DE1152742B - Arrangement for the inductive transmission of messages using induction loops - Google Patents

Arrangement for the inductive transmission of messages using induction loops

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DE1152742B
DE1152742B DES78847A DES0078847A DE1152742B DE 1152742 B DE1152742 B DE 1152742B DE S78847 A DES78847 A DE S78847A DE S0078847 A DES0078847 A DE S0078847A DE 1152742 B DE1152742 B DE 1152742B
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Dipl-Ing Alfred Krumpe
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    • H04B—TRANSMISSION
    • H04B5/00—Near-field transmission systems, e.g. inductive or capacitive transmission systems
    • H04B5/20—Near-field transmission systems, e.g. inductive or capacitive transmission systems characterised by the transmission technique; characterised by the transmission medium
    • H04B5/24—Inductive coupling

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  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Computer Networks & Wireless Communication (AREA)
  • Signal Processing (AREA)
  • Near-Field Transmission Systems (AREA)

Description

Die Erfindung bezieht sich auf eine Anordnung zur induktiven Übertragung von Nachrichten zwischen einer ortsfesten Hauptstation und mindestens einer Unterstation, die auf einer vorzugsweise durch Führungsmittel vorbestimmten Bahn ortsbeweglich ist, unter Verwendung von den Stationen zugeordneten Induktionsschleifen.The invention relates to an arrangement for the inductive transmission of messages between a fixed main station and at least one substation, which is preferably carried out on a Guide means predetermined path is movable, using assigned to the stations Induction loops.

Es ist bekannt, Nachrichten mit Hilfe von Induktionsschleifen, die auch als Koppelschleifen bezeichnet werden, zu übertragen, wobei beispielsweise von *° einer ortsfesten Sendestation aus Nachrichten an eine oder mehrere bewegliche Empfangsstationen gegeben werden. Meist wird für diese Art der Nachrichtenübermittlung eine hochfrequente Trägerwelle benutzt, die allerdings neben dem größeren apparativen Aufwand den weiteren Nachteil besitzt, daß dabei eine wegabhängige Dämpfung auftritt, die sich relativ schwierig kompensieren läßt. Aus diesem Grund ist auch schon versucht worden, Systeme dieser Art aufzubauen, die auf der Basis einer niederfrequenten Breitbandübertragung arbeiten. Dies setzt jedoch voraus, daß das Verhältnis von Nutzspannung zu Störspannung möglichst groß ist.It is known to send messages with the help of induction loops, which are also referred to as coupling loops, to be transmitted, for example from * ° given to a stationary transmitting station from messages to one or more mobile receiving stations will. Usually a high-frequency carrier wave is used for this type of message transmission, which, however, in addition to the greater expenditure on equipment, has the further disadvantage that a path-dependent damping occurs, which is relatively difficult to compensate. This is why Attempts have also been made to build systems of this type, which are based on a low-frequency Broadband transmission work. However, this assumes that the ratio of useful voltage to Interference voltage is as large as possible.

Auf die Induktionsschleifen einwirkende Störspannungen können vor allem durch in der Nähe der Induktionsschleifen befindliche elektrische Maschinen entstehen. Ebenso können aber Störfelder dadurch auftreten, daß Einstrahlungen von engbenachbarten induktiven Übertragungsanlagen dieser Art erfolgen. Um derartige Einstrahlungen in der Wirkung auf die Übertragungssysteme weitgehend auszuschalten, ist es bekannt, die Leitung der ortsfesten Induktionsschleife in regelmäßigen Abständen zu kreuzen. Diese Maßnahme ist jedoch nur dann wirksam, wenn es sich bei der Störungsquelle beispielsweise um eine längs der gesamten Induktionsschleife verlaufende Leitung, beispielsweise Starkstromleitung, handelt. Nur dann kompensieren sich nämlich die in den durch die Kreuzungsstellen gebildeten Teilschleifen auftretenden Störspannungen. Ist eine Störspannung nämlich nur an einer bestimmten Stelle der Induktionsschleife bzw. an einem bestimmten Abschnitt wirksam, so ist naturgemäß eine Kompensation nicht möglich. Ein Nachteil derartiger Kreuzungsstellen ist aber auch die Tatsache, daß beim Passieren dieser Kreuzungsstellen die Induktionsschleife der beweglichen Station an einer bestimmten Stelle keine Nutzspannung erhält. Dadurch treten, wenn keine besonderen Gegenmaßnahmen ergriffen werden, für die bewegliche Station sogenannte Nullstellen auf, die eine elektrische Nachrichtenübertragung an diesen Stellen unterbinden. Sollen daher solche Übertragungs-Anordnung zur induktiven ÜbertragungInterference voltages acting on the induction loops can mainly be caused by in the vicinity of the Electrical machines located in induction loops are created. However, interference fields can also be caused by this occur that radiation occurs from closely neighboring inductive transmission systems of this type. In order to largely eliminate the effects of such radiation on the transmission systems it is known to cross the line of the fixed induction loop at regular intervals. These However, the measure is only effective if the source of the fault is, for example, a along the entire induction loop running line, for example power line, acts. Only then do the partial loops formed by the intersection points compensate each other occurring interference voltages. This is because interference voltage only occurs at a certain point on the induction loop or effective at a certain section, a compensation is of course not possible. A disadvantage of such intersections is also the fact that when you pass them Crossing points the induction loop of the moving station at a certain point no useful voltage receives. This will occur if no special countermeasures are taken for the moving station so-called zero points, which an electrical message transmission at these points prevent. Should therefore such a transmission arrangement for inductive transmission

von Nachrichten unter Verwendungof messages using

von Induktionsschleifenof induction loops

Anmelder:
Siemens & Halske Aktiengesellschaft,Applicant:
Siemens & Halske Aktiengesellschaft,

Berlin und München,
München 2, Wittelsbacherplatz 2Berlin and Munich,
Munich 2, Wittelsbacherplatz 2

Dipl.-Ing. Alfred Krampe, München,
ist als Erfinder genannt wordenDipl.-Ing. Alfred Krampe, Munich,
has been named as the inventor

systeme für Anlagen benutzt werden, bei denen eine bestimmte Sicherheit der Übertragung im Vordergrand steht, so müssen solche Maßnahmen ausscheiden. systems are used for systems in which a certain security of the transmission in the foreground such measures must be ruled out.

Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, für eine Anordnung zur induktiven Übertragung von Nachrichten der eingangs näher bezeichneten Art unter Verwendung von den Stationen zugeordneten Induktionsschleifen eine Anordnung zu schaffen, bei der die auftretenden Störspannungen, auch wenn sie nur an örtlich begrenzten Stellen der Induktionsschleife auftreten, weitgehend kompensiert werden können.The invention is therefore based on the object for an arrangement for the inductive transmission of Messages of the type specified in the introduction using assigned to the stations Induction loops create an arrangement in which the interference voltages that occur, even if they occur only at localized points of the induction loop, are largely compensated can.

Dies wird erfindüngsgemäß dadurch erreicht, daß zur Ausschaltung von in das induktive Übertragungssystem eingekoppelten Störspannungen die Induktionsschleifen der Stationen in je zwei Hälften aufgeteilt und derart gegeneinander geschaltet sind, daß sich die Nutzspannung der beiden Schleifenhälften für die Nachrichtenübertragung addiert, während sich die auf beide Schleifenhälften wirksamen Störspannungen subtrahieren und damit eine Kompensation dieser Störspanriungen bewirken.This is achieved according to the invention in that to switch off in the inductive transmission system Coupled interference voltages split the induction loops of the stations into two halves and are connected to each other in such a way that the useful voltage of the two loop halves for the message transmission added, while the interference voltages effective on both loop halves subtract and thus compensate for these interference voltages.

Da ein auftretendes homogenes Störfeld auf beide Schleifenhälften in gleicher Richtung einwirkt, so tritt durch die Gegeneinanderschaltung der Schleifenhälften eine Kompensation der auftretenden magnetischen und elektrischen Störfelder ein, und am Ausgang der Induktionsschleifen ist dann keine Störspannung mehr meßbar. Dabei werden nicht nur solche Störspannungen beseitigt, die insbesondere von elektrischen Maschinen herrühren, sondern auch solche,Since a homogeneous interference field that occurs acts on both halves of the loop in the same direction, so the opposing connection of the loop halves compensates for the magnetic that occur and electrical interference fields, and there is then no interference voltage at the output of the induction loops more measurable. This not only eliminates interference voltages, especially electrical ones Machines, but also those

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Claims (4)

die von induktiven Übertragungssystemen stammen. Es ist daher bei der Anwendung der erfindungsgemäßen Maßnahmen möglich, mehrere induktive Übertragungssysteme dieser Art auf engem Raum zu betreiben, ohne daß eine gegenseitige störende Beeinfassung auftritt. Für die Schaltung der beiden Schleifenhälften jeder Induktionsschleife besteht sowohl die Möglichkeit, diese in Serie oder parallel zu betreiben. Eine bevorzugte Ausführungsform der Erfindung sieht jedoch vor, zum Erreichen eines günstigen Übertragungsfaktors bei der ortsfest verlegten größeren Induktionsschleife die Schleifenhälften parallel zu schalten, während die Schleifenhälften der beweglichen Station in Serie liegen. Damit können die Selbstinduktivitäten der induktiv gekoppelten Induktionsschleifen auf einfache Weise einander angepaßt werden, was insbesondere für einen wechselseitigen Betrieb der sowohl als Sender als auch Empfänger verwendbaren Stationen besondere Bedeutung besitzt. Weitere Einzelheiten der Erfindung ergeben sich aus nachfolgender Beschreibung eines Ausführungsbeispiels, wobei Fig. 1 schematisch eine Anordnung zur Nachrichtenübertragung mit Induktionsschleife in der bisher bekannten Ausführungsform zeigt, während Fig. 2 eine schematische Darstellung der Anordnung zur induktiven Nachrichtenübermittlung nach der Erfindung wiedergibt. In Fig. 1 ist die bekannte Anordnung und Schalrung dargestellt. In dieser ist mit ftl die ortsfeste Station bezeichnet, die wahlweise als Sender 5 oder Empfänger E betrieben werden kann, wobei für die Übertragung der Nachrichten zu einer auf einer vorbestimmten Bahn beweglichen Unterstation ft 2 die Leiterschleif en L1 und L 2 dienen. Durch die induktive Kopplung dieser Leiterschleifen ist es möglich, von der ortsfesten Station ftl zur beweglichen Station Λ 2 Nachrichten zu senden bzw. die von der beweglichen Station Λ 2 gesendeten Nachrichten in der ortsfesten Station StI zu empfangen. Sind mehrere Unterstationen vorhanden, so treten diese gleichberechtigt neben die Station Λ 2. Störspannungen von elektrischen Maschinen oder in der Nähe arbeitenden ähnlichen Übertragungsanlagen können bei der in Fig. 1 gezeigten Anordnung das Verhältnis zwischen Nutz- und Störpegel derart verschlechtem, daß entweder eine Nachrichtenübermittlung unmöglich wird oder für den Sendebetrieb zu hohe Energien aufgewendet werden müssen. Außerdem verbietet sich bei einem ungünstigen Nutz-Stör-Verhältnis die sonst sehr zweckmäßige niederfrequente Breitbandübertragung, die vielfach angestrebt wird. Bei bekannten Anlagen dieser Art muß jedoch, um die Wirkung derartiger Störungen auszuschalten, für die induktive Nachrichtenübermittlung eine hochfrequente Trägerwelle benutzt werden, die aber auf der Sende- und Empfangsseite einen erhöhten apparativen Aufwand erfordert. In Fig. 2 ist ein Ausführungsbeispiel der Erfindung schematisch dargestellt. Die ortsfeste Station ist hier ebenfalls wieder mit StI bezeichnet, während die auf einer vorbestimmten Bahn bewegliche Station das Bezugszeichen St 2 trägt. Der ortsfesten Station ft I ist auch hier eine InduktionsschleifeLl zugeordnet, die hier aber im Gegensatz zu der in Fig. 1 gezeigten einfachen Ringleitung aus einer Doppelschleife besteht, die durch die beiden Schleifenhälften gebildet wird. Diese Schleifenhälften sind bei der ortsfesten Induktionsschleife parallel geschaltet, während sie bei der der beweglichen Station St 2 zugeordneten Induktionsschleife L 2 in Serie liegen. In beiden Fällen wird aber durch die Gegeneinanderschaltung der beiden Schleifenhälften erreicht, daß die eine Schleifenhälfte beider Induktionsschleifen positiv, die andere Schleifenhälfte dagegen negativ durchflutet wird. Dadurch summieren sich die induzierten Nutzspannungen bzw. Nutzströme beider Schleifenhälften. Dagegen durchflutet ein auftretendes Störfeld beide Schleifenhälften in gleicher Richtung, so daß sich die induzierten Spannungen aufheben. Durch die Tatsache, daß die der ortsfesten Station ftl zugeordneten Schleifenhälften der Induktionsschleife L1 parallel geschaltet und die der beweglichen Station St 2 zugeordneten Schleifenhälften der Induktionsschleife L 2 in Serie geschaltet sind, ergibt sich eine optimale Energieübertragung auch bei einem wechselseitigen Betrieb. Aus der Fig. 2 geht ferner hervor, daß bei einer entlang der durch Führungsmittel vorbestimmten Bahn eintretenden Stellungsänderung der beweglichen Unterstation ft 2 der Kopplungsfaktor zwischen der dadurch bewegten Induktionsschleife L 2 und der ortsfesten Induktionsschleife L1 innerhalb des vorgesehenen Arbeitsbereiches sich nicht verändert und daher auch die induzierte Spannung (Nutzspannung) konstant bleibt. Hinsichtlich der gegenseitigen Störbeeinflussung derartiger induktiver Nachrichtenübermittlungssysteme sei noch bemerkt, daß eine Fernstrahlung des Nutzsignals nur gering ist, da das magnetische Nutzfeld der Induktionsschleife durch die bereits erwähnte verschiedene Durchflutung der Schleifenhälften sich in größerer Entfernung aufhebt. Durch die erfindungsgemäße Anordnung wird insgesamt ein Optimum hinsichtlich des erreichbaren Kopplungsfaktors und ein Minimum an Pegelschwankungen bei Stellungsänderungen der Induktionsschleifen zueinander erreicht. Pa τ entanspr ü c η t:that come from inductive transmission systems. When the measures according to the invention are applied, it is therefore possible to operate a plurality of inductive transmission systems of this type in a confined space without mutual interference occurring. For the connection of the two loop halves of each induction loop, it is possible to operate them in series or in parallel. A preferred embodiment of the invention provides, however, to connect the loop halves in parallel, while the loop halves of the movable station are in series, in order to achieve a favorable transfer factor in the stationary larger induction loop. In this way, the self-inductances of the inductively coupled induction loops can be adapted to one another in a simple manner, which is particularly important for the mutual operation of the stations that can be used both as transmitters and receivers. Further details of the invention emerge from the following description of an exemplary embodiment, FIG. 1 schematically showing an arrangement for message transmission with an induction loop in the previously known embodiment, while FIG. 2 shows a schematic representation of the arrangement for inductive message transmission according to the invention. In Fig. 1, the known arrangement and switching is shown. In this, the stationary station is designated by ftl, which can be operated either as transmitter 5 or receiver E, the conductor loops L1 and L 2 serving for the transmission of the messages to a substation ft 2 movable on a predetermined path. The inductive coupling of these conductor loops makes it possible to send messages from the fixed station ftl to the movable station Λ 2 or to receive the messages sent by the movable station Λ 2 in the fixed station StI. If there are several substations, they are equally important next to station Λ 2. Interference voltages from electrical machines or similar transmission systems working in the vicinity can, in the arrangement shown in FIG or too high energies have to be used for transmission. In addition, in the case of an unfavorable useful-interference ratio, the otherwise very useful low-frequency broadband transmission, which is often sought after, is prohibited. In known systems of this type, however, in order to eliminate the effect of such disturbances, a high-frequency carrier wave must be used for the inductive transmission of messages, which, however, requires an increased outlay in terms of equipment on the sending and receiving side. In Fig. 2, an embodiment of the invention is shown schematically. The stationary station is here again designated by StI, while the station that is movable on a predetermined path bears the reference character St 2. The stationary station ft I is also assigned an induction loop L1, which, however, in contrast to the simple ring line shown in FIG. 1, consists of a double loop which is formed by the two loop halves. These loop halves are connected in parallel with the stationary induction loop, while they are in series with the induction loop L 2 assigned to the moving station St 2. In both cases, however, the opposing connection of the two loop halves ensures that one loop half of both induction loops is flooded positively, while the other loop half is flooded negatively. As a result, the induced useful voltages or useful currents of both loop halves add up. In contrast, an interference field that occurs flows through both loop halves in the same direction, so that the induced voltages cancel each other out. Due to the fact that the loop halves of the induction loop L1 assigned to the stationary station ftl are connected in parallel and the loop halves of the induction loop L 2 assigned to the movable station St 2 are connected in series, an optimal energy transfer results even with reciprocal operation. From Fig. 2 it can also be seen that in the case of a change in position of the movable substation ft 2 occurring along the path predetermined by guide means, the coupling factor between the induction loop L 2 moved thereby and the stationary induction loop L1 does not change within the intended working area and therefore also the induced voltage (useful voltage) remains constant. With regard to the mutual interference of such inductive communication systems, it should also be noted that long-range radiation of the useful signal is only slight, since the useful magnetic field of the induction loop is canceled out at a greater distance due to the already mentioned different flooding of the loop halves. The arrangement according to the invention achieves an overall optimum with regard to the coupling factor that can be achieved and a minimum of level fluctuations when the position of the induction loops changes in relation to one another. Pa τ entanspr ü c η t: 1. Anordnung zur induktiven Übertragung von Nachrichten zwischen einer ortsfesten Hauptstation und mindestens einer Unterstation, die auf einer vorzugsweise durch Führungsmittel vorbestimmten Bahn beweglich ist, unter Verwendung von den Stationen zugeordneten Induktionsschleifen, dadurch gekennzeichnet, daß zur Ausschaltung von in das induktive Übertragungssystem eingekoppelten Störspannungen die Induktionsschleifen der Stationen in je zwei Hälften aufgeteilt und derart gegeneinander geschaltet sind, daß sich die Nutzspannung der beiden Schleifenhälften für die Nachrichtenübertragung addiert, während sich die auf beide Schleifenhälften wirksamen Störspannungen subtrahieren und damit eine Kompensation dieser Störspannungen bewirken.1. An arrangement for the inductive transmission of messages between a stationary main station and at least one substation, which is movable on a path preferably predetermined by guide means, using induction loops assigned to the stations, characterized in that the interference voltages coupled into the inductive transmission system are eliminated Induction loops of the stations are divided into two halves and switched against each other in such a way that the useful voltage of the two loop halves for the transmission of messages is added, while the interference voltages effective on both loop halves are subtracted and thus compensate for these interference voltages. 2. Anordnung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die sich hinsichtlich der Störspannungen kompensierenden Schleifenhälften entweder in Serie oder parallel geschaltet sind.2. Arrangement according to claim 1, characterized in that the interference voltages compensating loop halves are connected either in series or in parallel. 3. Anordnung nach Anspruch 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, daß zum Erreichen eines günstigen Übertragungsfaktors bei der ortsfest verleg-3. Arrangement according to claim 1 and 2, characterized in that to achieve a favorable Transfer factor for the fixed laying ten größeren Induktionsschleife (L 1) die Schleifenhälften parallel geschaltet sind, während die Schleifenhälften (L 2) der beweglichen Station (St 2) in Serie liegen (Fig. 2).th larger induction loop (L 1) the loop halves are connected in parallel, while the loop halves (L 2) of the movable station (St 2) are in series (Fig. 2). 4. Anordnung nach Anspruch 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Hauptstation (StI) und die Unterstation(en) (St 2) wechselseitig als Sender und Empfänger arbeiten.4. Arrangement according to claim 1 to 3, characterized in that the main station (StI) and the substation (s) (St 2) work alternately as a transmitter and receiver. In Betracht gezogene Druckschriften: Deutsche Gebrauchsmuster Nr. 1 652 034, 726 370.Considered publications: German utility model No. 1 652 034, 726 370. Hierzu 1 Blatt Zeichnungen1 sheet of drawings
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