DE1516589A1

DE1516589A1 - Verfahren und Vorrichtung zum Nachweis des Durchganges eines sich bewegenden Gegenstandes

Info

Publication number: DE1516589A1
Application number: DE1965S0095256
Authority: DE
Inventors: Andre Malaquin
Original assignee: Societe Industrielle de Liaisons Electriques SA
Current assignee: Societe Industrielle de Liaisons Electriques SA
Priority date: 1964-01-15
Filing date: 1965-01-12
Publication date: 1969-05-22
Also published as: FR1391839A; LU47786A1; US3395341A; BE657975A; NL6500406A; FR87503E; GB1096531A

Description

DIPL-ING. HANS BEGRICH - DIPL-ING. ALFONS WASMEIER

REGENSBURG 3^jULTA8'-tfr"'

Patentanwälte Besrich · Wasmeier, 8400 Regensburg 3, Postfach IF H "

An das

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. J2Xpi. j

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Bayer. Staatsbank, Regensburg 507 Postscheckkonto: München 89369 Telegramme: Begpatent Regensburg

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S/p 4249

Tag 5. Januar 1965 W/He

SOCISTE INDUSTRIELLE DE LIAISOHS EIEGTRIQUES

societe francaise, 64bis, rue de Monceau, Paris 8eme, Prankreich

Verfahren und Torrichtung zum Nachweis des Durchganges eines sich bewegenden Gegenstandes

Die Erfindung bezieht sich auf eine Vorrichtung und ein Verfahren zum Nachweis des Durchganges und/oder des Vorhandenseins eines sich bewegenden Gegenstandes in einer vorbestimmten Zone und insbesondere des Durchganges oder des Vorhandenseins eines metallischen Körpers.

In zahlreichen Anwendungsfällen ist es zweckmäßig, nicht nur den Durchgang, sondern auch den Richtungssinn des Durchganges und eventuell auch die Geschwindigkeit der Verschiebung des beweglichen Gegenstandes nachzuweisen.' Dies trifft insbesondere für die Anwendung bei Eisenbahnen zu, in Verbindung mit denen

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Patentanwalt DIpl.-Ing. Hans Begrlch - Regensburg, Lessingstraße 10

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die Erfindung erläitert wird; die Erfindung ist jedoch nicht hierauf beschränkt.

Es sind bereits Anzeigevorrichtungen bekannt,die entweder mechanisch oder elektromagnetisch arbeiten und die zum Beispiel zum Zählen der Radachsen, zur automatischen Angabe des Durchganges von Zügen, zur Steuerung von Signalen usw. verwendet werden.

Die bekannten magnetischen oder elektromagnetischen Anordnungen weisen im allgemeinen einen MagnetStromkreis auf, der in der Nähe der Schiene ausgebildet ist und dessen magnetischer Widerstand beim Durchgang der Züge verändert wird, wobei z. B. der Luftspalt beim Durchgang des Spurkranzes der Räder unterbrochen wird. Bei derartigen Anordnungen wird der Durchgang eines Metallkörpers durch Änderung der Spannung angezeigt, die in einer Spule induziert wird, welche indiktiv mit der Induk"tionseinrichtung des Magnetstromkreises gekoppelt ist.

Dadurch können die Intensität und die Streuung von magnetischen Gleich- oder Wechselfeldern, die in der Nähe der Eisenbahnschienen ausgebildet werden, verursachen, daß Anzeigeeinrichtungen auf Gleich- oder Ifehselfelder unsicher ansprechen. Die Gefahr, die bei bekannten Einrichtungen besteht, rührt insbesondere daher, daß die Anzeige auf die Größe der Amplitude eines Signales und allgemein auf die Größe der Spannung, die in einer entsprechenden Spule induziert wird, bezogen ist.

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Die Vorrichtung gemäß der Erfindung geht von der Änderung des magnetischen Widerstandes aus (die Änderung des magnetischen Widerstandes kann das Ergebnis der Änderung der Permeabilität oder der Änderung der Verluste in der Steuerzone sein), die in einem Magnetkreis beim Durchgang eines anzuzeigenden Metallkörpers hervorgerufen wird; die Amplitude des Signales, das aufgrund diser Veränderungen induziert worden ist, bedingt jedoch eine Anzeige der mehr oder weniger identischen Stelle bei verschiedenen Durchgängen, usw., nicht in der Weise, daß die Fehler, die von einer mehr oder weniger großen beweglichen Masse hervorgerufen werden können, die Anzeige nicht beeinflussen.

Das Verfahren gemäß der Erfindung zum Nachweis der Änderung des magnetischen Widerstandes in einem Magnetstromkreis in der Nähe der Bewegungsbahn eines beweglichen Gegenstandes aufgrund des Durchganges oder des Vorhandenseins dieses beweglichen Gegenstandes bezieht sich auf eine Phasenvergleichsmessung zwischen den Spannungen, die einerseits an den Klemmen einer Aufnahmevorrichtung und andererseits an den Klemmen einer Gebervorrichtung abgenommen werden, welche induktiv gekoppelt sind.

Das erfindungsgemäße Verfahren zum Nachweisen des Vorhandenseins und/oder des Durchganges eines metallischen Körpers durch eine vorbestimmte Zone besteht aus folgenden Schritten: In dieser Zone wird eine elektromagnetische Aufnahmevorrichtung, die wenigstens eine Anzeigespule enthält, zwei magnetischen

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WechselflüBsen gleicher Frequenz ausgesetzt, die beim Fehlen des anzuzeigenden Gegenstandes an den Klemmen der Aufnahmevorrichtung eine resultierende elektromotorische Kraft vom Wert Null ergeben; unter dem Einfluß des Vorhandenseins und/oder des Durchganges eines Gegenstandes wird der magnetische Widerstand in wenigstens einem Magnetkreis durch einen dieser Flüsse verändert; die Phasenverschiebung, die einerseits zwischen der resultierenden elektromotorischen Kraft, welche in der Aufnahmevorrichtung induziert worden ist und welche unter dem Einfluß der erwähnten Änderung des magnetischen Widerstandes von Null verschieden ist, und andererseits zwischen einer Bezugsspannung, insbesondere einer Wechselstromspannung wenigstens eines Flusses herrscht, wird gemessen.

Um beim Fehlen eines anzuzeigenden Gegenstandes eine resultierende elektromotorische Kraft vom Wert Null an den Klemmen der Aufnahmevorrichtung zu erhalten, setzt man die Vorrichtung zwei gleichgroßen Flüssen entgegengesetzter Phasenlage, in solcher Weise aus, daß der induzierende Fluß Null wird. Man kann auch die Vorrichtung zwei gleichgroßen und in Phase befindlichen Flüssen aussetzen, wobei beide Flüsse auf eine ein-, zelne Empfängerspule wirken. In diesem Fall ist die Aufnahmevorrichtung durch Gegenschaltung der beiden Spulen so ausgebildet, daß die resultierende Spannung, die an den Klemmen der Vorrichtung ansteht, beim Fehlen eines sich bewegenden, an+· zuzeigenden Gegenstandes Null wipd.

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Nach einer ersten Ausführungsform besteht das Verfahren gemäß der Erfindung darin, eine Anzeigespule mit zwei magnetischen Wechselflüssen gleicher Frequenz zu koppeln, die bei Fehlen eines metallischen, anzuzeigenden Gegenstandes gleich groß sind und entgegengesetzte Phasenlage durch die Spule aufweisen, unter dem Einfluß des Durchganges des Gegenstandes den magnetischen Widerstand wenigstens eines der Magnetkreise durch einen Fluß zu verändern, und die Phasenverschiebung zwischen der elektromotorischen Kraft, welche durch einen Fluß in der ^ Spule unter dem Einfluß der Änderung des magnetischen Widerstandes induziert wird, und wenigstens einer der Wechselspannungen, welche durch den Fluß erzeugt werden, verglichen wird.

lach einer weiteren Ausführungsform der Erfindung besteht das erfindungsgemäße Verfahren darin, daß zwei entgegengesetzt geschaltete Anzeigespulen zwei Wechselflüssen gleicher Frequenz ausgesetzt werden, die bei Fehlen eines nachzuweisenden Gegenstandes gleich groß und in gleicher Phasenlage kreuzweise zu zwei vorstehenden Polen (Fangpolen) sind, welche mit Spulen um- I wickelt sind, daß der magnetische Widerstand beim Durchgang des beweglichen Gegenstandes verändert wird und daß die Phasenverschiebung zwischen der elektromotorischen Kraft, die in den beiden gegeneinander geschalteten Spulen indeiert wird, und der Spannung, die einen der Flüsse erzeugt verglichen wird.

Eine Vorrichtung gemäß der Erfindung zum Nachweis des Durda ganges eines metallischen Gegenstandes durch eine vorbestimmte 2one kann einen ersten Magnetflußerzeuger aufweisen, der von

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der Wechselspannung gespeist wird, die am Eintritt der Zone angeordnet ist imd die induktiv mit einem zweiten Magnetflußerzeuger gekoppelt ist, welcher von der Wechselspannung mit gleicher Frequenz gespeist wird und gegen den Auslaß der Zone zu angeordnet ist, wobei die Vorrichtung auch eine Aufnahmevorrichtung enthält, die zwischen den Magnetfelderzeugern angeordnet ist und mit diesen in induktiver Wechselwirkung steht, und die normalerweise den Magnetfelderzeugern beim Fehlen des anzuzeigenden Gegenstandes unterworfen sind; die beiden Flüsse sind dabei gleich groß und entgegengesetzt in der Phasenlage und jeder Flußerzeuger bildet mit der Aufnahmevorrichtung einen offenen MagnetStromkreis, dessen magnetischer Widerstand durch das Vorhandensein des metallischen Gegenstandes verändert wird; die Vorrichtung ferner enthält Mittel, um den Phasenunterschied zwischen der elektromotorischen Kraft, welche in der Aufnahmevorrichtung durch einen hauptsächlich unter Einwirkung der Änderung des magnetischen Widerstandes erzeugten Ji'luß induziert wird und den Wechselspannungen festzustellen und zu vergleichen.

Vorzugsweise werden zwei Flußerzeuger von einer gemeinsamen Wechselspannungsojuelle gespeist, wobei die Flußerzeuger in Reihe oder parallel geschaltet sein können.

Naoh einer weiteren Ausführungsform der Erfindung enthält die Aufnahmevorrichtung, die zwischen den Flußerzeugern angeordnet und mit diesen induktiv gekoppelt ist, zwei entgegengesetzte Spulen, die normalerweise aiigrund der Flußerzeuger und bei Fehlen eines nachzuweisenden Gegenstandes von

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zwei gleich großen und in gleicher Phasenlage befindlichen Flüssen gespeist werden, wobei jeder Flußerzeuger mit jeder Aufnahmespule einen of feien MagnetStromkreis bildet, dessen magnetischer Widerstand bei Vorhandensein des Gegenstandes geändert wird. In diesem Fall mißt man die Phasenverschiebung zwischen der resultierenden elektromotorischen Kraft, die in den beiden Spulen durch den Fluß induziert wird, und den Wechselspannungen.

Gemäß der Erfindung ist die Information des Durchganges oder des Vorhandenseins des anzuzeigenden Gegenstandes unabhängig von der Amplitude der gewählten Spannung. Gleichfalle ist der Richtungssinn des Durchganges des beweglichen Gegenstandes aufgrund der Tatsache leicht festzustellen, daß die gemessene Phasenverschiebung voreilt oder nacheilt, je nachdem, ob sich der bewegliche Gegenstand im einen oder im anderen Sinne der Steuerzone nähert. Andererseits ist die aufgenommene Information über einen weiten Frequenzbereich unabhängig von der Speisefrequenz der Flußerzeuger, so daß die Frequenz zur Vermeidung ä von verschiedenartigen Störbeeinflussungen auf der Straße oder in der Nähe von Eisenbahnlinien in weiten Grenzen gewählt werden kann, ohne daß die gewählte Frequenz einer genauen Frequenzstabilisierung bedarf.

Wenn die Aufnahmevorrichtung von zwei entgegengesetzt geschalteten Spulen dargestellt wird, ist die Vorrichtung gegenüber allen störenden magnetischen Induktionen unempfindlich.

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Nachstehend wird die Erfindung in Verbindung mit der Zeichnung anhand von Ausführungsbeispilen erläutert. Es zeigen:

Fig. 1 Bchematisch eine Vorrichtung gemäß der Erfindung in Aufsicht,

Fig. 2 einen Ausschnitt aus der Anordnung nach Fig. 1 in senkrechtem Schnitt,

Fig. 3 eine andere Ausführungsform einer erfindungsgemäßen Einrichtung in einer Darstellung ähnlich der nach Fig. 2,

Fig. 4 einen Kurvenverlauf der Änderungen der Phasenbeziehung im Augenblick des Durchganges eines beweglichen Gegenstandes durch die Steuerzone,

Fig. 5 eine Speise- und Anzeigeschaltung für eine Vorrichtung nach Fig. 1,

Fig. 6 eine Vorrichtung zur Anzeige des Vorhandenseins eines Kraftfahrzeuges auf einem Parkplatz,

Fig.7 eine andere Ausführungsform einer Vorrichtung, in der die Fangvorrichtung (systeme capteur) mit zwei Aufnahmespulen versehen ist,

Fig. 8 eine Speise- und Anzeigeanordnung für eine Vorrichtung nach Fig. 7,

Fig. 9 eine ins Einzelne gehende Darstellung, wie nach den Fig. 5 oder 8 die elektrischen Schaltungen zur Steurung der Information für die Vorrichtung, ausgebildet sind, und

Fig. 10 den Aufnahmeteil der Informationsübertragungsschaltung.

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Nach den Figuren 1 bis 5 wird der Gegenstand der Erfindung zur Anzeige des Durchganges eines Zuges verwendet und die Aufhebung der elektromotorischen Kraft, die an den Klemmen des Aufnahmesystems gemessen wird, beim Fehlen des sich bewegenden Gegenstandes (Zuges) wird durch zwei gleich große und in ihrer Phasenlage entgegengesetzt gerichtete Flüsse erzeugt, die auf eine gemeinsame Anzeigespule einwirken. Die Vorrichtung enthält zwei symmetrische Induktionspole 2-2', auf welchen zwei Spulen 4-4' oder Flußerzeuger angebracht sind, die in Serie oder parallel von einem Wechselstromgenerator 6 gespeist werden, dessen Frequenz größer ist als die Frequenzen, die am Gleis oder in dessen Nähe auftreten können.

Die Vorrichtung wird in Längsrichtung in der ^ähe der Schiene 8 mit Hilfe einer entsprechenden Halterung befestigt,

Die Spulen 4-4' erzeugen Flüsse 12-12* entgegengesetzter Phasenlage, deren größerer Teil sich über die Schiene 8 schließt. Die Induktionspole 2-2' sind in der Nähe der äußeren Enden der Anzeigezone angeordnet und im mittleren Teil dieser Zone ist ein vorstehender Pol bzw. ein Fangpol (pole capteur) 14 ausgebildet, der bei fehlendem beweglichen Gegenstand durch zwei gleich große Flüsse 16-16· entgegengesetzter Phasenlage durchflossen wird. Eine Aufnahmespule 18, die auf dem vorstehenden Pol 14 befestigt ist, ist damit bei fehlendem beweglichen Gegenstand nicht Quelle einer elektromotorisch induzierten Kraft.

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Eine Phasenvergleichseinrichtung bekannter Bauart, die schematisch mit 19 bezeichnet ist, ist an klemmen 20-20' der Aufnahmespule angeschlossen; sie vergleicht die Phasenlage der in dieser Spule induzierten Spannung mit der Phasenlage wenigstens einer der Felderzeugerspulen. Diese Vergleichseinrichtung kann ein- oder mehrstufige Verstärker aufweisen, die nicht dargestellt sind, ebenso eine Begrenzungseinrichtung, die in Verbindung mit Pig. 5 erörtert wird.

Der Magnetkreis der Vorrichtung kann T-förmig ausgebildet sein, wie dies Pig· 1 zeigt, er kann aber auch E-förmig sein und seitlich mit Rücksicht auf die Schiene 8 angeordnet sein (Figuren 1 und 2), wobei ein Luftspalt entsteht, oder er kann den Spurkranz 22 der Kader 24 des Zuges passieren. Die Vorrichtung kann aber auch an der Schiene 8 befestigt sein, wobei der vorstehende Pol 14 senkrecht orientiert ist, wie dies in Pig. 3 dargestellt ist; die Orientierung kann auch horizontal oder geneigt gewählt werden.

Wenn der anzuzeigende bewegliche Gegenstand, z. B. der Spurkranz 22 eines Rades, das in Pig. 1 strichpunktiert dargestellt ist, sich in der Pfeilrichtung 30 und in der Zone eines Induktionspoles z. B. des Poles 2 bewegt, wird der magnetische Widerstand des Magnetkreises, der diesem Pol zugeordnet ist, verändert, so daß der Pluß 12-16 in diesem Teil des Kreises sich verändert und in der Aufnahmespule 18 der Pluß 16 vom Pluß 16· abweicht.

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Daraus ergibt sich, daß der resultierende Fluß, der die Spule durchfließt, nicht mehr Bull ist, und seine Phasenlage wird entsprechend der vom Induktionspol aufgenommenen Phasenlage. Es tritt somit an den Klemmen 20-20^f der Aufnahmespule 18 eine elektromotorische Kraft auf, deren Phasenlage der Phasenlage der Spannung ähnlich ist, die zwischen den Klemmen 26-28 der Induktionsspule 4 herrscht, deren MagnetStromkreis von dem Spurkranz 22 unterbrochen worden ist. Die gemessene Phasenabweichung verstärkt dann den Eintritt des Spurkranzes in den Wirkungsbereich des Induktionspoles 2 bis'zu dem Augenblick, A an dem der Spurkranz in gleicher Weise den Fluß aufnimmt, der vom zweiten Pol 2¹ ausgeht. Wenn der bewegliche Gegenstand in der Mitte der Vorrichtung angekommen ist, erzeugt er eine Änderung des magnetischen Widerstandes, der identisch in den Kreisen der beiden Polinduktoren ist, wodurch die Summe der Flüsse 16-1.6V, die die AuSahmespule durchfließen, wieder zu Null wird, d. h., daß die Aufnahmespule in diesem Augenblick keine Quelle induzierter elektromotorischer Kraft darstellt.

Wenn der bewegliche Gegenstand aufgrund seiner Verschiebung ™ in dichtung des Pfeiles 30 sich von dem Wirkungsbereich des Poles 2 trennt und weiter in den Wirkungsbereich des Poles 2' eindringt, ändert sich der magnetische Widerstand des Magnetkreises dieees Poles. Dadurch ändert sich der Teil 16' des Flusses, der durch die Spule 18 fließt, in Bezug auf den !Teil 16 und die Spule 18 stellt wieder eine Quelle elektromotorischer, induzierter Kraft dar, deren Phasenlage ähnlich der der Spannung der Induktionsspule 4¹ ist, d. h. entgegengesetzt zur

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Phasenlage der Spannung der Induktionsspule 4.

Die Änderungen der gemessenen Phasenlage sind voll ausgezogen in Fig. 4 als Punktion der lage des beweglichen Gegenstandes relativ zur Mitte des Aufnahmepoles 14 dargestellt, gestriohelt sind die Änderungen der angezeigten Spannung angegeben. Diese Änderungen der Spannung werden bei einer Vorrichtung gemäß der Erfindung nicht ausgenützt, sie sind jedoch eingezeichnet, damit hervorgehoben wird, daß sie in bezug auf die Achse der Vorrichtung symmetrisch sind, wenn die Änderungen der Phasenlage sich beim Durchgang des beweglichen Gegenstandes durch die Achse der Vorrichtung umkehren.

Die länge der Vorrichtung wird aufgrund der Zeitdauer der gegenseitigen Wirkung zwischen dem beweglichen Gegenstand und der Vorrichtung gewählt und soll ausreichend groß gegenüber der Periode des magnetischen Induktionsfeldes sein, für welches die Aufnahmespule die Quelle der elektromotorischen Kraft ist, deren Phasenverschiebung leicht gemessen werden kann, ähnlich wie wenn der· bewegliche Gegenstand sich mit großer Geschwindigkeit verschiebt.

In Fig. 7 ist eine andere Ausführungsform der Erfindung gezeigt, in der die Aufhebung der resultierenden induzierten elektromotorischen kraft in dem Aufnahmesystem (systeme capteur) bei Fehlen des beweglichen, anzuzeigenden Gegenstandes durch Entgegenwirken der beiden Aufnahmespulen erzeugt wird, deren jede einem Fluß gleicher Größe und abwechselnder Phasenlage ausgesetzt ist. 909821/0663

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Nach dieser Ausführungsform weist die Vorrichtung zwei offene, getrennte Magnetstromkreise 3-3' auf, die identisch ausgebildet sind und ein U bilden, und die längs der Schiene 8 angeordnet sind. Mit den magnetischen Stromkreisen sind entsprechende Erzeugerspulen 4-4' verbunden, die von einem Generator 6 gespeist werden, welcher die in Phase befindlichen Flüsse 12-12' erzeugt.

Die entgegesetzten Pole 14-14' der beiden Magnetkreise, die sich in den mittleren Teil des Anzeigenbereiches hinein er- ^j strecken, stellen die Fangpole dar, die bei Fehlen des beweglichen Gegenstandes von zwei gleich großen und in Phase befindlichen Flüssen 16-16' durchsetzt werden.

Die elektrische Verbindung zwischen den beiden Aufnahmespulen 18-18', die auf den Polen 14-14' angebracht sind, ist entgegengesetzt gewählt, d.h., daß die einzelnen, gleich großen elektromotorischen Kräfte, die von dem Fluß 16-16' in jeder Spule induziert werden, eine resultierende elektromotorische ^ Kraft vom Wert UuIl an den Klemmen 20-20' des Fangsystemes erzeugen, wenn der bewegliche Gegenstand 22, der angezeigt werden soll, nicht vorhanden ist. Wie in dem Fall nach Fig. 1 sind die Klemmen 20-20' an die Phasenvergleichseinrichtung 19 gelegt, deren anderer Eingang mit den Klemmen, z. B. 26-28, einer der Erzeugerspulen verbunden ist. Me Arbeitsweise der Anordnung ist identisch mit der in Verbindung mit Fig. 1 beschriebenen Anordnung und es soll hier nur darauf hingewiesen werden, daß am Eingang des beweglichen Gegenstandes 22 in der ·

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Anzeigezone der Pluß 16 verschieden von dem Pluß 16' ist, der die Autohmevorrichtung 18' durchsetzt. Daraus ergibt sich, daß die resultierende, induzierte Spannung nicht mehr den Wert Null hat und daß man über die Vergleichseinrichtung 19 eine umkehr der Phasenverschiebung beim Durchgang des beweglichen Gegenstandes längs der Achse Z-Z der Vorrichtung feststellen kann.

Verwendet man die in Pig. 1 oder die in Pig. 7 gezeigte Anordnung, so ermöglicht die Vorrichtung gemäß der Erfindung den Nachweis für das Vorhandensein eines metallischen Gegenstandes in der Steuerzone und die Bestimmung der Lage des Gegenstandes in bezug auf die Achse Z-Z der Vorrichtung (Teil Ox oder l'eil Ox¹ in Pig. 4).

Die Anzeige wird unabhängig von der Geschwindigkeit des sich bewegenden Gegenstandes bewirkt und die Vorrichtung kann damit sowohl den Durchgang von sehr schnell fahrenden als auch sehr langsam fahrenden Zügen anzeigen.

Auferund der angezeigten Phasenumkehr gegenüber der vorausgehenden kann der Hichtungssinn der Züge bestimmt werden, wodurch die Zählung und Abziehung der Radachsen der Züge bewirkt, wird um die Signalisierung über die Eisenbahnschienen, die Steuerung in den Bahnhöfen, die Auswahl der Waggons usw. zu gewährleisten.

Mit der Vorrichtung gemäß der Erfindung kann in gleicher Weise die Geschwindigkeit des Durchganges des eich bewegenden Gegenstandes gemessen werden. Wenn aufgrund der Phasenvergleichsein-

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richtung 19 ein Gerät, das auf einen "bestimmten Schwellwert S oderS¹ der Phasenverschiebung (Fig. 4) anspricht, und wenn die Zeitdauer, die zwischen dem Durchlaufen der beiden Schwellwerte vergeht, gemessen wird, kann die Geschwindigkeit des sich bewegenden Gegenstandes ermittelt werden.

Vorzugsweise wird als Phasenanzeigeeinrichtung eine Synchroneinrichtung verwendet. Die Signale positiv oder negativ, die von der Anzeigeeinrichtung in&eiert werden, können durch die Signale konstanter Amplitude + U oder - U dargestellt werden, die durch den Durchlauf des Signales ausgelöst werden, das bei einem bestimmten Schwellwert S angezeigt wird.

Durch Verknüpfung logischer klassischer funktionen kann man die Informationen + IJ und - ΪΓ an Urt und Stelle oder in einer Postzentrale in der Weise verarbeiten, daß man die Geschwindigkeit des Zuges von den Zeitintervallen abzieht, um die die beiden Schwellwerte getrennt sind, oder von dem Zeitintervall, um das die beiden Mitten der beiden Signale + U und - U getrennt ä sind.

Aufgrund der Auswertung der Geschwindigkeit durch die ärfindungs- gemäBe Vorrichtung ist es möglich, die Ankunft eines Zuges eine konstante Zeitdauer vor einem bestimmten Zeitpunkt, z. B. vor dem Durchlaufen eines bestimmten Wertes, anzukündigen, wobei der Zug mit der gleichen Zeitvoreilung, wie sainer Geschwindigkeit entspricht, angekündigt wird.

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Schließlich ermöglicht die Bestimmung der Geschwindigkeit, falls dies erforderlich ist, eine Einrichtung vorzusehen, die die Signale aufhebt, welche einem beweglichen Gegenstand entsprechen, der mit einer niedrigeren Geschwindigkeit als der vorbestimmten Geschwindigkeit fährt, u. zw. in der Weise, daß die Ankündigung, daß er mit einer bestimmten Geschwindigkeit fährt, nicht verwirklicht wird.

In den Figuren 5 und 8 ist eine Speise- und Meßschaltung für die Anzeigevorrichtung nach den Figuren 1 und 7 dargestellt. Der Wechselstromgenerator 6 kann einen Oszillator 32 aufweisen, an den sich ein Leistungsverstärker 34 anschließt, der die beiden Spulen 4-4' speist (deren Mittelanzajipfung 28 an Erde liegen kann, wie in den Figuren 1 und 5J.

Die Frequenz des Oszillators 32 kann in der Größenordnung von 8 bis 5OkHz für die meisten Anwendungsfälle betragen.

| Die in der Aufnahme spule 18 oder den Aufnahmespulen 18-18' induzierten Spannungen werden von einem Meßwertbegrenzungsverstärker 36 mit konstantem Ausgang verstärkt, der mit den Eingängen 38 des Phasenmeßgerätes 19 verbunden ist.

Andererseits speist der Oszillator einen Verstärker 40, der ein Bezugssignal liefert, deren Phasenlage der einer Phasenabweichungsschaltung 42 voreilt, die ein sinusförmiges Signal aufnimmt und die Regelung der Phase zum Eichen der Vorrichtung im Augenblick des Einsetzens ermöglicht.

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Der die Spannung aufnehmende Verstärker 36 besitzt eine Begrenzungseinrichtung, die so arbeitet, daß die Spannung am Ausgang unabhängig von der Spannung am Eingang ist, sobald die Spannung vorhanden ist, so daß die Änderungen der Anzeige aufgrund der Unterschiede des Volumens oder der Form des beweglichen Gegenstandes oder der Stellung relativ zur Anzeigeeinrichtung (Durchmesser der Räder, Profil der Bandage, Bewegung der Schleife, leichte, zufällige Verschiebung der Anzeigeeinrichtung,) ausgeschalt et werden können.

Das Ausgangssignal des Verstärkers 36 besitzt einen sinusförmigen oder rechteckförmigen Verlauf, der von der Wirkung der vorgenannten Begrenzungseinrichtung herrührt,·Der Verstärker 40 ist mit der gleichen Vorrichtung in der Weise befestigt, daß die Phasenanzeigeeinrichtung zwei Signale gleicher Gestalt und gleicher Amlitude vergleicht. Die Signale, die von der Phasenanzeigeeinrichtung beim Ansprechen auf Phasenabweichungen erzeugt werden, welche das Vorhandensein oder den Durchgang eines metallischen Körpers ergeben, treten an den Klemmen 46-46' auf und werden in eine nicht dargestellte Schaltung eingeführt, oder aber diese Signale werden zur Zählung, zur Anzeige usw. der Züge verwendet.

Diese Schaltung kann an einer von der Anzeigestelle verschiedenen Stelle angeordnet sein. Es ist deshalb notwendig, die an den Klemmen 46-46' aufgenommenen Informationen für den

eine
Transport über/Übertragunsleitung zu transformieren. TJm alle

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Ausführungsmöglichkeiten sowohl in bezug auf die Leitung als auch die elektrischen und magnetischen parasitären Einflüsse zu um-fassen, wird die Änderung der Spannung, die an den Klemmen 46-46' ansteht, in Frequenzwandlung en eines Oszillators umgewandelt. Wenn F die Frequenz des Oszillators beim Fehlen einer gegenseitigen Wirkung ist, ergibt der Durchgang eines metallischen Gegenstandes durch die Beeinflußungszone z. B. eine Frequenz von F_Q + Δ F bei Annäherung an den einen extremen Wert und F " -ΔΡ bei Annäherung an den anderen Extremwert.

Das Schema nach Fig. 9 stellt die Zuordnung der klassischen Funktionen dar, die diesen Zweck erreichen lassen, und zwar mit Hilfe eines Frequenzmodulators 56 und eines Verstärkers 58, der die Information auf der bifilaren Leitung 60 überträgt, welche die gleichzeitige Fernspeisung mit Energie für alle Stromkreise gewährleisten kann.

In diesem Schema erhält die Aufnahmevorrichtung selbst das Bezugszeichen 31 und besitzt z. B., wie in Verbindung mit Fig. 7 beschrieben zwei Erzeugerspulen 4-4' und zwei Aufnahmespulen 18-18'.

Am anderen Ende der Leitung sind vorgesehent 1.) Die Schaltungen zur Wiederherstellung des ursprünglichen Signales, das an den Klemmen 46-46· der Phasenanzeigeeinrichtung 19 erhalten wurde, und

2.) die Schaltungen zur Verarbeitung der Information, die die Anzeigeeinrichtung richtungsabhängig machen, d.h. sie auf einen Richtungssinn ansprechen lassen, der durch den Durchgang

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des anzuzeigenden Gegenstandes bestimmt ist.

Der Durchgang eines solchen Gegenstandes im Sinne xx' nach Pig. 4 ergibt z, B. an den Klemmen 46-46^f der Phasenanzeigeeinrichtung eine Spannung E, die zu Anfang der Achse χ gegen 0 positiv, und dann von 0 nach der Achse x¹ negativ wird. Die Information über den Durchgang kann sowohl durch das Auftreten des positiven Wertes der Spannung als auch durch das Auftreten des negativen Wertes hervorgerufen werden. Um die Unterscheidung des Richtungssinnes der Anzeige auf einer solchen ^ Einrichtung zu verwirklichen, wird die Vorrichtung unwirksam gemacht, wenn sie in den entgegengesetzten Richtungssinn umspringt. Das Verfahren besteht in einem solchen Falle darin, daß die Information über den Durchgang aufgrund der Folge der Signale der angezeigten Spannung geprüft wird. In dem vorausgehend beschriebenen Beispiel kann die Information über den Durchgang durch das Auftreten des negativen Wertes der Spannung gegeben sein, die an den Klemmen 46-46' des Phasendiskriminators 19 auftrifft, dem das Auftreten des positiven Wertes der Spannung ä vorausgeht.

Die unterschiedlichen Schaltungen, die am anderen üinde der Leitung 60 zur Realisierung einer solchen Arbeitsweise angeordnet sind, sind schematisch in Fig. 10 gezeigt. '

Das über die leitung 60 aufgenommene Signal wird gleichzeitig über die beiden selektiven Anzeigevorrichtungen 62 und 64 ausgesendet, die in Übereinstimmung mit F_Q _ /^ ρ _und ρ + Λ ρ

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ZO

gebracht werden. Diese Anzeigevorrichtungen ergeben, wenn ein Gegenstand in der Nähe der Aufnahmevorrichtungen hindurchgeht, synchrone Signale, die an den Klemmen 46-46' der Phasenanzeigeeinrichtung 19 erhalten werden. Das an der Anzeigeeinrichtung 62 erhaltene Signal kann beispielsweise einem negativen Wert der Spannung der Phasenanzeigeeinrichtung entsprechen, der an der Anzeigeeinrichtung 64 dem positiven Wert. Bei Einführung des letzteren wird eine Dehnungsschaltung 66 vorgesehen, deren Zweck darin besteht, das Signal während einer Zeit proportional seiner Dauer aufrechtzuerhalten, und es kann die Information über den Durchgang im Sinne xx¹ ausgelöst werden, wenn die Signale, die die Schaltungen 62 und 66 verlassen, gleichzeitig auftreten, indem ihre Überlappung durch eine logische Schaltung "ET" 68 angezeigt wird, deren Ausgangssignal die Vorrichtung zur Anzeige des Durchganges 70 beeinflußt.

Wenn der Richtungssinn des Durchganges von x¹ nach χ verläuft ,-überlappen sich die an den Schaltungen 62 und 66 anstehenden Signale nicht und die Vorrichtung zur Anzeige des Durchganges tritt nicht in Tätigkeit.

Vorstehend wurde die Erfindung insbesondere in Verbindung mit der Anwendung für Eisenbahnzwecke beschrieben, sie kann jedoch in gleicher Weise für andere Arten der Anzeige von metallischen Gegenständen verwendet werden, z. B. zum Aussondern

von metallischem Material, das magnetische Eigenschaften aufDurchganges weist (entsprechend den Betriebsfrequenzen), zur Steuerung des/

oder des Vorhandenseins von Automobilen und so weiter.

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ORlQiNAL INSPECTED

In fig. 6 ist schematise]! eine erfindungsgemäße Vorrichtung zur Anzeige des Vorhandenseins von Kraftfahrzeugen an Parkplätzen dargestellt, !line Vorrichtung 48 ist unter dem Boden 50 im Inneren eines Behälters 52 an jedem Parkplatz vorgesehen und alle Informationen können an einer Steuerstelle zentralisiert werden oder es können in jedem Augenblick die freien und die besetzten Parkplätze angezeigt werden. Bei einem derartigen Anwendungsfall ist die magnetische Schaltung der Vorrichtung 48 inteinem Winkel it (ζ. B. in der Größenordnung von Λ 25-45°) gegenüber der Horizontalen geneigt, so daß ein Kraftfahrzeug 54 den aus einem der Pole der Vorrichtung ( Pol 2 in der Pig. 6 ) austretenden magnetischen Fluß schneiden muß. Wenn ein Kraftfahrzeug sich an die dafür vorgesehene Stelle bewegt, kann der Fluß quer zum vorstehenden Pol 14 sich nicht im Gleichgewicht halten, wie dies in Pig. 1 der Pail ist, wenn der Spurkranz des Rades 22.an dem vorstehenden Pol vorbeibewegt wird.

Die Erfindung i st nicht auf die beschriebenen und dargestellten Ausführungsbeispiele beschränkt, es liegt vielmehr im Brmessen des Durchschnittsfachmannes, Variationen und Abänderungen in den vorgeschlagenen Ausführungsbeispielen vorzunehmen, ohne vom Wesen der Erfindung abzuweichen.

So kann z. B. ein symmetrischer, offener Magnetstromkreis, wie er z. B. in Pig. 1 gezeigt ist, der zwei Induktionsspulen 4-4' aufweist, vorgesehen sein, wobei der mittlere vorstehende ?ol 14 keine Aufnahmespule besitzt. In diesem PaI--Ie ist das Phasenmeßgerät 19 zwischen der ersten Induktionsspule

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4 und der zweiten Induktionsspule 4¹ aufgespalten und die Phasenverschiebung zwischen den beiden Spulen ändert sich so lange, bis der bewegliche Gegenstand, der angezeigt werden soll,
nacheinander den magnetischen Widerstand des Magnetkreisee der einen Induktionsspule und dann den Magnetstromkreis der anderen Induktionsspule verändert.

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Claims

Patentansprüche :

f\y Verfahren zum Nachweis des Vorhandenseins und/oder des Durchganges eines metallischen G-egenstandes durch eine vorbestimmte Zone, dadurch gekennzeichnet, daß in dieser Zone eine elektromagnetische Aufnahmevorrichtung (14), die wenigstens eine Anzeigespule (18) aufweist, zwei magnetischen Wechselflüssen (12, 12', 16, 16') gleicher Frequenz ausgesetzt ist, die beim fehlen des anzuzeigenden Gegenstandes (22) an den Klemmen der Aufnahmevorrichtung (H) eine resultierende elektromotorische % Kraft vom Wert Null ergeben, daß unter dem Einfluß des Vorhandenseins und/oder des Durchganges des G-egenstandes der magnetische Widerstand in wenigstens einem Magnetkreis durch einen dieser JPlüsse verändert wird, daß die Phasenverschiebung, die einerseits zwischen der resultierenden elektromotorischen Kraft, welche in der Aufnahmevorrichtung induziert worden ist und welche unter dem Einfluß der erwähnten Änderung des magnetischen Widerstandes von Null verschieden ist, und andererseits zwischen einer Wechselstromspannung, die die Flüsse erzeugen, gemessen wird.
2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß.die beiden magnetischen Weehselflüsse (12, 12«, 16, 16·) gleicher frequenz, die auf die Aufnahmevorrichtung (H) einwirken, gleich groß und in der Phasenlage entgegengesetzt sind, wenn der anzuzeigende Gegenstand (22) fehlt, auf Grund dessen die resultierende, induzierte elektromotorische Kraft in der Aufnahmevorrichtung beim fehlen des Gegenstandes Null wird.

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3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, daduroh gekennzeichnet, daß die "beiden magnetischen Wechselflüsse (16, 16') gleicher Frequenz, die auf die Aufnahmevorrichtung (14) einwirken, beim Fehlen des Gegenstandes in Phase sind, und daß die Aufnahmevorrichtung (14) zwei Spulen (18, 18') aufweist, die jedem der Flüsse ausgesetzt sind und elektrisch entgegengesetzt gekoppelt sind, wobei die resultierende, induzierte elektromotorische Kraft den Wert Null annimmt, wenn der anzuzeigende Gegenstand fehlt.
4. Verfahren nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß die beiden magnetischen Flüsse (12, 12'; 16, 16') gleiche Frequenz und gleiche Phasenlage besitzen.
5. Verfahren nach Anspruoh 1 oder einem der folgenden, dadurch gekennzeichnet, daß ein Aufnahmepol (14) eines offenen Magnetkreises mit zwei magnetischen Wechselflüssen (16, 16') gleicher Frequenz gekoppelt ist, die bei Fehlen eines anzuzeigenden Gegenstandes (22) gleich groß sind und in bezugauf den Pol entgegengesetzte Phasenlage aufweisen, daß unter dem Einfluß des Vorhandenseins und/oder des Durchganges des Gegenstandes der Widerstand wenigstens eines Teiles des Magnetkreises durch einen der Flüsse verändert wird, und daß die Phasenverschiebung, die zwischen den die Flüsse erzeugenden Wechselspannungen beim Vorhandensein des Gegenstandes besteht, mit der Phasenverschiebung bei Fehlen des Gegenstandes verglichen wird.

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6. Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens nach Anspruch 1 oder einem der folgenden, dadurch gekennzeichnet, daß ein erster und ein zweiter Magnetflußerzeuger (2, 4; 2', 4¹) vorgesehen sind, die von einer Wechselspannung (6) gleicher Fre-

die
quenz gespeist werden und/am Eingang und am Ausgang der Zone vorgesehen sind, daß eine Aufnahmevorrichtung (14) vorhanden ist, die zwischen den Magnetfelderzeugern angeordnet ist und mit diesen in induktiver Wechselwirkung steht, und die normalerweise beim Fehlen des anzuzeigenden Gegenstandes den Magnetfelderzeugern ausgesetzt sind, daß die "beiden gleich großen Flüsse an den Klemmen der Aufnahmevorrichtung eine resultierende elektromagnetische Kraft vom Wert Null besitzen, daß jeder Flußerzeuger mit der Aufnahmevorrichtung einen offenen Magnetstromkreis bildet, dessen magnetischer Widerstand durch das Vorhandensein des metallischen Gegenstandes verändert wird, und daß die Vorrichtung eine Einrichtung (19) enthält, um den Phasenunterschied zwischen der elektromotorischen Kraft, welche in der Aufnahmevorrichtung durch einen hauptsächlich unter Einwirkung der Änderung des magnetischen Widerstandes erzeugten Fluß induziert wird, und der Wechselspannung festzustellen und zu vergleichen.
7. Vorrichtung nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß die Aufnahmevorrichtung (14) eine Aufnahmespule (18) aufweist, in der die beiden magnetischen Flüsse, die von den Flußerzeugern aufgebaut werden und die die Spulen durchsetzen, gleich groß und in der Phasenlage entgegengesetzt gerichtet sind, wenn der anzuzeigende Gegenstand (22) fehll,

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8. Vorriclitung nach. Anspruch 6, dadurch, gekennzeichnet, daß die Aufnahmevorrichtung (14, H') zwei Aufnahmespulen (18, 18') enthält, deren jede von den Magnetflüssen (16, 16') durchsetzt werden, daß diese Flüsse gleich groß sind und entgegengesetzte Phasenlage aufweisen, wenn der anzuzeigende Gegenstand fehlt, und daß die Aufnahmespulen elektrisch gegeneinander geschaltet sind.
9. Vorrichtung nach Anspruch 8, insbesondere zum Nachweis des Vorhandenseins und/oder Dmrchganges eines Zuges, dadurch gekennzeichnet, daß zwei offene, symmetrische Magnetstromkreise (3, 3') parallel in der Nähe der Schiene (8) angeordnet sind, wobei diese Magnetkreise an ihren "beiden entgegengesetzten äußeren Enden zwei Induktionspole (2, 2') aufweisen, die jede Erzeugerspule (4, 4^f) mit einem Wechselfluß speisen und an ihren benachbarten Enden einen Aufnahmepol (14, 14') besitzen, der eine Aufnahmespule (18, 18') trägt, während die Spulen elektrisch gegeneinander geschaltet sind.
10. Vorrichtung nach Anspruch 9_f dadurch gekennzeichnet, daß jeder Magnet Stromkreis (3, V) die Form eines U besitzt.
11. Vorrichtung nach Anspruch 7 zum Nachweis des Vorhandenseins und Durchganges eines Zuges, dadurch gekennzeichnet, daß ein offener, symmetrischer MagnetStromkreis parallel in der Nähe einer Schiene (8) angeordnet ist, und daß dieser Stromkreis an seinen beiden entgegengesetzten äußeren Enden zwei Induktionspole (2, 2·) aufweist, deren jeder von einer Erzeuger-

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spule (4, 4') mit einem Wechselfluß gespeist wird und im mittleren Teil einen Aufnaüepol (14) für die Aufnahmespule (18)besitzt.
12. Vorrichtung nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, daß der
symmetrische Magnetstromkreis die Form eines T aufweist, wobei der Querbalken des T parallel zur Schiene (8) verläuft.
13. Vorrichtung nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, daß der
symmetrische MagnetStromkreis die Form eines E aufweist. m
14. Vorrichtung nach Anspruch. 9 oder 11, dadurch gekennzeichnet,
daß die beiden Erzeugerspulen (4, 4') in Reihe geschaltet sind und von einer gemeinsamen Yfechselstromquelle (6) gespeist werden.
15. Vorrichtung nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß die
Mittel zum Vergleichen der Phasenverschiebung (19) eine Synchronphasenanzeigevorrichtung besitzen.
16. Vorrichtung nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß die ™ Mittel (19) zum Vergleich der Phasenverschiebung so angeordnet sind, daß sie ein unterschiedliches Signal abgeben, je nachdem die erste, angezeigte Phasenverschiebung im Vergleich zur Phasenlage der Bezugswechselspannung, in Abhängigkeit von der der Richtungssinn des Durchganges des Gegenstandes bestimmt wird, voreilt oder nacheilt.

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17. Vorrichtung nach Anspruch 6 bis 16, dadurch gekennzeichnet, daß Mittel vorgesehen sind, um die Zeit zu messen, die zwischen dem Augenblick, in dem die gemessene Phasenverschiebung einen ersten Wert erreicht, und dem Augenbliok, in welchem die Phasenverschiebung einen zweiten Wert erreicht, aufgrund· dessen die Geschwindigkeit des Durchganges des Gegenstandes bestimmt wird, verstreicht,

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