DE1255776B - UEberwachungseinrichtung fuer die Funktionsfaehigkeit von Hallgeneratoren - Google Patents

Description

BUNDESREPUBLIK DEUTSCHLAND

DEUTSCHES

PATENTAMT

AUSLEGESCHRIFT

Int. Cl.:

HOIc

GOIr
Deutsche Kl.: 21 c - 54/05

Nummer: 1255 776

Aktenzeichen: S 89899 VIII b/21 c

Anmeldetag: 6. März 1964

Auslegetag: 7. Dezember 1967

Der Hallgenerator hat sich in steigendem Maße zur Messung und zur Multiplikation elektrischer und magnetischer Größen durchgesetzt. Charakteristisch ist für ihn, daß er das Produkt zweier Eingangsgrößen bildet. Bei der Verwendung als Meßglied hält man die eine Eingangsgröße, meist einen elektrischen Strom, konstant, so daß die Ausgangsgröße demnach proportional der anderen Eingangsgröße ist, deren Wert gemessen werden soll.

Die eindeutige Zuordnung zwischen der zu messenden Größe und der Ausgangsspannung des Hallgenerators gilt jedoch nur so lange, wie die Bedingung der Konstanthaltung der anderen Eingangsgröße erfüllt ist. Fällt diese konstante Eingangsgröße durch eine Störung aus, beispielsweise durch eine ungewollte Unterbrechung ihrer Zuleitung zu dem Hallgenerator, so erscheint am Ausgang des Hallgenerators keine Ausgangsgröße, obwohl die zu messende Größe dabei durchaus nicht den Wert Null zu haben braucht. In Überwachungseinrichtung für die
Funktionsfähigkeit von Hallgeneratoren

Anmelder:

Siemens Aktiengesellschaft, Berlin und München, Erlangen, Werner-von-Siemens-Str. 50

Als Erfinder benannt:
Dipl.-Phys. Dr. Friedrich Kuhrt, Nürnberg;
Dipl.-Ing. Friedrich Löblein, Frauenaurach;
AIfons Wolf el, Forchheim

erfolgen. Besonders bei Sicherheits- und Überwachungseinrichtungen könnte sich eine derartig gestörte Funktionsweise des Hallgenerators verhängnisvoll auswirken.

Aufgabe der Erfindung ist es, bei Hallgeneratoren ein Kriterium für deren einwandfreies Arbeiten zu schaffen. Die Erfindung betrifft eine Anordnung für Hallgeneratoren, die von zwei Eingangsgrößen ge-

bei sich die Hallsonde zwischen einer Platte und einem Ende eines Ferritsteges befindet, an dessen anderem Ende gegebenenfalls die zweite Platte anliegt. Der den Fällen, wo der als Meßglied verwendete Hall- ao Ferritsteg dient in erster Linie zur Flußführung des generator Teil einer Steuerkette oder eines Regel- Magnetfeldes durch die Hallsonde. Eine vorteilhafte kreises ist und seinerseits dazu bestimmt ist, in Ab- Weiterbildung der Erfindung besteht darin, die Prüfhängigkeit von der durch ihn ermittelten Meßgröße spule auf den Ferritsteg zu wickeln,
gewisse Maßnahmen einzuleiten, würde bei Störungen Ein bevorzugtes Anwendungsgebiet der Erfindung

der obengenannten Art die dem Wert Null der zu as besteht bei den sogenannten weg- oder geschwinmessenden Eingangsgröße zugeordnete Maßnahme digkeitsabhängigen Sicherheitsfahrschaltungen von

Schienenfahrzeugen. Zweck derartiger Einrichtungen ist es, den Zugführer in einem bestimmten, von der Geschwindigkeit oder dem zurückgelegten Weg des Fahrzeuges bestimmten Rhythmus zu veranlassen, eine bestimmte Schalthandlung vorzunehmen, beispielsweise Signalgabe durch Betätigen eines Druckknopfes, um so laufend seine bewußte Anwesenheit unter Beweis zu stellen. Es soll dadurch verhindert

speist werden, von denen die eine konstant gehalten 35 werden, daß ein durch Nachlässigkeit, Unwohlsein wird, während der Wert der anderen gemessen werden oder Ohnmacht des Zugführers führerlos gewordener soll. Die Erfindung ist gekennzeichnet durch eine Triebwagen in Fahrt bleibt. Zur Bestimmung der Überwachungseinrichtung für die Funktionsfähigkeit Geschwindigkeit oder des Weges lassen sich Halides Hallgenerators, bestehend aus einer mit Wechsel- generatoren verwenden, welche an einem Achslager spannung bestimmter Frequenz gespeisten Prüfspule, 40 des Triebwagens angebracht sind und die von einer die zusätzlich zum von der Meßgröße herrührenden mit der entsprechenden Achse gekuppelten, an sich

bekannten Magnetscheibe wechselweise magnetisiert werden. Am Ausgang des Hallgenerators entsteht dann eine Spannung, deren Frequenz der Triebwagengeschwindigkeit proportional ist und die in der Sicherheitsfahrschaltung ausgewertet wird. Die Meßfrequenz Null kann im ungestörten Betriebsfall des Hallgenerators als Kriterium für den Wagenstillstand angesehen werden, womit dann folgerichtig die Sicherheitsfahrschaltung außer Betrieb gesetzt ist, um den Zugführer nicht unnötigerweise zum Auslösen der obenerwähnten Schalthandlung zu zwingen. Tritt da-

709 707/446

Magnetfeld ein die Hallsonde vorzugsweise senkrecht durchsetzendes Wechselfeld erzeugt, und durch eine Frequenzweiche, welche aus der erzeugten Hallspannung die Prüfspannung heraussiebt.

Die Anbringung der Prüfspule ist an sich beliebig, sofern durch sie nur ein die Hallsonde durchsetzendes Magnetfeld erreicht wird. Sie kann daher innerhalb oder außerhalb des Hallgenerators angeordnet sein.

Es sind Hallgeneratoren bekannt, deren magnetischer Kreis eine oder zwei Ferritplatten enthält, wo-

Claims (1)

1. 3 4

   gegen eine Störung in der Funktionsweise des Hall- zeichneten Klemme eine Spannung erscheint, die als generators ein, beispielsweise durch Drahtbruch Kriterium für das einwandfreie Arbeiten des HaM-seiner Zuleitungen, so kann die Ausgangsspannung generators gewertet werden kann. Sobald die Spandes Hallgenerators und damit die erwähnte Meß- nung an der Klemme P verschwindet, so ist dies ein frequenz auch bei fahrendem Triebwagen zu Null 5 Zeichen dafür, daß die Zuleitung zu einer der Klemwerden, so daß die Sicherheitsfahrschaltung auch in men 1 bis 6 unterbrochen ist. Die Auswertung eines diesem Fall außer Betrieb gesetzt ist. Die Gefahr des an der Klemme M erscheinenden Meßsignals, insbe-Drahtbruches ist bei der beschriebenen Anordnung sondere eines Nullsignals, ist nur bei funktionstüchdes Hallgenerators deshalb gegeben, weil der auf dem tigern Hallgenerator sinnvoll, d. h. wenn gleichzeitig ungefederten Achslager befestigte Hallgenerator be- ίο auch an der Klemme P ein Signal ansteht,
   trächtlichen mechanischen Erschütterungen ausge- In der F i g. 2 ist der Aufbau eines Hallgenerators setzt ist. Es besteht daher die dringende Forderung dargestellt, bei dem die Prüfspule in besonders einnach einer Überwachungseinrichtung für den Hall- fächer Weise angebracht ist. Zwischen zwei Ferritgenerator, welche durch die Erfindung befriedigt platten 28 und 29 befinden sich die Hallsonde 8 und werden kann. 15 ein Ferritsteg 30. Auf letzterem ist die Prüfwicklung

   Im folgenden soll der Erfindungsgegenstand und 12 aufgewickelt, deren Enden an die Kontaktfedern 1

   seine Verwendung an Hand der Figuren näher ver- und 2 geführt sind. Die Steuerelektroden sind an die

   anschaulicht werden. Kontaktfedern 3 und 4 geführt, während die HaIl-

   Im Prinzipschaltbild der Fi g. 1 ist mit 7 ein Hall- elektroden mit den Kontaktfedern 5 und 6 verbunden generator bezeichnet. Die Steuerelektroden der Hall- ao sind. Die Bezeichnungen der Kontaktfedern in der sonde 8 sind an die Klemmen 3 und 4 und die Hall- F i g. 2 entsprechen somit den in der F i g. 1 darelektroden an die Klemmen 5 und 6 herausgeführt. gestellten Klemmenbezeichnungen 1 bis 6.
   An den Klemmen3 und 4 liegt eine von einem an Zur Drehzahlmessung ist es üblich, den in Fig. 2 sich beliebigen Stromversorgungsgerät 9 gelieferte dargestellten Hallgenerator neben einer rotierenden Gleichspannung, welche von einer Zenerdiode 10 auf 25 Magetscheibe raumfest anzuordnen, wie es in F i g. 3 einen konstanten Wert begrenzt wird. An die Klem- dargestellt ist. Die Magnetscheibe 31 besteht aus einer men 1 und 2 ist der Ausgang eines Oszillators 11 an- kreisförmigen Scheibe aus unmagnetischem Material, geschlossen, welcher einen rechteckförmigen Strom die in axial gerichteten Bohrungen 32, längs ihres konstanter Frequenz für die Prüfspule 12 liefert. Die Umfanges gleichmäßig verteilt, kleine Permanentzu messende Größe ist bei diesem Beispiel ein 30 magnete 33 und 34 mit abwechselnder Magnetisie-Magnetfeld B_M, welches die Hallsonde 8 senkrecht rungsrichtung trägt. Rotiert die Magnetscheibe 31, so durchsetzt. Die Prüfspule 12 ist derart angeordnet, bewegen sich die Permanentmagnete an dem HaII- <iaß sich ihr Feld B_P dem zu messenden Feld B_M generator 7 vorbei, und es entsteht an den Ausgangsüberlagert. An den Ausgangsklemmen 5 und 6 des klemmen des Hallgenerators eine Wechselspannung Hallgenerators tritt eine Spannung auf, welche aus 35 mit einem annähernd sinusförmigen Verlauf. Die Anzwei Teilen besteht. Der eine Spannungsanteil U_M ist zahl der Nulldurchgänge dieser Hallspannung ist dem Magnetfeld B_M proportional, während der an- gleich der Anzahl der am Hallgenerator vorbeidere Spannungsanteil U_P dem Wechselfeld B_P ent- bewegten Magnete und damit proportional dem Drehspricht. Die Klemmen 5, 6 sind mit den Eingangs- winkel der mit der Magnetscheibe 31 fest verbundeklemmen 13 und 14 einer Frequenzweiche 15 ver- 40 nen Welle 35.

   bunden, weiche die Aufgabe hat, die Prüfspannung F i g. 4 zeigt nun die Anwendung des Erfindungsaus der Meßspannung herauszusieben. gegenstandes, wie er vorteilhaft zur geschwindigkeits-

   Die Frequenzweiche besteht in an sich bekannter abhängigen Beeinflussung von Sicherheitsfahrschal-Weise aus einem Hochpaß, der den Kondensator 16 tungen bei Schienenfahrzeugen verwendet werden und die Induktivität 17 enthält, sowie einem Tiefpaß 45 kann. Dabei wurden bei der Darstellung gleicher mit der Induktivität 18 und dem Kondensator 19. Die Elemente die entsprechenden Bezugszeichen aus den Frequenz des Oszillators 11 und damit auch die F i g. 1 bis 3 beibehalten. F i g. 4 zeigt die Magnet-Resonanzfrequenz des Hochpasses werden zweck- scheibe 31, welche mit einer Fahrzeugachse 36 fest mäßigerweise so gewählt, daß sie wesentlich höher verbunden ist. Am Achslager 37 ist der zur Messung liegen als die maximal zu erwartende Frequenz der 5° der Raddrehzahl dienende Hallgenerator 7 so be-Hallgeneratorspannung U_M, die von dem Magnetfeld festigt, daß die Permanentmagnete der Kreisscheibe B_M herrührt. Daher wird an den Klemmen 20 und 21 31 sich im geringen Abstand an ihm vorbeibewegen, die Prüfspannung U_P erscheinen, während an den Mit 38 sind die Federn bezeichnet, während 39 die Klemmen 22 und 23 die Meßspannung U_M ansteht. Zugstangen bedeuten sollen, welche über die Federn Die Prüfspannung wird zweckmäßigerweise gleich- 55 38 die Abfederung des Rades 40 gegenüber dem gerichtet und geglättet und gegebenenfalls durch Wagenkasten 41 bewirken. In dem mit 42 bezeicheinen Verstärker 24 verstärkt. Soll nur die Frequenz neten Kabel sind die Zuleitungen zu dem Hallgeneder Meßspannung ausgewertet werden, wie dies z. B. rator 7 vereinigt. Die in F i g. 4 nicht weiter dargebei Erfassung von Geschwindigkeiten der Fall ist, so stellten Enden der Zuleitungen führen zu dem Oszilkann die an den Klemmen 22 und 23 erscheinende ⁶° lator, dem Konstantspannungsgerät sowie der Fre-Spannung in an sich bekannter Weise durch Dioden quenzweiche, wie dies im einzelnen aus F i g. 1 herbegrenzt und durch einen Verstärker 25 anschließend vorgeht.

   verstärkt werden. Am Ausgang dieses Verstärkers 25 Patentansprüche·
   erscheint dann eine rechteckförmige Impulsspannung,

   deren Frequenz dann von einem Frequenzmesser 27 65 1. Anordnung für Hallgeneratoren, die von zwei

   erfaßt wird. An der mit M bezeichneten Klemme Eingangsgrößen gespeist werden, von denen die

   erscheint dann eine der Frequenz der Meßspannung eine konstant gehalten wird, während der Wert

   proportionale Spannung, während an der mit P be- der anderen gemessen werden soll, gekenn-