1)
- EK
- Entkopplung (Z1, C2, Z2)
- GR
- Gleichrichtung (D1, D2)
- SG
- Siebung und Glättung (C3, Z3, C4)
- STB
- Stabilisierung (D3)
- BS1 ... BS2
- Blinkschaltung (astabile Kippstufe)
- GH
- Gehäuse
- SR
- Schräge
- VL
- Verlängerung
- AF
- Auflagefläche
- OS
- Oberseite
- L1
- Antennenanordnung
- R1 ... R7
- Widerstand
- C1 ... C8
- Kondensator
- D1 ... D3
- Diode
- T1 ... T4
- Transistor
- LED1 ... LED4
- Leuchtdiode
- LSP
- Lautsprecher
- Z1 ... Z3
- SMD-Ferrit
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur
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