DE19718431B4

DE19718431B4 - Elektronische Steuereinheit zum Steuern eines Stangenstromabnehmerschalters

Info

Publication number: DE19718431B4
Application number: DE19718431A
Authority: DE
Inventors: Charles C. Siegling Iii; John H. Corvin; Francis Laval Launier
Original assignee: Impulse NC LLC
Current assignee: AFL TELECOMMUNICATIONS LLC, DUNCAN, US
Priority date: 1996-05-01
Filing date: 1997-04-30
Publication date: 2004-07-15
Anticipated expiration: 2017-05-01
Also published as: US5740025A; MX9703206A; CA2183207A1; DE19718431A1; CA2183207C

Abstract

Elektronische Steuereinheit zum Steuern eine Stangenstromabnehmerschalters, wobei der Stangenstromabnehmerschalter zum Umschalten des Laufpfads einer Energiekollektoranordnung eines Stangenstromabnehmers an einer Verzweigung von Stromleitungen dient, die von dem Stangenstromabnehmerschalter abzweigen, wobei die elektronische Stangenstromabnehmer-Schaltereinheit aufweist:
a) eine Signalverarbeitungseinrichtung (2, 9) zum Empfangen und Verarbeiten eines Eingangssignals, das unterschiedlich moduliert sein kann, wobei jede Modulation für einen Schaltbefehl steht, den Laufpfad der Energiekollektoranordnung durch einen solchen Stangenstromabnehmerschalter zu der gewünschten Stromleitung weiterzuleiten, und zum Erzeugen von Schaltbefehlen in Abhängigkeit von den unterschiedlich modulierten Signalen, um Energie zu wenigstens einem elektrischen Aktor des Stangenstromabnehmerschalters zum Bewirken der Umschaltung zu der gewünschten Stromleitung zuzuführen, und
b) eine Energiesteuereinrichtung (3) zum Empfangen der Befehlssignale von der Signalverarbeitungseinrichtung und im Ansprechen darauf zum Zuführen von Energie zu dem wenigstens einen elektrischen Aktor, um dadurch den elektrischen Aktor zu erregen, wodurch mindestens ein Schaltelement des Stangenstromabnehmerschalters zu dem Laufpfad umschaltet, den die Energiekollektoranordnung über einen solchen...

Description

Die vorliegende Erfindung bezieht sich allgemein auf einen Stangenstromabnehmerschalter bzw. Rollenstromabnehmerschalter zum Umschalten des Laufpfads einer Energiekollektoranordnung eines Stangenstromabnehmers an einer Kreuzung auseinanderlaufender bzw. divergierender Stromleitungen. Genauer gesagt bezieht sich die vorliegende Erfindung auf eine Elektronische Steuereinheit für einen Stangenstromabnehmerschalter, der eine Signalverarbeitungseinheit und eine Energiesteuereinheit umfasst, die im Tandem-Betrieb zur Steuerung der bzw. Kreuzherzstück-Solenoide eines Stangenstromabnehmerschalters eingesetzt wird.
Wie es ausreichend auf dem Fachgebiet der Oberleitungsfahrzeuge bekannt ist, nimmt ein elektrisch betriebenes Oberleitungsfahrzeug bzw. Trolley-Bus die Energie, die für seinen Betrieb benötigt wird, von einer Oberleitung oder einer ähnlichen Stromleitung auf. Oberhalb des Oberleitungsfahrzeugs ist ein Stangenstromabnehmer bzw. Rollenstromabnehmer vorhanden, an dessen einem Ende eine Energiekollektoranordnung befestigt ist. Die Energiekollektoranordnung läuft entlang der Stromleitung oder "Oberleitung" bzw. "Trolley-Leitung", wie sie auch oftmals bezeichnet wird, wenn das Oberleitungsfahrzeug entlang seinem Fahrweg fährt. Die Energie wird von der Stromleitung über die Energiekollektoranordnung des Rollenstromabnehmers geführt und schließlich zu einer Antriebseinheit und anderen Energie verbrauchenden Vorrichtungen, die auf dem Oberleitungsfahrzeug angeordnet sind, übertragen.
Auch ist auf dem Fachgebiet der Oberleitungsfahrzeuge die Betriebsweise eines Stangenstromabnehmer-Schaltmechanismus (nachfolgend als "Stangenstromabnehmerschalter" bezeichnet) bekannt. Ein Stangenstromabnehmerschalter ist eine Vorrichtung, die an einer Verbindung bzw. Verzweigung mit divergierenden Strom- bzw. Energieleitungen angeordnet ist, die oberhalb des Punkts angeordnet ist, wo die Fahrwege des Oberleitungsfahrzeugs in unterschiedlichen Richtungen divergieren bzw. auseinanderlaufen. Der Stangenstromabnehmerschalter wird dazu verwendet, den Laufweg, den die Energiekollektoranordnung des Stangenstromabnehmers an einer Verbindung divergierender Stromleitungen nimmt, umzuschalten. Eine Abzweigung bzw. ein Übergang divergierender Stromleitungen kann aus einer Stromleitung, die sich in einem geraden Pfad erstreckt, und einer anderen Stromleitung, die dazu divergiert, die sich in einem Pfad erstreckt, der sich zu einer allgemein linken Richtung erstreckt, bestehen. In ähnlicher Weise kann eine solche Abzweigung bzw. ein Übergang aus einer Stromleitung, die sich in einem geraden Pfad erstreckt, und einer anderen, die dazu divergiert, die sich in einem Pfad erstreckt, der zu einer allgemein rechten Richtung verläuft, bestehen.
Wenn sich ein Oberleitungsfahrzeug einer Verzweigung nähert, kann der Stangenstromabnehmerschalter dahingehend befehligt werden, den Pfad, den die Energiekollektoranordnung fahren wird, von der Stromleitung, die sich in einem geraden Pfad erstreckt, zu irgendeiner der Stromleitungen, die sich in die linke oder rechte Richtung ziehen, umzuschalten. Wenn das Oberleitungsfahrzeug versucht, über eine Verzweigung in einem geraden Pfad fortzuschreiten, kann der Stangenstromabnehmerschalter, wie nachfolgend erläutert wird, dahin befehligt werden oder nicht, zu dem Pfad hin umzuschalten, um sicherzustellen, dass der Energiekollektor dort hindurch auf der Stromleitung fortschreitet, der sich in den geraden Pfad erstreckt. Der Fahrweg des Oberleitungsfahrzeugs entspricht natürlich immer dem Fahrweg, dem die Energiekollektoranordnung über den Stangenstromabnehmerschalter und danach auf der Stromleitung, zu der er gerichtet wird, folgt.
Ein typischer Stangenstromabnehmerschalter besitzt zwei Schaltelemente, oder "Frösche" bzw. "Kreuzungsherzstücke", wie sie oftmals bezeichnet werden. Ein Schaltelement des Typs, der durch die vorliegende Erfindung steuerbar ist, ist in dem US-Patent 5,390,772 für Ta et al beschrieben. Jedes Schaltelement, wie er in Ta et al beschrieben ist, des typischen Stangenstromabnehmerschalters enthält eine elektrische Betriebseinrichtung, wie beispielsweise einen Solenoid. Wenn der Solenoid eines Schaltelements erregt wird, wirkt er auf bestimmte Elemente innerhalb des Schaltelements ein, um den Pfad, den die Energiekollektoranordnung laufen wird, über dieses Schaltelement von der Geradeaus-Stromleitung zu einer Stromleitung umzuschalten, die von der Geradeaus-Stromleitung divergiert. In ähnlicher Weise wirkt, wenn der Solenoid des anderen Schaltelements erregt wird, er dahingehend, den Pfad, den die Energiekollektoranordnung laufen wird, durch dieses Schaltelement von der Geradeaus-Stromleitung zu einer anderen Stromleitung umzuschalten, die von der Geradeaus-Stromleitung divergiert. Um noch auf das Schaltelement mit einem Solenoid Bezug zu nehmen, wie er in dem Patent Nr. 5,390,772 beschrieben ist, greift er, falls die Energiekollektoranordnung durch dieses Schaltelement läuft, in einen Deflektorarm ein, der mechanisch das Schaltelement zurücksetzt, um einen Lauf dort hindurch in einen geraden Pfad zu ermöglichen. Demzufolge muss das nächste Oberleitungsfahrzeug, das wünscht, durch dieses Schaltelement auf der Geradeaus-Stromleitung fortzufahren, dies ohne das Erfordernis für irgendein Umschalten des Pfads vornehmen.
Verschiedene andere Schaltelemente sind so konfiguriert, dass, wenn der Solenoid erregt wird, die Energiekollektoranordnung geradeaus durch dieses Schaltelement auf der Geradeaus-Stromleitung laufen wird. Die Energiekollektoranordnung greift dann, falls sie durch diesen Typ eines Schaltelements läuft, in den Deflektorarm ein, der mechanisch das Schaltelement zurücksetzt, um einen Lauf dort hindurch von der Geradeaus-Stromleitung zu einer nach links oder nach rechts divergierenden Stromleitung zu ermöglichen. Das nächste Oberleitungsfahrzeug, das wünscht, über das Schaltelement auf der Geradeaus-Stromleitung fortzufahren, muss dann den Solenoid erregen, um den Pfad umzuschalten.
Bestimmte andere Typen von Schaltelementen setzen sich allerdings nicht mechanisch zurück und müssen über einen separaten Solenoid zurückgesetzt werden. Diese Typen von Schaltelementenn enthalten demzufolge zwei Solenoide. Wenn ein Solenoid des Schaltelements, der mit zwei Solenoiden ausgestattet ist, erregt wird, wirkt er so, um den Pfad umzuschalten, den die Energiekollektoranordnung von der Geradeaus-Stromleitung zu einer der Stromleitungen, die dazu divergieren, laufen wird. Wenn der andere Solenoid des Schaltelements mit zwei Solenoiden erregt wird, wirkt er so, um den Pfad, den die Energiekollektoranordnung zurück zu der Geradeaus-Stromleitung laufen wird, umzuschalten. Demzufolge kann das nächste Oberleitungsfahrzeug, das wünscht, durch das Schaltelement mit zwei Solenoiden fortzuschreiten, erfordern, den Pfad umzuschalten, um so sicherzustellen, dass er in der Richtung, die er beabsichtigt, fortschreiten wird. Die vorliegende Erfindung ist zum Steuern der Betriebsweise eines Stangenstromabnehmerschalters bzw. Trolley-Pole-Umschalters geeignet, wobei kein Hinweis auf die vorstehend erwähnten Typen von einem Schaltelement (von Schaltelementenn) an einer gegebenen Verbindung divergierender Stromleitungen verwendet wird.
Der Stangenstromabnehmerschalter verändert den Laufweg, den die Energiekollektoranordnung dort hindurch nimmt, in Abhängigkeit von Befehlen, die von einer Steuereinheit empfangen sind. Wie in größerem Detail in den folgenden Absätzen beschrieben ist, steuert die Steuereinheit die Betriebsweise des Stangenstromabnehmerschalters durch Erregen der Schaltelement-Solenoide. In der Nähe des Stangenstromabnehmerschalters angeordnet empfängt die Steuereinheit Signale von einem Sender bzw. Übertrager, der auf einem Oberleitungsfahrzeug angeordnet ist. Die übertragenen Signale sind für eine Anforderung für die Energiekollektoranordnung Indikativ, über den Stangenstromabnehmerschalter in einem geraden Pfad oder die Richtung ändernd über ihn auf entweder einem rechten Pfad oder einem linken Pfad fortzuschreiten. Die übertragenen Signale werden in der Frequenz moduliert, die eine Ruhefrequenz besitzen, die bei 9,2 kHz für eine Linkskurve, bei 11,5 kHz, um geradeaus fortzuschreiten, und bei 14,0 kHz für eine rechte Kurve zentriert sind. Wenn sich ein Oberleitungsfahrzeug einer Verzweigung divergierender Stromleitungen nähert, wählt ein Fahrer in einem Oberleitungsfahrzeug die Fahrtroute aus, die das Oberleitungsfahrzeug an der näherkommenden Verzweigung bzw. Kreuzung nehmen soll. Die Fahrtroute wird über Hebel oder ähnliche Anordnungen, die in einem Führerstand des Oberleitungsfahrzeugs angeordnet sind, ausgewählt, über die der linke, der rechte oder der gerade Pfad über die Verzweigung ausgewählt werden können. Wenn eine bestimmte Fahrtroute ausgewählt wird, und seine entsprechende Einrichtung manipuliert wird, überträgt der Übertrager auf dem Oberleitungsfahrzeug das geeignete Signal zu der Steuereinheit. Die Steuereinheit empfängt das Signal und erzeugt daraufhin ein Signal, um den geeigneten Solenoid auf dem Stangenstromabnehmerschalter, der an der ankommenden Verzweigung gelegen ist, zu erregen. Der Solenoid wirkt dann auf bestimmte Elemente des Schaltelements ein, um den Pfad, den die Energiekollektoranordnung über den Stangenstromabnehmerschalter nehmen wird, umzuschalten. Das Oberleitungsfahrzeug schreitet dann über die Verzweigung auf seiner ausgewählten Fahrtroute fort.
Aus der DE 691 05 499 T2 ist ein Stromversorgungssystem für elektrisch angetriebene Geräte und Schalter dafür bekannt. Insbesondere betrifft diese Schrift Grubenfahrzeuge mit einer Wagenspur, die Sammelschienen aufweist und über einem Teil der Längserstreckung oberhalb eines Raums angeordnet ist, in welchem sich die Einrichtungen bewegen. Ein Grubenfahrzeug umfasst ferner einen Wagen, welcher auf der Wagenspur bewegbar ist, wobei der Wagen Kontakte aufweist, welche in Kontakt mit den Sammelschienen angeordnet sind und jeweils mit dem Grubenfahrzeug über ein elektrisches Kabel mit veränderbarer Länge verbunden sind. Ferner weist die Grubeneinrichtung eine drehtischartige Weiche auf, welche in der Wagenspur oberhalb des Raumes installiert ist, in dem sich die Einrichtungen bewegen.
Die FR 2 534 199 A1 offenbart eine Weiche für Oberleitungen zur elektrischen Versorgung von Trolley-Busen. Diese Weiche wird bei der Abzweigung einer Oberleitung angeordnet und besteht aus drei aufgehängten Vorrichtungen, nämlich zwei ähnlichen Weichen und einer Kreuzung. Jede Weichenvorrichtung umfasst im Inneren eines Gehäuses einen Elektromagneten und Kuppelstangen um ein Profilstück, das drehbar unterhalb des Gehäuses gelagert ist zwischen zwei Positionen hin- und herzubewegen. Eine Position führt die Oberleitung in Geradeausrichtung weiter, die andere führt zu abzweigenden Oberleitung.
Die EP 0 058 401 A2 offenbart eine Hochfrequenzschaltung zur DC-DC-Spannungsumsetzung. Die Schaltung enthält eine Zerhackerschaltung zwischen einer Primärwindung eines Transformators und einer DC-Spannungsversorgung. Im Primärkreis ist zusätzlich ein Resonanzkondensator parallel zur Primärwicklung des Transformators vorgesehen. An die Sekundärwindung des Transformators ist ein magnetischer Verstärker angeschlossen, der eine Drossel, eine Diode und einen veränderbaren Widerstand umfasst. Zwei weitere Dioden sind vorgesehen, um die vom magnetischen Verstärker ausgegebene Wechselspannung gleichzurichten. Die gleichgerichtete Spannung wird mittels einer Spule und eine Kondensators geglättet, bevor sie in einer Last zugeführt wird.
Somit sind Stangenstromabnehmer-Schaltsteuereinheiten sind in weit verbreiteter Verwendung in der Beförderungsindustrie für mehrere Jahre vor der vorliegenden Erfindung gewesen. Die typische Steuereinheit umfasst eine Funkbaugruppe und gewöhnlich eine Energieversorgungsbaugruppe. Die Funkbaugruppe umfasst einen Schaltkreis zum Empfangen und Verarbeiten der ankommenden, modulierten Signale, um so Zwischen-Befehlssignale zu erzeugen, von denen jedes für einen Befehl steht, um Energie zu einem geeigneten Schaltelement-Solenoid zuzuführen. Die Energieversorgungsbaugruppe umfasst einen Energieschaltkreis zum Herunterstufen der Spannung, um so die Funkbaugruppe mit Energie zu versorgen ebenso wie Energie zu den Schaltelement-Solenoiden zuzuführen. In Abhängigkeit jedes der drei Befehlssignale, die von der Funkbaugruppe empfangen sind, wird der Strom durch einen geeigneten Transistor so geschaltet, dass die Oberleitungsspannung von der Stromleitung hindurchführt, um den geeigneten Solenoid zu erregen. Der Solenoid zwingt dann die bestimmten Schaltelement-Elemente, den Pfad umzuschalten, den die Energiekollektoranordnung über den Stangenstromabnehmerschalter nehmen wird.
Für solche besonderen Steuereinheiten nach dem Stand der Technik, die keine Energieversorgungsbaugruppe umfassen, umfasst die Steuereinheit nur die Funkbaugruppe und einen dazugehörigen Energie-Versorgungsschaltkreis zum Herunterstufen der Spannung, um so die Funkbaugruppe mit Energie zu versorgen. Die Funkbaugruppe umfasst noch einen Schaltkreis zum Empfangen und Verarbeiten der ankommenden, modulierten Signale, um so die Zwischen-Befehlssignale zu erzeugen. Die Zwischen-Befehlssignale werden so dazu verwendet, separate, mechanische Relais mit einer hohen Spannungskapazität direkt anzusteuern. Diese Relais führen, wenn sie direkt betätigt werden, die hohe Spannung der Oberleitung hindurch, um den geeigneten Solenoid des beabsichtigten Schaltelements zu erregen. Der Solenoid zwingt dann die bestimmten Schaltelement-Elemente, den Pfad umzuschalten, den die Energiekollektoranordnung über den Stangenstromabnehmerschalter nehmen wird.
Die Steuereinheit nach dem Stand der Technik enthält eine alte Technologie und zeigt deshalb die Nachteile, die dieser Technologie eigen sind. Die Erfahrung hat gezeigt, dass die Steuereinheit nach dem Stand der Technik oftmals die Schaltelement-Solenoide intermittierend aufgrund eines Störrauschens nachteilig erregt, das von anderen Funkquellen entsteht. Zum Beispiel sind Funkbaugruppen als zu empfindlich für die übertragenen Signale, die von anderen sich nahe dazu befindlichen Oberleitungsfahrzeug-Transmittern ausgehen, und/oder zu anfällig für die Harmonischen dieser übertragenen Signale befunden worden. Ein solches "falsches Schalten" bzw. "False Tripping", wie es bezeichnet wird, falls es auftritt, während ein Oberleitungsfahrzeug über eine Verzweigung passiert, kann bewirken, dass sich die Energiekollektoranordnung separiert oder von der Oberleitung "abspringt". Ein Abspringen sogar bei niedrigen Geschwindigkeiten kann eine signifikante Größe einer Beschädigung an dem Stangenstromabnehmerschalter der betroffenen Energiekollektoranordnung und der Oberleitung, auf der sie läuft, hervorrufen.
Die Erfahrung hat gezeigt, dass die Energieversorgungsbaugruppe der Steuereinheit nach dem Stand der Technik auch ihre Nachteile besitzt. Die Energieversorgungsbaugruppe dient teilweise dazu, die 450 – 770 Volt Gleichspannung, die auf der Stromleitung vorhanden ist, auf ein Niveau von 24 Volt Gleichspannung herunterzusetzen, die für einen Betrieb der Funkbaugruppe erforderlich ist. Da der Schaltkreis auf der Energieversorgungsbaugruppe nach dem Stand der Technik ungefähr 60 Watt in Form von Wärme beim Heruntersetzen der Spannung verbraucht, erfordert das Gehäuse, in dem die Steuereinheit nach dem Stand der Technik untergebracht ist, eine Ventilierung. Obwohl eine gewisse Wärme durch die Luft wegtransportiert wird, die durch die Ventilierung strömt, tendiert Feuchtigkeit, die in der Luft mitgeführt wird, dazu, auf dem Schaltkreis zu kondensieren. In Bezug auf die Wärme und Feuchtigkeit ist gezeigt worden, dass sie eine Oxidation der Komponententeile auf der Steuereinheit fördert und nachteilig die Betriebsweise der Steuereinheit nach dem Stand der Technik beeinflusst.
Um wiederum auf solche bestimmten Steuereinheiten nach dem Stand der Technik Bezug zu nehmen, die nur eine Funkbaugruppe und den dazugehörigen Versorgungsschaltkreis umfassen, so hat die Erfahrung gezeigt, dass der Schaltkreis auf solchen Funkbaugruppen und der Energie-Versorgungsschaltkreis oftmals durch Stoßspannungen, die an der Oberleitung entstehen, beschädigt werden. Diese Stoßspannungen werden durch die Funkbaugruppe nach dem Stand der Technik über einen Widerstand in die Stangenstromabnehmerversorgung geführt.
Die Funkbaugruppen nach dem Stand der Technik sind dahingehend befunden worden, dass sie ziemlich anfällig für kalte Temperaturen sind. Heizelemente oder eine Isolation sind verwendet worden, um eine geeignete Betriebsweise in kalten Wetterklimazonen sicherzustellen.
Andere Nachteile beziehen sich auf die Zuverlässigkeit, die Größe und die Kosten der mechanischen Elemente, die in einer Steuereinheit nach dem Stand der Technik verwendet werden. Wie zuvor angesprochen ist, umfasst der typische Energieversorgungsschaltkreis mechanische Relais zum Umschalten der Energie zu den Schaltelement-Solenoiden. Wenn ein Relais auf ein Befehlssignal hin betätigt wird, das von der Funkbaugruppe empfangen ist, führt die Oberleitungsspannung über die Kontakte des Relais, um den geeigenten Schaltelement-Solenoid zu erregen. Diese mechanischen Relais sind allerdings für eine Lichtbogenbildung über die Kontakte aufgrund der hohen Spannungen, die sie erfordern, um sie zu handhaben, anfällig. Eine Lichtbogenbildung tendiert dazu, die Relaiskontakte über die Zeit zu beschädigen, und eine übermäßige Lichtbogenbildung wurde dahingehend nachgewiesen, dass sie die Steuerbaugruppen beschädigt. Die mechanische Natur der Relais und verschiedener anderer Komponenten, mit deren dazugehörigen Teilen, beeinflusst weiterhin die Zuverlässigkeit der Steuereinheit nach dem Stand der Technik und liefert höhere Kosten. Die Größe der Relais und anderer mechanischer Komponenten erfordert Umhüllungen, die groß genug sind, um deren massige Komponenten aufzunehmen. Diese zwei Erfordernisse fügen Kosten hinzu. Demzufolge führten Zuverlässigkeit, Raum- und Kosteneinschränkungen alleine zu der vorliegenden Erfindung.
Die vorliegende Erfindung stellt einen Fortschritt gegenüber Stangenstromabnehmer-Schaltsteuereinheiten nach dem Stand der Technik in verschiedener Hinsicht dar. Erstens diskriminiert die vorliegende Erfindung akkurater und selektiver die modulierten Signale, die von den Oberleitungsfahrzeug-Sendern empfangen sind, gegen unerwünschtes Rauschen. Dies eliminiert ein falsches Umschalten der Schaltelement-Solenoide, was durch Steuereinheiten nach dem Stand der Technik verursacht wird, die Signale von Quellen aufnehmen, die andere als diejenigen des vorgesehenen Oberleitungsfahrzeugs sind. Zweitens führt die vorliegende Erfindung auch eine Feinabstimmungseinstellung aus, die einem Techniker ermöglicht, den Empfangsbereich und die Empfindlichkeit der Vorrichtung so einzustellen, um Variationen in den Bedingungen vor Ort anzupassen. Drittens setzt, um den Laufpfad über den Stangenstromabnehmerschalter umzuschalten, die vorliegende Erfindung eine Halbleiterumschalttechnologie ein, um die Umschaltung einer hohen Spannung von der Stromleitung zu steuern, um den geeigneten Schaltelement-Solenoid zu erregen. Viertens setzt die vorliegende Erfindung die Spannung der Oberleitung ohne Erzeugen nahezu soviel Wärme wie nach dem Stand der Technik herunter. Dies vermeidet nicht nur das Erfordernis, Ventilierungen bei der vorliegenden Erfindung einzusetzen, sondern minimiert auch wesentlich die Wahrscheinlichkeit, dass Feuchtigkeit auf dem Schaltkreis kondensiert. Fünftens arbeitet die vorliegende Erfindung abhängig über einen weiten Bereich von Temperaturen ohne ein Erfordernis von Heizelementen oder einer thermischen Isolation. Diese und andere Vorteile favorisieren die vorliegende Erfindung gegenüber Steuereinheiten nach dem Stand der Technik im Hinblick auf Kosten, Raum und Zuverlässigkeit.

Es ist deshalb die Aufgabe der vorliegenden Erfindung, eine elektronische Steuereinheit zum Steuern eines Stangenstromabnehmerschalters anzugeben.

Diese Aufgabe wird durch die elektronische Steuereinheit gemäß Anspruch 1 gelöst.

Bevorzugte Ausführungsformen sind Gegenstand der abhängigen Ansprüche.

Ein Vorteil der erfindungsgemäßen elektronischen Steuereinheit ist es, dass sich deren Signalverarbeitungseinheit akkurat und selektiv gültige Eingangssignale von Störrauschen unterscheidet, das von anderen Funkquellen entsteht, um dadurch wesentlich die Wahrscheinlichkeit eines falschen Umschaltens der Stangenstromabnehmer-Schalt-Solenoide und der damit verbundener Beschädigungsmöglichkeit zu reduzieren.

Eine Ausführungsform der Erfindung umfasst eine Feinabstimmungseinstellung, die es einem Techniker ermöglicht, den Empfangsbereich und die Empfindlichkeit der Signalverarbeitungseinheit einzustellen, um Variationen in der Umgebung, in der die elektronische Schaltelement-Steuereinheit arbeitet, anzupassen.

Ein weiterer Vorteil einer Ausführungsform der Erfindung ist es, dass deren Energieversorgungseinheit beim Heruntersetzen der Oberleitungsspannung weniger Wärme als bei herkömmlichen Schaltelement-Steuereinheiten erzeugt, um dadurch das Erfordernis zu vermeiden, die Energiesteuereinheit durch ein Gebläse zu kühlen und wesentlich die Wahrscheinlichkeit mindert, dass Feuchtigkeit auf dem Schaltkreis kondensiert.

In einer weiteren Ausführungsform der Erfindung umfasst die Signalverarbeitungseinheit einen Zeitsperrenchaltkreis, der sicherstellt, dass ein Schaltelement-Solenoid nicht kontinuierlich erregt wird und demzufolge in dem Fall beschädigt wird, dass ein ankommendes Signal kontinuierlich von einem Oberleitungsfahrzeug-Sender empfangen wird.

Die erfindungsgemäße Steuereinheit ist für einen Betrieb innerhalb verschiedener Umgebungen, wo die Temperatur von -40° bis 70° Celsius reichen kann, geeignet.

Die erfindungsgemäße Steuereinheit ist zuverlässiger, kostengünstiger und nimmt wendiger Raum als Schaltelement-Steuereinheiten nach dem Stand der Technik ein.

In der erfindungsgemäßen Steuereinheit wird Halbleitertechnologie im Gegensatz zu einer traditionellen, mechanischen Komponentenbauweise eingesetzt.

In einer erfindungsgemäßen Steuereinheit wird ein Impuls erzeugt, um einen Schaltelement-Solenoid des Stangenstromabnehmerschalters zu erregen, wobei die Dauer des Impulses so einstellbar ist, dass in kälteren Klimazonen, in denen die Stangenstromabnehmerschalter langsamer arbeiten, der Impuls ausreichend lang ist, um sicherzustellen, dass sich der Stangenstromabnehmerschalter vollständig umschaltet und dass in wärmeren Klimazonen, in denen der Stangenstromabnehmerschalter schneller arbeitet, der Impuls von ausreichender Kürze ist, um sicherzustellen, dass die Schaltelement-Solenoide nicht überhitzt und beschädigt werden.

Im Folgenden werden bevorzugte Ausführungsformen der Erfindung anhand der beiliegenden Zeichnungen erläutert.
1A zeigt ein Blockdiagramm einer elektronischen Stangenstromabnehmer-Schaltsteuereinheit gemäß der vorliegenden Erfindung, die eine Signalverarbeitungseinheit und eine Energiesteuereinheit darstellt.
1B zeigt ein Blockdiagramm einer Eingangsstufe der Signalverarbeitungseinheit, die in 1A dargestellt ist.
1C zeigt ein Blockdiagramm einer Frequenzerfassungsstufe der Signalverarbeitungseinheit, die in 1A dargestellt ist.
1D zeigt ein Blockdiagramm einer Abbiegesignal-Demodulationsstufe der Signalverarbeitungseinheit, die in 1A dargestellt ist.
1E zeigt ein Blockdiagramm einer Geradeaussignal-Demodulationsstufe der Signalverarbeitungseinheit, 1A dargestellt ist.
1F zeigt ein Blockdiagramm einer Ausgangsstufe der Signalverarbeitungseinheit, die in 1A dargestellt ist.
2A zeigt eine schematische Darstellung einer Spannungswandlungsstufe der Signalverarbeitungseinheit gemäß der vorliegenden Erfindung.
2B zeigt eine schematische Darstellung einer Signaleingangsstufe der Signalver arbeitungseinheit gemäß der vorliegenden Erfindung.
2C zeigt eine schematische Darstellung einer Frequenzertassungsstufe der Signalverarbeitungseinheit gemäß der vorliegenden Erfindung.
2D zeigt eine schematische Darstellung einer Abbiegesignal-Demodulationsstufe der Signalverarbeitungseinheit gemäß der vorliegenden Erfindung.
2E zeigt eine schematische Darstellung einer Geradeaussignal-Demodulationsstufe der Signalverarbeitungseinheit gemäß der vorliegenden Erfindung.
2F zeigt eine schematische Darstellung einer Ausgangsstufe der Signalverarbeitungseinheit gemäß der vorliegenden Erfindung.
3A zeigt eine schematische Darstellung einer ersten Reduktionsstufe der Energiesteuereinheit gemäß der vorliegenden Erfindung.
3B zeigt eine schematische Darstellung einer zweiten Reduktionsstufe der Energiesteuereinheit gemäß der vorliegenden Erfindung.
3C zeigt eine schematische Darstellung einer dritten Reduktionsstufe der Energiesteuereinheit gemäß der vorliegenden Erfindung.
3D zeigt eine schematische Darstellung einer Zerhackersteuerstufe der Energiesteuereinheit gemäß der vorliegenden Erfindung.
3E und F zeigen eine schematische Darstellung einer Abbiege-Ausgangsstufe der Energiesteuereinheit gemäß der vorliegenden Erfindung.
3G und H zeigen eine schematische Darstellung einer Geradeaus-Ausgangsstufe der Energiesteuereinheit gemäß der vorliegenden Erfindung.
DETAILLIERTE BESCHREIBUNG DER ERFINDUNG
Bevor die vorliegende Erfindung im Detail beschrieben wird, wird, zum Zwecke der Klarheit und des Verständnisses, der Leser darauf hingewiesen, daß identische Komponenten, die identische Funktionen in jeder der beigefügten Zeichnungen besitzen, mit denselben Bezugszeichen durch jede der verschiedenen Figuren hindurch, die darin dargestellt sind, gekennzeichnet worden sind.
In der derzeit bevorzugten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung, die in 1A dargestellt ist, umfaßt die elektronische Stangenstromabnehmer-Schaltsteuereinheit 1, eine Signalverarbeitungseinrichtung 2 und eine Energiesteuereinrichtung 3, die in einer Tandem-Betriebsweise eingesetzt sind, um die Frosch-Solenoide eines Stangenstromabnehmerschalters zu steuern.
Die Signalverarbeitungseinrichtung 2 empfängt frequenzmodulierte Signale, und zwar über eine Antenne, von einem Sender, der auf einem Oberleitungsfahrzeug angeordnet ist. Wie zuvor angesprochen ist, kann der Sender irgendeines von drei in der Frequenz modulierten Signalen übertragen. Ein frequenzmoduliertes Geradeaussignal zeigt eine Anforderung an, den Laufpfad durch einen Frosch bzw. ein Kreuzherzstück so umzuschalten, daß eine Energiekollektoranordnung geradeaus dort hindurch auf einem Stromleitungsstrang in einem geraden Pfad läuft. Ein frequenzmoduliertes Links-Abbiegesignal zeigt eine Anforderung an, den Laufpfad so umzuschalten, daß eine Energiekollektoranordnung von der Geradeaus-Stromleitung zu einem Strang zu einer linken Richtung hin läuft. In ähnlicher Weise zeigt ein frequenzmoduliertes Rechts-Abbiegesignal eine Anforderung an, den Laufpfad so umzuschalten, daß eine Energiekollektoranordnung von der Geradeaus-Stromleitung zu einem Strang zu einer rechten Richtung hin läuft.
Die Frequenz jedes modulierten Signals liegt innerhalb eines Bands aus Frequenzen, das durch den Schaltkreisaufbau des Senders vorbestimmt ist. Dieses vorbestimmte Band erstreckt sich ungefähr von 8,8 kHz bis 14,9 kHz. Genauer gesagt besitzt das frequenzmodulierte Links-Abbiegesignal seine Ruhe- bzw- Mittenfrequenz bei 9,2 kHz zentriert, die zwischen einem vorab eingestellten Bereich von 8,8 kHz bis 9,5 kHz aufgrund des Links-Abbiege-Modulationssignals, das es trägt, variiert. Das frequenzmodulierte Geradeaussignal besitzt seine Ruhefrequenz bei 11,5 kHz zentriert, die zwischen einem vorab eingestellten Bereich von 11,1 kHz bis 11,95 kHz aufgrund des Geradeaus-Modulationssignals, das es trägt, variiert. In ähnlicher Weise besitzt das in der Frequenz modulierte Rechts-Abbiegesignal seine Ruhefrequenz bei 14 kHz zentriert, die sich zwischen einem vorab eingestellten Bereich von 13,4 kHz bis 14,6 kHz aufgrund des Rechts-Abbiege-Modulationssignals, das es trägt, variiert. Diese sind modulierte Signale, deren Frequenzen innerhalb des vorbestimmten Bands liegen, die die Signalverarbeitungseinrichtung 2 erfassen und verarbeiten muß.
Die Signalverarbeitungseinrichtung 2 verarbeitet die frequenzmodulierten Signale über verschiedene Stufen, um schließlich Zwischen-Befehlssignale zu erzeugen, um die Energiezufuhr zu den Frosch-Solenoiden der verschiedenen Stangenstromabnehmerschalter zu steuern. Genauer gesagt erzeugt die Signalverarbeitungseinrichtung 2 ein Zwischen-Geradeaus-Befehlssignal in Abhängigkeit von dem frequenzmodulierten Ge radeaussignal. Die Signalverarbeitungseinrichtung 2 erzeugt in ähnlicher Weise ein Zwischen-Rechtsabbiege- und ein Zwischen-Links-Abbiege-Befehlssignal in Abhängigkeit des frequenzmodulierten Rechts- und Links-Abbiegesignals jeweils.
Die Energiesteuereinrichtung 3 empfängt die Zwischen-Befehlssignale von der Signalverarbeitungseinrichtung 2 und führt in Abhängigkeit von jedem solchen Signal Energie zu dem bestimmten Frosch-Solenoid entsprechend zu dem Zwischen-Befehls-Signal, das empfangen ist, zu. Der bestimmte Frosch-Solenoid erregt sich und wirkt auf bestimmte Elemente innerhalb des Froschs ein, um den Laufpfad, den die Energiekollektoranordnung über den Frosch zu der erwünschten Stromleitung nehmen wird, umzuschalten.
Wie nun die 1 und 2 zeigen, umfaßt die Signalverarbeitungseinheit 2 eine Spannungswandlerstufe 4, eine Signal-Eingangsstufe 5, eine Frequenz-Erfassungsstufe 6, eine Abbiegesignal-Demodulationsstufe 7, eine Geradeaussignal-Demodulationsstufe 8 und eine Ausgabestufe 9.
Die Spannungswandlerstufe 4 empfängt von der Energiesteuereinheit 3 eine Eingangsspannung von 24 Volt DC, wie dies in 2A dargestellt ist. Die Spannungswandlerstufe 4 reduziert die 24 Volt DC Eingabe auf 15 Volt DC und reguliert dieselbe. Jede der anderen Stufen der Signalverarbeitungseinheit 2 verwendet die 15 Volt DC intern, um ihren Betrieb mit Energie zu versorgen.
Wie in den 1A und 2B dargestellt ist, filtert, verstärkt und formt die Signal-Eingangsstufe 5 jedes modulierte Signal, das von der Antenne empfangen ist, und gibt ein aufbereitetes, moduliertes Signal in Abhängigkeit davon aus. Zum Zwecke der Klarheit erzeugt die Signal-Eingangsstufe 5 ein aufbereitetes, moduliertes Geradeaussignal in Abhängigkeit von dem in der Frequenz modulierten Geradeaussignal. In ähnlicher Weise erzeugt die Signal-Eingangsstufe 5 ein aufbereitetes, moduliertes Links- und ein aufbereitetes, moduliertes Rechts-Abbiegesignal jeweils in Abhängigkeit des modulierten Links- und des modulierten Rechts-Abbiegesignals, das von der Antenne empfangen ist.
Die Signal-Eingangsstufe 5 umfaßt einen Bandpaß-Filterschaltkreis 50, einen Isolationsschaltkreis 51, einen Verstärkungs-Einstellschaltkreis 52, einen Bandpaß-Verstärkerschaltkreis 53 und einen ersten Signal-Formungsschaltkreis 54. Der Bandpaß-Filterschaltkreis 50 filtert jedes der eingegebenen, frequenzmodulierten Signale, die von der Antenne empfangen sind, so daß Frequenzen außerhalb des vorbestimmten Bands im wesentlichen gedämpft werden und Frequenzen innerhalb des vorbestimmten Bands ermöglicht wird, dort hindurchzuführen. Ein gefiltertes, moduliertes Signal tritt aus dem Bandpaß-Filterschaltkreis 50 für jedes der frequenzmodulierten Signale aus, die an der Signaleingangsstufe 5 empfangen sind. Das vorbestimmte Band aus Frequenzen, dem ermöglicht wird, durch den Bandpaß-Filterschaltkreis 50 hindurchzuführen, reicht von ungefähr 8,8 kHz bis 14,9 kHz. Das gefilterte, modulierte Signal, das von dem Bandpaß-Filterschaltkreis 50 austritt, führt dann durch den Isolationsschaltkreis 51 hindurch. Der Isolationsschaltkreis 51 dient dazu, den elektronischen Schaltkreis, der innerhalb der Signalverarbeitungseinrichtung 2 enthalten ist, gegen unerwünschte elektrische Einflüsse zu isolieren, die von einem anderen elektrischen Schaltkreis und der Hochspannungs-Oberleitung entstehen. Das gefilterte, modulierte Signal fließt dann durch den Verstärkungs-Einstellschaltkreis 52 hindurch.
Der Verstärkungs-Einstellschaltkreis 52 ermöglicht, daß die Empfindlichkeit der Signal-Eingangsstufe 5 eingestellt wird. Genauer gesagt umfaßt der Verstärkungs-Einstellschaltkreis 52 einen variablen Widerstand RP1, wie dies in den 1A und 2B dargestellt ist. Auf die Herstellung der Signalverabeitungseinheit 2 folgend kann ein Anlagentechniker den RP1 dazu verwenden, die Signaleingangsstufe 5 zu kalibrieren, und demzufolge die Signalverarbeitungseinrichtung 2, um am besten auf die modulierten Signale anzusprechen, die von dem Oberleitungsfahrzeug gesendet sind. Die anfängliche Kalibrierung der Signaleingangsstufe 5 wird allerdings gewöhnlich unter den nahezu idealen Testbedingungen der Herstellfabrik durchgeführt. Allerdings wird die Signalverarbeitungseinheit 2 vorzugsweise so hergestellt, daß RP1 für Techiker an dem Einsatzort zugänglich ist. Über die Einstellung des RP1 kann ein Anlagentechniker die Signaleingangsstufe 5 fein abstimmen, um Variationen in der Stärke der gesendeten Signale anzupassen, die typischerweise unter Einsatzbedingungen vorgefunden werden.
Der Bandpaß-Verstärkerschaltkreis 53 verstärkt das gefilterte, modulierte Signal, das von dem Verstärkungs-Einstellschaltkreis 52 empfangen ist, so daß Frequenzen innerhalb des vorbestimmten Bands ermöglicht wird, dort hindurch mit einem im wesentlichen gleichförmigen Ansprechverhalten hindurchzuführen. Ein verstärktes, moduliertes Signal tritt von dem Bandpaß-Verstärkerschaltkreis 53 für jedes der gefilterten, modulierten Signale aus, die von dem Verstärkungs-Einstellschaltkreis 52 empfangen sind. Ähnlich dem Bandpaß-Filterschaltkreis 50 reicht das vorbestimmte Band an Frequenzen, die durch den Bandpaß-Verstärkerschaltkreis 53 hindurchführbar sind, von ungefähr 8,8 kHz bis 14,9 kHz.
Das verstärkte, modulierte Signal führt dann in den ersten Signal-Formungsschaltkreis 54 der Signaleingangsstufe 5 hindurch. Der erste Signal-Formungsschaltkreis 54 verbessert den Zustand des verstärkten, modulierten Signals so, daß seine Amplitude kon sistent ist und seine Wellenflanken weiche, steile Übergänge zeigen. Er schafft auch einen gewissen Grad einer Filterung. Der erste Signal-Formungsschaltkreis 54 liefert deshalb die angemessene Aufbereitung des verstärkten, modulierten Signals, bevor er es, als das aufbereitete, modulierte Signal, zu jeder der Frequenz-Erfassungs- 6, der Abbiegesignal-Demodulations- 7, der Geradeaussignal-Demodulations- 8 Stufen der Signalverarbeitungseinheit 2 hindurchführt.
Wie nun die 1A und 2C zeigen, erfaßt die Frequenz-Erfassungsstufe 6 der Signalverarbeitungseinheit 2, ob die Frequenz des aufbereiteten, modulierten Signals, das von der Signaleingangsstufe 5 empfangen ist, innerhalb des vorbestimmten Bands an Frequenzen fällt. Falls dies der Fall ist, erzeugt die Frequenz-Erfassungsstufe 6 ein Gültigkeitssignal in Abhängigkeit davon. Das Gültigkeitssignal zeigt an, daß das aufbereitete, modulierte Signal, und demzufolge das modulierte Signal, das von der Antenne empfangen ist, ein solches ist, das entweder die Abbiegesignal- oder die Geradeaussignal-Demodulationsstufe 7, 8 demodulieren kann. Das Gültigkeitssignal dient demzufolge dazu, zu ermöglichen, daß entweder die Abbiege- oder die Geradeaussignal-Demodulationsstufe 7, 8 in Abhängigkeit des aufbereiteten, modulierten Abbiege- und Geradeaussignals jeweils arbeiten.
Die Frequenz-Erfassungsstufe 6 umfaßt einen ersten Schaltkreis 61 mit phasenverriegelter Schleife und einen ersten Pegel-Komparatorschaltkreis 62, wie dies in den 1A und 2C dargestellt ist. Der erste Schaltkreis 61 mit phasenverriegelter Schleife umfaßt einen PLL-Chip oder einen ähnlichen Schaltkreis 63 und einen variablen Widerstand RP5. Der variable Widerstand RP5 ermöglicht eine Einstellung des vorbestimmten Bands an Frequenzen, das durch den ersten Schaltkreis 61 mit phasenverriegelter Schleife erfassbar ist. Der erste Pegel-Komparatorschaltkreis 62 umfaßt zwei Komparatoren 64 und 65, einen Widerstand R40, einen Kondensator C24 und Widerstände R41 bis R43.
Der erste Schaltkreis 61 mit phasenverriegelter Schleife empfängt seinen Eingang von dem ersten Signal-Formungsschaltkreis 54 der Signaleingangsstufe 5. Unter Annahme natürlich, daß der Eingang von ausreichender Stärke ist, wird sich der erste Schaltkreis 61 mit phasenverriegelter Schleife auf das ankommende, aufbereitete, modulierte Signal verriegeln, falls seine Frequenz innerhalb des vorbestimmten Bands aus Frequenzen liegt. Eingestellt als eine Frequenz zu dem Spannungswandler ist der Ausgang des ersten Schaltkreises 61 mit phasenverriegelter Schleife eine Rechteckwelle, deren Frequenz diejenige des aufbereiteten, modulierten Signals ist und deren Amplitude zu irgendeinem gegebenen Zeitpunkt für die momentane Frequenz des aufbereiteten, modu lierten Signals repräsentativ ist. Vor dem Durchgang des Rechteckwellensignals in den ersten Pegel-Komparatorschaltkreis 62 dienen der Widerstand R40 und der Kondensator C24 als ein Filter, um ein Wellen zu unterdrücken, ohne die DC-Komponente des Signals zu beeinflussen. Unter Bildung der Zeitkonstanten eines Widerstands-Kapazitäts-Schaltkreises bestimmen die Werte von R40 und C24 auch, wie lange das Eingangssignal an dem Eingang des ersten Schaltkreises 61 mit phasenverriegelter Schleife zum Führen zu dem Rechteckwellensignal vorhanden sein muß, damit es durch den ersten Pegel-Komparatorschaltkreis 62 erkennbar wird. Falls das aufbereitete, modulierte Signal an diesem Eingang für eine ausreichende Zeitdauer vorhanden ist, wird der erste Schaltkreis 61 mit phasenverriegelter Schleife eine Rechteckwelle produzieren, die genug Energie trägt, um den Kondensator C24 aufzuladen, so daß der erste Pegel-Komparatorschaltkreis 62 die Amplitude des Rechteckwellensignals analysieren kann.
Der erste Pegel-Komparatorschaltkreis 62 empfängt das Rechteckwellensignal von dem ersten Schaltkreis 61 mit phasenverriegelter Schleife. Die Widerstände R41 und R43 werden so ausgewählt, daß der erste Pegel-Komparatorschaltkreis 62 ein Gültigkeitssignal erzeugen wird, d.h. ein logisches, hohes Signal, falls die Amplitude der Rechteckwelle eine Frequenz darstellt, deren Wert zwischen den oberen und unteren Frequenzen, oder den Grenzen des vorbestimmten Bands, liegt. Falls die Amplitude der Rechteckwelle eine Frequenz darstellt, deren Wert außerhalb des vorbestimmten Bands liegt, dann führt der erste Pegel-Komparatorschaltkreis 62 kein Ausgabesignal zu.
Die Widerstände R41 und R43 stellen demzufolge jeweils den oberen und den unteren Spannungsschwellwert für den ersten Pegel-Komparatorschaltkreis 62 ein, während der Widerstand R42 den Mittelpunkt zwischen den Schwellwerten einstellt. Genauer gesagt wird der Widerstand R41 so ausgewählt, daß der Komparator 64 die Rechteckwelle erkennt, wenn seine Amplitude eine Frequenz niedriger als die obere Grenze des vorbestimmten Bands darstellt. In ähnlicher Weise wird der Widerstand R43 so ausgewählt, daß der Komparator 65 die Rechteckwelle erkennt, wenn seine Amplitude eine Frequenz höher als die untere Grenze des vorbestimmten Bands darstellt. Wenn die Amplitude der Rechteckwelle innerhalb des oberen und des unteren Spannungsschwellwerts des ersten Pegel-Komparatorschaltkreises 62 fällt, führt der erste Pegel-Komparatorschaltkreis 62 das Gültigkeitssignal zu sowohl der Abbiegesignal- als auch der Geradeaussignal-Demodulationsstufe 7 und 8 zu.
Es sollte ersichtlich werden, daß der erste Schaltkreis 61 mit phasenverriegelter Schleife nicht in der Lage sein wird, sich auf das ankommende, aufbereitete, modulierte Eingangssignal zu verriegeln, falls seine Frequenz außerhalb des vorbestimmten Bands an Frequenzen liegt. Ohne ein gültiges, ankommendes, aufbereitetes, moduliertes Signal, um es zu verarbeiten, wird die Frequenz-Erfassungsstufe 6 kein Gültigkeitssignal erzeugen und weder die Abbiegesignal- noch die Geradeaussignal-Demodulationsstufe 7 und 8 werden freigegeben werden, um zu arbeiten. Die Frequenz-Erfassungsstufe 6 bestimmt lediglich, ob die Frequenz des ankommenden Signals innerhalb des vorbestimmten Bands liegt. Die Frequenz-Erfassungsstufe 6 unterscheidet weder, ob das ankommende, modulierte Signal eine Geradeaus-Links-Abbiege- oder Rechts-Abbiege-Anforderung darstellt, noch demoduliert sie dasselbe.
Jede Signalverarbeitungseinheit 2 umfaßt sowohl eine Geradeaussignal-Demodulationsstufe 7 als auch eine Geradeaussignal-Demodulationsstufe 8. Wie zuvor angedeutet ist, wird die Abbiegesignal-Demodulationsstufe 7, die hier vorgesehen ist, so aufgebaut, um entweder ein moduliertes Links-Abbiegesignal oder ein moduliertes Rechts-Abbiegesignal zu demodulieren. Unter der gegebenen Lehre hier könnte allerdings ein Fachmann auf dem betreffenden Fachgebiet eine solche konstruieren, die zum Demodulieren beider Abbiege-Signale in der Lage ist. Ein solcher Aufbau liegt deshalb innerhalb des Schutzumfangs der vorliegenden Erfindung. Dennoch wird bei einem solchen Aufbau die Signalverarbeitungseinheit 2, die hier vorgesehen ist, vorzugsweise so eingestellt, um entweder die Geradeaus- und die Links-Abbiege-Anforderungen oder die Geradeaus- und die Rechts-Abbiege-Anforderungen zu verarbeiten.
Welches Paar von Anforderungen auch immer in Bezug auf die eine gegebene Signalverarbeitungseinheit eingestellt wird, um sie zu verarbeiten, muß der Schaltkreis mit phasenverriegelter Schleife der Demodulationsstufen jeweils vorab eingestellt werden, um den geeigneten Bereich an Frequenzen zu erfassen. Die vorab eingestellten Frequenzbereiche müssen natürlich solche anpassen, die durch die Sender, die an den Oberleitungsfahrzeugen vorhanden sind, verwendet werden. Für eine Signalverarbeitungseinheit, die so eingestellt ist, um Links-Abbiege- und Geradeaus-Anforderungen zu verarbeiten, liegen die vorab eingestellten Bereiche an Frequenzen für die Abbiegesignal-Demodulationsstufe und die Geradeaussignal-Demodulationsstufe innerhalb von 8,8 kHz bis 9,5 kHz und 11,1 kHz bis 11,95 kHz jeweils. Ähnlich liegen für eine Signalverarbeitungseinheit, die so eingestellt ist, um Geradeaus- und Rechts-Abbiege-Anforderungen zu verarbeiten, die vorab eingestellten Bereiche an Frequenzen für die Geradeaussignal-Demodulationsstufe und die Abbiegesignal-Demodulationsstufe innerhalb von 11,1 kHz bis 11,95 kHz und 13,4 kHz bis 14,6 kHz jeweils. Jede Demodulationsstufe wird demzufolge so abgestimmt, um einen unterschiedlich engen, vorab eingestellten Bereich an Frequenzen zu erfassen, und dies stellt sicher, daß eine Demodulationsstufe nicht auf ein moduliertes Signal, das für eine andere Demodulationsstufe vor gesehen ist, ansprechen wird.
Wie die 1A, 2D und 2E zeigen, umfassen die Abbiege- und Geradeaussignal-Demodulationsstufen 7 und 8 jeweils einen Schaltkreis mit phasenverriegelter Schleife, einen Filterschaltkreis, einen Signal-Formungsschaltkreis und einen Pegel-Komparatorschaltkreis. Es wird nun allerdings zuerst die Abbiegesignal-Demodulationsstufe 7, die in den 1A und 2B dargestellt ist, betrachtet. Spezifisch umfaßt die Abbiegesignal-Demodulationsstufe 7 einen Schalter SW1, einen zweiten Schaltkreis 71 mit phasenverriegelter Schleife, einen zweiten Tiefpaß-Filterschaltkreis 72, einen zweiten Signal-Formungsschaltkreis 73 und einen zweiten Pegel-Komparatorschaltkreis 74.
Eine gegebene Signalverarbeitungseinrichtung wird über den SW1 der Abbiegesignal-Demodulationsstufe 7 so eingestellt, um entweder geradeaus und rechts modulierte Signale oder geradeaus und links modulierte Signale zu erkennen. Primär wird, unter Beeinflussung des zweiten Schaltkreises 71 mit phasenverriegelter Schleife, wenn der Schalter SW1 nach links umgeschaltet wird, wie dies angezeigt ist, die Abbiegesignal-Demodulationsstufe 7 so abgestimmt, daß sie nur auf ein aufbereitetes, moduliertes Links-Abbiegesignal ansprechen wird. Wenn der Schalter SW1 nach rechts umgeschaltet wird, wird die Abbiegesignal-Demodulationsstufe 7 so abgestimmt, daß sie nur auf ein aufbereitetes, moduliertes Rechts-Abbiegesignal ansprechen wird. Die Geradeaussignal-Demodulationsstufe 8 wird, wie nachfolgend erläutert ist, so abgestimmt, daß sie nur auf ein aufbereitetes, moduliertes Geradeaussignal ansprechen wird.
Als ein Demodulator eingestellt umfaßt der zweite Schaltkreis 71 mit phasenverriegelter Schleife einen Schalter SW1, einen PLL-Chip oder ähnlichen Schaltkreis 75 und variable Widerstände RP2 und RP3. Wenn der Schalter SW1 in die linke Position, wie dies in den 1A und 2D dargestellt ist, eingestellt ist, wird die Signalverarbeitungseinrichtung 2 ein aufbereitetes, moduliertes Links-Abbiegesignal erfassen, dessen Frequenz bis zu ungefähr 300 Hz oberhalb oder unterhalb einer Ruhe- bzw. Mittenfrequenz von 9,2 kHz in Abhängigkeit von dem Links-Abbiege-Modulationssignal, das dadurch getragen wird, variieren kann. Über den variablen Widerstand RP2 kann die Mittenfrequenz, die durch den zweiten Schaltkreis 71 mit phasenverriegelter Schleife erfassbar ist, so eingestellt werden, um Variationen in der Umgebung zu erfassen, in der die Signalverarbeitungseinheit verwendet wird. Umgekehrt wird, falls der Schalter SW1 in die rechte Position eingestellt wird, die Signalverarbeitungseinheit 2 ein aufbereitetes, moduliertes Rechts-Abbiegesignal erfassen, dessen Frequenz bis zu ungefähr 600 Hz oberhalb oder unterhalb einer Ruhefrequenz von 14 kHz variieren kann, und zwar in Abhängigkeit von dem Rechts-Abbiege-Modulationssignal, das dadurch getragen wird. Wie bei dem variablen Widerstand RP2 ermöglicht der variable Widerstand RP3 einem Service-Techniker, die Mittenfrequenz einzustellen, die durch den zweiten Schaltkreis 71 mit phasenverriegelter Schleife erfaßt ist, um die besonderen, umgebungsmäßigen Bedingungen, die vor Ort vorhanden sind, anzupassen.
In Bezug auf die Betriebsweise des zweiten Schaltkreises 71 mit phasenverriegelter Schleife wird Bezug auf 2D genommen. Egal ob nun die Abbiegesignal-Demodulationsstufe 7 so eingestellt wird, um die Links- oder Rechts-Abbiege-Anforderung zu bearbeiten, empfängt der zweite Schaltkreis 71 mit phasenverriegelter Schleife sowohl das aufbereitete, modulierte Abbiegesignal von der Signal-Eingangsstufe 5 als auch das Gültigkeitssignal von der Frequenz-Erfassungsstufe 6. In Abhängigkeit dieser Eingaben gibt der zweite Schaltkreis 71 mit phasenverriegelter Schleife ein Rechteckwellensignal aus, dessen Frequenz diejenige des Abbiege-Modulationssignals ist, das durch das aufbereitete, modulierte Abbiegesignal getragen ist und dessen Amplitude Variationen des Abbiege-Modulationssignals darstellt. Der zweite Schaltkreis 71 mit phasenverriegelter Schleife wird nicht das Abbiege-Modulationssignal erfassen, das durch das aufbereitete, modulierte Abbiegesignal getragen ist, falls die Frequenz des Abbiege-Modulationssignals zu hoch ist. Genauer gesagt wird für eine Abbiegesignal-Demodulationsstufe, die so eingestellt ist, um Links-Abbiege-Anforderungen zu verarbeiten, ein Links-Abbiege-Modulationssignal, das ungefähr 300 Hz übersteigt, nicht erfaßt werden. Dies entspricht dem vorab eingestellten Bereich an Frequenzen für ein aufbereitetes, moduliertes Links-Abbiegesignal von 8,8 kHz bis 9,5 kHz. In ähnlicher Weise wird für eine Abbiegesignal-Demodulationsstufe, die so eingestellt ist, um Rechts-Abbiege-Anforderungen zu bearbeiten, ein Rechts-Abbiege-Modulations-Signal, das ungefähr 600 Hz übersteigt, nicht erfaßt werden. Dies entspricht dem vorab eingestellten Bereich an Frequenzen für ein aufbereitetes, moduliertes Rechts-Abbiegesignal von 13,4 kHz bis 14,6 kHz.
Begleitend das aufbereitete, modulierte Abbiegesignal von der Signaleingangsstufe 5 ist allerdings ein bestimmter Betrag eines Störrauschens vorhanden. Die Rechteckwelle, die den zweiten Schaltkreis 71 mit phasenverriegelter Schleife verläßt, führt demzufolge durch den zweiten Tiefpaß-Filterschaltkreis 72 hindurch. Repräsentiert primär durch einen Widerstand R17 und einen Kondensator C12 entfernt der zweite Tiefpaß-Filterschaltkreis 72 unerwünschtes Rauschen von dem Rechteckwellensignal derart, daß Frequenzen oberhalb einer vorab ausgewählten Frequenz im wesentlichen gedämpft werden und Frequenzen unterhalb der vorab ausgewählten Frequenz ermöglicht wird, dort hindurchzuführen. Die vorab ausgewählte Frequenz entspricht dem vorab eingestell ten Bereich an Frequenzen für jedes der Abbiege-Modulationssignale. Genauer gesagt filtert für eine Abbiegesignal-Modulationsstufe, die so eingestellt ist, um Links-Abbiege-Anforderungen zu verarbeiten, der zweite Tiefpaß-Filterschaltkreis unerwünschte Frequenzen oberhalb von ungefähr 300 Hz. In ähnlicher Weise filtert für eine Abbiegesignal-Demodulationsstufe, die so eingestellt ist, um Rechts-Abbiege-Anforderungen zu verarbeiten, der zweite Tiefpaßtfilterschaltkreis unerwünschte Frequenzen oberhalb ungefähr 600 Hz.
Das gefilterte Rechteckwellensignal führt dann in den zweiten Signal-Formungsschaltkreis 73 der Abbiegesignal-Demodulationsstufe 7. Wie in 2D dargestellt ist, umfaßt der zweite Signal-Formungsschaltkreis 73 Kondensatoren C13 und C14, einen Operationsverstärker 76 und Widerstände R18 bis R21. Der zweite Signal-Formungsschaltkreis 73 verbessert den Zustand des gefilterten Rechteckwellensignals so, daß seine Amplitude konsistent ist und seine Wellenflanken glatte, steile Übergänge zeigen. Er liefert auch einen Grad einer Filterung. Der zweite Signal-Formungsschaltkreis 73 liefert demzufolge die erforderliche Aufbereitung des Rechteckwellensignals vor einem Hindurchführen von diesem zu dem zweiten Pegel-Komparatorschaltkreis 74.
Der zweite Pegel-Komparatorschaltkreis 74 umfaßt eine Gleichrichterdiode D6, einen Widerstand R22, einen Kondensator C15 und einen Inverter 77. Die Dioden D5 und D7 werden primär zum Klemmen des Eingangs auf den zweiten Pegel-Komparatorschaltkreis 74 zum Schutz eingesetzt. Unter Bildung der Zeitkonstanten eines Widerstands-Kapazitäts-Schaltkreises bestimmen die Werte von R22 und C15, wie lange das modulierte Abbiegesignal an dem Eingang des zweiten Schaltkreises 71 mit phasenverriegelter Schleife für das sich ergebende Rechteckwellensignal vorhanden sein muß, um durch den zweiten Pegel-Komparatorschaltkreis 74 erkannt zu werden. Falls das aufbereitete, modulierte Abbiegesignal an diesem Eingang für eine ausreichende Zeitdauer vorhanden ist, wird der zweite Schaltkreis 71 mit phasenverriegelter Schleife eine Rechteckwelle produzieren, die genug Energie führt, um den Kondensator C15 so aufzuladen, daß der zweite Pegel-Komparatorschaltkreis 74 die Amplitude des Rechteckwellensignals analysieren kann.
Wogegen der zweite Schaltkreis 71 mit phasenverriegelter Schleife prüft, ob die Frequenz des Abbiege-Modulationssignals zu hoch ist, prüft der zweite Pegel-Komparatorschaltkreis 74, ob es zu niedrig ist. Die Frequenz des Modulationssignals muß dann zwischen einer oberen Grenze, die durch den zweiten Schaltkreis 71 mit phasenverriegelter Schleife eingestellt ist, und einer unteren Grenze, die durch den zweiten Pegel-Komparatorschaltkreis 74 eingestellt ist, liegen. Wie für die untere Grenze richtet die Diode D6 das ankommende Rechteckwellensignal so gleich, um einen Referenz-DC-Pegel davon zur Eingabe in den Inverter 77 zu bilden. Der Referenz-DC-Pegel ist natürlich eine Spannungsdarstellung der Frequenz des Abbiege-Modulationssignals, die durch das aufbereitete, modulierte Abbiegesignal getragen wird. Falls der Referenz-DC-Pegel ausreichend Energie trägt, um den Kondensator C15 aufzuladen und den Aufbau im Schwellwert des Inverters 77 zu überwinden, dann ist die Frequenz des Abbiege-Modulationssignals, das durch den Referenzpegel dargestellt ist, hoch genug, um eine Aktivierung der Ausgangsstufe 9 zu garantieren.
Es folgt primär durch den zweiten Schaltkreis 71 mit phasenverriegelter Schleife und den zweiten Pegel-Komparatorschaltkreis 74, daß ein gültiges, ankommendes Abbiegesignal von Störrauschen unterschieden wird, das intermittierende Signale umfaßt, die von Sendern von anderen, weiter entfernten Oberleitungsfahrzeugen empfangen sind. Funkbaugruppen nach dem Stand der Technik sind dahingehend beurteilt worden, daß sie für solche intermittierenden Signale anfällig sind, und zwar als Beweis eines falschen Umschaltens der Frosch-Abbiege-Solenoide, wie dies zum Stand der Technik angeführt ist. Das Design der Signalverarbeitungseinrichtung 2 beseitigt allerdings dieses Problem.
Um sich der Betriebsweise der Abbiegesignal-Demodulationsstufe 7 zuzuwenden, gibt, wenn ein Referenz-DC-Pegel einer ausreichend hohen Stärke empfangen wird, der Inverter 77 ein logisch niedriges Signal aus. Dieses logisch niedrige Signal zeigt an, daß ein gültiges, moduliertes Abbiegesignal empfangen und durch die Abbiegesignal-Demodulationsstufe 7 verarbeitet worden ist. Der Inverter 77 verstärkt etwas das logisch niedrige Signal, bevor er es zu der Ausgangsstufe 9 hindurchführt, und steuert auch eine der zwei Licht emittierenden Dioden (LEDs) oder ähnliche, sichtbare Indikatoren an. Exakt hängt, welches LED angesteuert wird, von der Einstellung des Schalters SW1 ab, wie dies zuvor beschrieben ist. Falls SW1 in die linke Position eingestellt ist, dann wird die linke LED 78 beleuchtet. Falls SW1 in die rechte Position eingestellt ist, dann wird die rechte LED 79 beleuchtet werden.
Es wird nun die Geradeaussignal-Demodulationsstufe 8, die in den 1A und 2E dargestellt ist, betrachtet. Die Geradeaussignal-Demodulationsstufe 8 umfaßt einen dritten Schaltkreis 81 mit phasenverriegelter Schleife, einen dritten Tiefpaß-Filterschaltkreis 82, einen dritten Signal-Formungsschaltkreis 83 und einen dritten Pegel-Komparatorschaltkreis 84. Eingestellt als ein Demodulator umfaßt der dritte Schaltkreis 81 mit phasenverriegelter Schleife einen PLL-Chip oder einen ähnlichen Schaltkreis 85 und einen variablen Widerstand RP4. Die Geradeaussignal-Demodulationsstufe 8 wird ein aufbereitetes, moduliertes Geradeaussignal erfassen, dessen Frequenz bis zu ungefähr 400 Hz oberhalb oder unterhalb einer Ruhefrequenz von 11,5 kHz variieren kann, und zwar in Abhängigkeit von dem Geradeaus-Modulationssignal, das dadurch getragen wird. Wie mit den variablen Widerständen RP2 und RP3 der Abbiegesignal-Demodulations-Stufe 7 ermöglicht der variable Widerstand RP4 einem Techniker vor Ort, die Mittenfrequenz einzustellen, die durch den dritten Schaltkreis 81 mit phasenverriegelter Schleife erfassbar ist, um die bestimmten Umgebungsbedingungen anzupassen, die vor Ort vorgefunden werden.
In Bezug auf die Betriebsweise des dritten Schaltkreises 81 mit phasenverriegelter Schleife empfängt der dritte Schaltkreis 81 mit phasenverriegelter Schleife sowohl das aufbereitete, modulierte Geradeaussignal von der Signaleingangsstufe 5 als auch das Gültigkeitssignal von der Frequenz-Erfassungsstufe 6. In Abhängigkeit dieser Eingänge gibt der dritte Schaltkreis 81 mit phasenverriegelter Schleife ein Rechteckwellensignal aus, dessen Frequenz diejenige des Geradeaus-Modulationssignals ist, das durch das aufbereitete, modulierte Geradeaussignal getragen wird und dessen Amplitude Variationen dessen Geradeaus-Modulations-Signals darstellt. Der dritte Schaltkreis 81 mit phasenverriegelter Schleife wird nicht das Geradeaus-Modulationssignal erfassen, das durch das aufbereitete, modulierte Geradeaussignal getragen wird, falls die Frequenz des Geradeaus-Modulationssignals zu hoch ist. Genauer gesagt wird ein Geradeaus-Modulationssignal, das ungefähr 400 Hz übersteigt, nicht erfaßt werden. Dies entspricht dem vorab eingestellten Bereich von Frequenzen für ein aufbereitetes, moduliertes Geradeaussignal von 11,1 kHz bis 11,95 kHz.
Das aufbereitete, modulierte Geradeaussignal von der Signaleingangsstufe 5 begleitend ist allerdings das vorstehend erwähnte Störrauschen. Die Rechteckwelle, die von dem dritten Schaltkreis 81 mit phasenverriegelter Schleife austritt, führt demzufolge durch den dritten Tiefpaß-Filterschaltkreis 82 hindurch. Dargestellt primär durch einen Widerstand R30 und einen Kondensator C18 entfernt der dritte Tiefpaß-Filterschaltkreis 82 ein unerwünschtes Rauschen von dem Rechteckwellensignal so, daß Frequenzen oberhalb einer vorab ausgewählten Frequenz im wesentlichen gedämpft werden und Frequenzen unterhalb der vorab ausgewählten Frequenz ermöglicht wird, dort hindurchzuführen. Diese vorab ausgewählte Frequenz entspricht dem vorab eingestellten Bereich an Frequenzen für das Geradeaus-Modulationssignal. Genauer gesagt filtert der dritte Tiefpaß-Filterschaltkreis 82 unerwünschte Frequenzen oberhalb von ungefähr 400 Hz.
Das gefilterte Rechteckwellensignal führt dann in den dritten Signal-Formungsschaltkreis 83 der Geradeaussignal-Demodulationsstufe 8 hindurch. Wie in 2E dargestellt ist, umfaßt der dritte Signal-Formungsschaltkreis 83 Kondensatoren C19 und C20, einen Operationsverstärker 86 und Widerstände R31 bis R34. Der dritte Signal-Formungsschaltkreis 83 verbessert den Zustand des gefilterten Rechteckwellensignals so, daß seine Amplitude konsistent ist und seine Wellenflanken glatte, steile Übergänge zeigen. Er verbessert auch einen Grad einer Filterung. Der dritte Signal-Formungsschaltkreis 83 liefert demzufolge die erforderliche Aufbereitung des Rechteckwellensignals, bevor es zu dem dritten Pegel-Komparatorschaltkreis 84 hindurchführt.
Der dritte Pegel-Komparatorschaltkreis 84 umfaßt eine Gleichrichterdiode D10, einen Widerstand R35, einen Kondensator C21 und einen Inverter 87. Dioden D9 und D10 werden primär zum Festklemmen des Eingangs des dritten Pegel-Komparatorschaltkreises 84 zum Schutz eingesetzt. Unter Bilden der Zeitkonstanten eines Widerstands-Kapazitäts-Schaltkreises bestimmen die Werte von R35 und C21, wie lange das modulierte Geradeaussignal an dem Eingang des dritten Schaltkreises 81 mit phasenverriegelter Schleife für das sich ergebende Rechteckwellensignal vorhanden sein muß, daß es durch den dritten Pegel-Komparatorschaltkreis 84 erkannt wird. Falls das aufbereitete, modulierte Geradeaussignal an diesem Eingang für eine ausreichende Zeitdauer vorhanden ist, wird der dritte Schaltkreis 81 mit phasenverriegelter Schleife eine Rechteckwelle erzeugen, die genug Energie trägt, um den Kondensator C21 so aufzuladen, daß der dritte Pegel-Komparatorschaltkreis 84 die Amplitude des Rechteckwellensignals analysieren kann.
Wogegen der dritte Schaltkreis 81 mit phasenverriegelter Schleife prüft, ob die Frequenz des Geradeaus-Modulationssignals zu hoch ist, prüft der dritte Pegel-Komparatorschaltkreis 84, ob sie zu niedrig ist. Die Frequenz des Geradeaus-Modulationssignals muß dann zwischen einer oberen Grenze liegen, die durch den dritten, phasenverriegelten Schaltkreis 81 eingestellt ist, und einer unteren Grenze, die durch den dritten Pegel-Komparatorschaltkreis 84 eingestellt ist. Wie bei der unteren Grenze richtet die Diode D10 das ankommende Rechteckwellensignal gleich, um so einen Referenz-DC-Pegel davon zur Eingabe in den Inverter 87 zu bilden. Der Referenz-DC-Pegel ist natürlich eine Spannungsdarstellung der Frequenz des Geradeaus-Modulationssignals, das durch das aufbereitete, modulierte Geradeaussignal getragen wird. Falls der Referenz-DC-Pegel ausreichend Energie führt, um den Kondensator C21 aufzuladen und den eingebauten Schwellwert des Inverters 87 zu überwinden, dann ist die Frequenz des Geradeaus-Modulationssignals, das durch diesen Referenzpegel dargestellt ist, hoch genug, um eine Aktivierung der Ausgangsstufe 9 zu garantieren.
Es erfolgt primär durch den dritten Schaltkreis 81 mit phasenverriegelter Schleife und den dritten Pegel-Komparatorschaltkreis 84, daß ein gültiges, ankommendes Geradeaussignal von Störrauschen unterschieden wird, das intermittierende Signale umfaßt, die von Sendern anderer, weiter entfernter Oberleitungsfahrzeuge empfangen sind. Funkbaugruppen nach dem Stand der Technik sind dahingehend beurteilt worden, daß sie für solche intermittierenden Signale anfällig sind, und war als Beweis für ein falsches Umschalten der Frosch-Geradeaus-Solenoide, wie dies in den Hintergrund-Informationen angegeben ist. Das Design der Signalverarbeitungseinheit 2 beseitigt allerdings dieses Problem.
Um nun zu der Betriebsweise der Geradeaussignal-Demodulationsstufe 8 zurückzukommen, gibt, wenn ein Referenz-DC-Pegel einer ausreichend hohen Stärke empfangen wird, der Inverter 87 ein logisch niedriges Signal aus. Dieses logisch niedrige Signal zeigt an, daß ein gültiges, moduliertes Geradeaussignal durch die Geradeaussignal-Demodulationsstufe 8 empfangen und verarbeitet worden ist. Der Inverter 87 verstärkt etwas das logisch niedrige Signal, bevor es zu der Ausgangsstufe hindurchführt. Der Inverter 87 steuert auch eine LED oder einen ähnlichen, visuellen Indikator 88, wenn er das logisch niedrige Signal ausgibt.
Wie die 1A und 2F zeigen, umfaßt die Ausgangsstufe 9 einen Impuls-Generatorschaltkreis 91, einen logischen Schaltkreis, einen Abbiege-Treiberschaltkreis 94 und einen Geradeaus-Treiberschaltkreis 95. Der logische Schaltkreis umfaßt einen Eingangs-Logik-Schaltkreis 90, einschließlich eines NAND-Gatters 90A, einen Abbiege-Logik-Schaltkreis 92, einschließlich eines NAND-Gatters 92A und einen Geradeaus-Logik-Schaltkreis 93, einschließlich eines NAND-Gatters 93A. Der Eingangs-Logik-Schaltkreis 90 ist an dem Eingang der Ausgangsstufe 9 angeordnet und verbindet sich mit sowohl der Abbiegesignal- als auch der Geradeaussignal-Demodulationsstufe 7 und 8. Jeder der Abbiege- und Geradeaus-Logik-Schaltkreise 92 und 93 verbindet sich auch mit beiden Demodulationsstufen. Genauer gesagt empfängt der Abbiege-Logik-Schaltkreis 92 den Ausgang der Abbiegesignal-Demodulationsstufe 7 über einen Inverter 96 und den Ausgang der Geradeaussignal-Demodulationsstufe 8. Ähnlich empfängt der Geradeaus-Logik-Schaltkreis 93 den Ausgang der Geradeaussignal-Demodulationsstufe 8 über einen anderen Inverter 97 und den Ausgang der Abbiegesignal-Demodulationsstufe 7. Der Abbiege-Logik-Schaltkreis 92 führt in den Abbiege-Treiberschaltkreis 94 und der Geradeaus-Logik-Schaltkreis 93 führt in den Geradeaus-Treiberschaltkreis 95. Der Impuls-Generatorschaltkreis 91 führt in sowohl den Abbiegeals auch den Geradeaus-Logik-Schaltkreis 92 und 93 zu.
Die Betriebsweise der Ausgangsstufe 9 hängt davon ab, ob sie ein logisch niedriges Signal von der Abbiegesignal-Demodulationsstufe 7 oder von der Geradeaussignal-Demodulationsstufe 8 empfängt. Einfach ausgedrückt gibt, wenn ein logisch niedriges Signal von der Abbiegesignal-Demodulationsstufe 7 empfangen wird, die Ausgangsstufe 9 ein Zwischen-Abbiege-Befehlssignal von dem Abbiege-Treiberschaltkreis 94 aus. In ähnlicher Weise gibt, wenn ein logisch niedriges Signal von der Geradeaussignal-Demodulationsstufe 8 empfangen wird, die Ausgangsstufe 9 ein Zwischen-Geradeaus-Befehlssignal von dem Geradeaus-Treiberschaltkreis 95 aus. Jedes dieser Zwischen-Befehlssignale nimmt die Form eines Impulses einer einstellbaren Dauer an.
In Bezug auf den logischen Schaltkreis gibt das NAND-Gatter 90A des Eingangs-Logik-Schaltkreises 90 ein logisch hohes Signal aus, falls irgendeines der logischen Signale, das von der Abbiegesignal- oder Geradeaus-Demodulationsstufe 7 und 8 empfangen ist, niedrig ist. Dieses invertierte, logische Signal führt zu dem Impuls-Generatorschaltkreis 91 hindurch, der in Abhängigkeit davon den Impuls mit hohem Pegel einer einstellbaren Dauer erzeugt. Die Logik des Abbiege- und des Geradeaus-Logik-Schaltkreises 92 und 93 stellt sicher, daß dann, falls ein logisch niedriges Signal von irgendeiner der Demodulationsstufen empfangen wird, ein Impuls gleichzeitig von dem Impuls-Generatorschaltkreis 91 empfangen wird, dann das Impulssignal durch einen der Inverter 96 oder 97 hindurchführt, so daß ein zum Positiven hin gehender Impuls zu dem entsprechenden einen des Abbiege- oder des Geradeaus-Treiberschaltkreises 94 und 95 hindurchführt.
Um im weiteren Detail auf die Betriebsweise der Ausgangsstufe 9 in Abhängigkeit eines gültigen, frequenzmodulierten Abbiegesignals Bezug zu nehmen, gibt die Abbiegesignal-Demodulationsstufe 7 ein logisch niedriges Signal zu dem Eingangs-Logik-Schaltkreis 90, d.h. dem NAND-Gatter 90A, der Ausgangsstufe 9 aus. Wenn das logisch niedrige Signal empfangen wird, verarbeitet es der Eingangs-Logik-Schaltkreis 90 über den Impuls-Generatorschaltkreis 91 und sowohl den Abbiege- als auch den Geradeaus-Logik-Schaltkreis 92 und 93. Der Impuls-Generatorschaltkreis 91 aktiviert sich dann für eine einstellbare Dauer, um den Impuls zu produzieren, der auch in den Abbiege- und den Geradeaus-Logik-Schaltkreis 92 und 93 zugeführt wird.
Die einstellbare Dauer, für die sich der Impuls-Generatorschaltkreis 91 aktiviert, hängt von den Werten des Kondensators C25 und des Widerstands R46 ab, wie dies aus 2F ersichtlich ist. Vorzugsweise wird die Dauer auf 500 ms eingestellt.
Der Impuls-Generatorschaltkreis 91 dient auch als ein Zeit-Ausgabe-Schaltkreis, der sicherstellt, daß ein Frosch-Solenoid nicht kontinuierlich in dem Fall erregt werden wird, daß das ankommende Signal kontinuierlich von einem Oberleitungsfahrzeug-Sender empfangen wird. Wie ersichtlich ist, wird der Impuls-Generatorschaltkreis 91 nur einen Impuls einer einstellbaren Dauer zu jedem Zeitpunkt abgeben, zu dem ein gültiges, ankommendes Signal durch die Signalverarbeitungseinheit 2 empfangen wird. Durch seine RC-Zeitkonstante kann der Impuls-Generatorschaltkreis 91 nicht einen anderen Impuls erzeugen, bis das ankommende Signal aufgehört hat und die Zeit, die durch die RC-Zeitkonstante eingestellt ist, beendet ist.
Wie auch aus 2F ersichtlich ist, sind der Abbiege- und der Geradeaus-Logik-Schaltkreis 92 und 93 der Ausgangsstufe 9 so konfiguriert, um einen Verriegelungs-Ausgabe-Schaltkreis zu bilden, der ermöglicht, daß nur einer der Treiberschaltkreise zu irgendeinem gegebenen Zeitpunkt arbeitet. Genauer gesagt führt der Ausgang des NAND-Gatters 92A des Abbiege-Logik-Schaltkreises 92 zurück in den Eingang des NAND-Gatters 93A des Geradeaus-Logik-Schaltkreises 93 und vice versa. Demzufolge wird, wenn sich der Abbiege-Logik-Schaltkreis 92 aktiviert, der Geradeaus-Logik-Schaltkreis 93 gesperrt. Umgekehrt wird, wenn sich der Geradeaus-Logik-Schaltkreis 93 aktiviert, der Abbiege-Logik-Schaltkreis 92 gesperrt.
Um zu der Betriebsweise der Ausgangsstufe 9 in Abhängigkeit eines gültigen, frequenzmodulierten Abbiegesignals zurückzukommen, empfängt der Abbiege-Logik-Schaltkreis 92 sowohl das logisch niedrige Signal über den Inverter 96 von der Abbiegesignal-Demodulationsstufe 7 als auch den Impuls von einstellbarer Dauer von dem Impuls-Generatorschaltkreis 91. Das NAND-Gatter 92A des Abbiege-Logik-Schaltkreises 92 aktiviert sich in Abhängigkeit dieser zwei Eingänge von der einstellbaren Dauer, um dadurch den Geradeaus-Logik-Schaltkreis 93 über den Verriegelungs-Ausgabe-Schaltkreis zu sperren. Durch den Inverter 98 führt dann der Abbiege-Logik-Schaltkreis 92 einen zum Positiven hin gehenden Impuls einer einstellbaren Dauer zu dem Abbiege-Treiberschaltkreis 94 hindurch. Wenn der zum Positiven hin gehende Impuls an dem Abbiege-Treiberschaltkreis 94 ankommt, erregt sich der Abbiege-Treiberschaltkreis 94, um dadurch einen Rückführschaltkreis für Treibertransistoren Q1 und Q2 des Abbiege-Treiberschaltkreises 94 zu schaffen.
Ob die Abbiegesignal-Demodulations-Stufe über den SW1 eingestellt wird, um die Rechts-Abbiegesignale oder die Links-Abbiegesignale zu erkennen, verbleibt die Betriebsweise der Ausgangsstufe dieselbe.
Um in weiterem Detail auf die Betriebsweise der Ausgangsstufe 9 in Abhängigkeit eines gültigen, frequenzmodulierten Geradeaussignals Bezug zu nehmen, gibt die Geradeaus signal-Demodulationsstufe 8 ein logisch niedriges Signal zu dem NAND-Gatter 93A des Eingangs-Logik-Schaltkreises 90 der Ausgangsstufe 9 aus. Wenn das logisch niedrige Signal empfangen wird, verarbeitet der Eingangs-Logik-Schaltkreis 90 es über den Impuls-Generatorschaltkreis 91 und über sowohl den Abbiege- als auch den Geradeaus-Logik-Schaltkreis 92 und 93. Der Impuls-Generatorschaltkreis 91 aktiviert sich dann für die einstellbare Dauer, wie zuvor angegeben ist, um den Impuls zu produzieren, der zu dem Abbiege- und dem Geradeaus-Logik-Schaltkreis 92 und 93 hindurchführt.
Analog zu der Betriebsweise des Abbiege-Logik-Schaltkreises 92 empfängt demzufolge der Geradeaus-Logik-Schaltkreis 93 sowohl das logisch niedrige Signal über den Inverter 97 von der Geradeaussignal-Demodulationsstufe 8 als auch den Impuls der einstellbaren Dauer von dem Impuls-Generatorschaltkreis 91. Das NAND-Gatter 93A des Geradeaus-Logik-Schaltkreises 93 aktiviert sich dann in Abhängigkeit dieser zwei Eingänge für die einstellbare Dauer, um dadurch den Abbiege-Logik-Schaltkreis 92 über den Verriegelungs-Ausgabe-Schaltkreis zu sperren. Über den Inverter 99 führt dann der Geradeaus-Logik-Schaltkreis 93 einen zum Positiven hin gehenden Impuls einer einstellbaren Dauer zu dem Geradeaus-Treiberschaltkreis 95 hindurch. Wenn der zum Positiven hin gehende Impuls an dem Geradeaus-Treiberschaltkreis 95 ankommt, erregt sich der Geradeaus-Treiberschaltkreis 95, um dadurch einen Rückführschaltkreis für Treibertransistoren Q3 und Q4 des Geradeaus-Treiberschaltkreises 95 zu schaffen.
In dieser derzeit bevorzugten Ausführungsform der vorliegenden elektronischen Stangenstromabnehmer-Schaltsteuereinheit 1 werden die Signalverarbeitungseinheit 2 und die Energiesteuereinheit 3 in einer Tandem-Betriebsweise eingesetzt, um die Frosch-Solenoide eines Stangenstromabnehmerschalters so zu steuern, wie dies vorstehend angegeben ist. Die Energiesteuereinheit 3 führt kontinuierlich einen primären Spannungspegel, d.h. eine Referenzspannung von 12 Volt DC, zu den Kollektoren der Treibertransistoren Q1 und Q2 des Abbiege-Treiberschaltkreises 94 zu. Die Energiesteuereinheit 3 führt in ähnlicher Weise eine Referenzspannung von 12 Volt DC zu den Kollektoren der Treibertransistoren Q3 und Q4 des Geradeaus-Treiberschaltkreises 95 zu.
Wenn die Signalverarbeitungseinheit 2 ein gültiges, frequenzmoduliertes Geradeaussignal empfängt, führt die Geradeaussignal-Demodulationsstufe 8 ein logisch niedriges Signal zu der Ausgangsstufe 9 hindurch, wie dies zuvor beschrieben ist. Nachdem das logisch niedrige Signal über den Eingabe-Logik-Schaltkreis 90 und den Impuls-Generatorschaltkreis 91 verarbeitet ist, wie dies zuvor beschrieben ist, führt der zum Positiven hin gehende Impuls zu dem Geradeaus-Treiberschaltkreis 95 hindurch. Wenn der zum Positiven hin gehende Impuls an dem Geradeaus-Treiberschaltkreis 95 ankommt, erregt sich der Treiberschaltkreis 95, um dadurch einen Rückführschaltkreis für die Treibertransistoren Q3 und Q4 zu schaffen. Der Geradeaus-Treiberschaltkreis 95 führt dort hindurch einen zum Negativen hin gehenden Impuls von 12 Volt DC zu dem entsprechenden Eingang der Energiesteuereinheit 3. Es erfolgt aufgrund dieses negativen Impulses, der ansonsten als das Zwischen-Geradeaus-Befehlssignal hier bezeichnet wird, daß die Signalverarbeitungseinheit 2 die Energiesteuereinheit 3 befehltigt, Energie zu dem Geradeaus-Solenoid des Stangenstromabnehmerschalters zuzuführen.
In ähnlicher Weise führt, wenn die Signalverarbeitungseinheit 2 ein gültiges, frequenzmoduliertes Abbiegesignal empfängt, die Abbiegesignal-Demodulationsstufe 7 ein logisch niedriges Signal zu der Ausgangsstufe 9 hindurch. Nachdem das logisch niedrige Signal durch den Eingabe-Logik-Schaltkreis 90 und den Impuls-Generatorschaltkreis 91, wie zuvor beschrieben ist, verarbeitet ist, führt der Abbiege-Logik-Schaltkreis 92 der Ausgangsstufe 93 dann den zum Positiven hin gehenden Impuls zu dem Abbiege-Treiberschaltkreis 94 hindurch. Wenn der zum positiven hin gehende Impuls an dem Abbiege-Treiberschaltkreis 94 ankommt, erregt sich der Abbiege-Treiberschaltkreis 94, um dadurch einen Rückführschaltkreis für die Treibertransistoren Q1 und Q2 zu bilden. Der Abbiege-Treiberschaltkreis 94 führt einen zum Negativen hin gehenden Impuls von 12 Volt DC zu dem entsprechenden Eingang der Energiesteuereinheit 3 hindurch. Es erfolgt aufgrund dieses zum Negativen hin gehenden Impulses, der ansonsten als ein Zwischen-Abbiege-Befehlssignal hier bezeichnet wird, daß die Signalverarbeitungseinheit 2 die Energiesteuereinheit 3 so befehligt, Energie zu dem Abbiege-Solenoid des Stangenstromabnehmerschalters zuzuführen.
Wie nun 3A bis H zeigen, umfaßt die Energiesteuereinheit 3 der derzeit bevorzugten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung eine erste Reduktionseinrichtung 110, eine zweite Reduktionseinrichtung 120, eine dritte Reduktionseinrichtung 130, eine Zerhacker-Steuereinrichtung 140, eine Abbiege-Ausgabeeinrichtung 150 und eine Geradeaus-Ausgabeeinrichtung 170. Die Energiesteuereinheit 3 der vorliegenden Erfindung ist eine Energieversorgung vom umschaltenden Typ, die ihren Ausgang mit Transistorschaltern im Gegensatz zu linearen Vorrichtungen, die bei linearen Energieversorgungen üblich sind, reguliert.
Das Spannungspotential, das auf einer Oberleitung vorhanden ist, kann von ungefähr 450 bis 770 Volt CD fluktuieren, obwohl es sich typischerweise bei etwa 600 Volt DC mittelt. Die erste Reduktionseinrichtung 110 reduziert diese Spannung auf ein anfängliches Spannungsniveau von ungefähr 115 Volt DC.
Wie in 3A dargestellt ist, umfaßt die erste Reduktionseinrichtung 110, deren Konfiguration ausreichend auf dem Gebiet der Elektronik bekannt ist, unter anderen herkömmlich verwendeten Komponenten, Widerstände R1 bis R4 und Transistoren Q1 und Q2. In Serie mit dem Widerstand R1 zwischen der Oberleitung und den Kollektoren der Transistoren Q1 und Q2 verbunden liefert der Widerstand R3 einen kleinen Teil der Spannungsreduktion der ersten Reduktionseinrichtung 110. Verglichen mit Energiebaugruppe nach dem Stand der Technik verschwindet die geringe Energie, die in der Energiesteuereinheit 3 verlorengeht, meistens über den Widerstand R3, der bevorzugt auf einer Wärmesenke befestigt ist.
Die erste Reduktionseinrichtung oder Stufe 110 umfaßt auch einen Überspannungs-Schutzschaltkreis. Der Überspannungs-Schutzschaltkreis für die erste Reduktionsstufe 110 nimmt vorzugsweise die Form eines Metalloxid-Varistors MOV1 an. Parallel zu der ersten Reduktionsstufe 110 zwischen der Oberleitung und Masse verbunden, wie in 3A dargestellt ist, schützt der MOV1 die erste Reduktionsstufe 110 gegen Stoßspannungen, die auf der Oberleitung entstehen können.
Gesteuert durch die Zerhacker-Steuerstufe 140 reduziert, wie nachfolgend beschrieben ist, die zweite Reduktionsstufe 120 den anfänglichen Spannungspegel, der von der ersten Reduktionsstufe 110 empfangen ist, auf einen sekundären Spannungspegel von ungefähr 24 Volt DC. Diese 24 Volt DC Energieversorgung ist zur Verwendung durch die Signalverarbeitungseinheit 3 vorgesehen, so daß sie die notwendige Energie empfängt, um ihre Betriebsweise vorzunehmen.
Die zweite Reduktionsstufe 120 umfaßt einen Herunterstufungstransformator T1, zwei MOS-Feldeffekt-Transistoren Q6 und Q7, zwei Gleichrichterdioden D5 und D6 und einen Filterkondensator C5, wie dies in 3B dargestellt ist. Der Herunterstufungstransformator T1 kann aus einer Vielzahl solcher Vorrichtungen ausgewählt werden, die typischerweise in solchen Umschaltenergieversorgungen verwendet werden. Der Mittenabgriff der primären Wicklung des Transformators T1 verbindet sich mit dem anfänglichen Spannungspegel von 115 Volt DC, der von der ersten Reduktionsstufe 110 empfangen ist. Der MOSFET Q6 verbindet sich zwischen einem der äußeren Anschlüsse der primären Wicklung des Transformators T1 und Masse. Der MOSFET Q7 verbindet sich zwischen dem anderen der äußeren Anschlüsse der primären Wicklung des Transformators T1 und Masse. Jede Gleichrichterdiode D5 und D6 verbindet sich mit einem der äußeren Anschlüsse der sekundären Wicklung des Transformators T1. Der Mittenabgriff der sekundären Wicklung des Transformators T1 verbindet sich Masse.
Der MOSFET Q6 schaltet zu jedem Zeitpunkt um, zu dem ein logisch hohes Signal auf der Pufferzerhackerleitung A von der Zerhacker-Steuerstufe 140 empfangen wird, wie dies nachfolgend beschrieben ist. In ähnlicher Weise schaltet der MOSFET Q7 zu jedem Zeitpunkt um, zu dem ein logisch hohes Signal auf der Pufferzerhackerleitung B empfangen wird. Die Rate, unter der die MOSFETs Q6 und Q7 alternatierend ein- und ausschalten, hängt von der Konfiguration der Zerhacker-Steuerstufe 140 ab. Wie Praktikern, die auf dem elektrischen Fachgebiet erfahren sind, bekannt ist, wird durch alternierendes Umschalten der Richtung eines Stromflusses durch die primäre Wicklung des Transformators T1 ein Stromfluß in der sekundären Wicklung über eine magnetische Induktion induziert. Mit dem Energiepegel über das Windungsverhältnis des Herabstufungstransformators T1 reduziert richten dann Gleichrichterdioden D5 und D6 die positiven und negativen Komponenten dieses AC-Signals zu dem sekundären Spannungspegel von 24 Volt DC gleich. Der Kondensator C5 filtert das gleichgerichtete Signal, um den sekundären Spannungspegel zu liefern, der für die Signalverarbeitungseinheit 2 vorgesehen ist.
Die zweite Reduktionsstufe 120 umfaßt auch einen Übergangsschutzschaltkreis, der vorzugsweise die Form bidirektionaler Zenerdioden bzw. Z-Dioden Z15 und Z16 annimmt. Jede Diode verbindet sich in Reihe zwischen Masse und einem der äußeren Leiter bzw. Anschluß der primären Wicklung des Transformators T1, wie dies in 2B dargestellt ist. Die Dioden Z15 und Z16 schützen die Energiesteuereinheit 3 gegen verschiedene ungünstige elektrische Einflüsse, die in dem induktiven Stoß des Transformators T1 über einen Bereich von Temperaturen umfaßt sind.
Die dritte Reduktionsstufe 130, wie sie in 2C dargestellt ist, reduziert den sekundären Spannungspegel von 24 Volt DC, der von der zweiten Reduktionsstufe 120 empfangen ist, zu einem primären Spannungspegel von ungefähr 12 Volt DC. Die dritte Reduktionsstufe 130 wandelt den sekundären Spannungspegel auf 12 Volt DC, solange wie der anfängliche Spannungspegel von 115 Volt DC von der ersten Reduktionsstufe 110 empfangen wird. Dieser primäre Spannungspegel wird dazu verfügbar gemacht, um die Energiesteuereinheit 3 mit der notwendigen Energie zu versorgen, um deren Operationen durchzuführen.
Obwohl jede der Reduktionsstufen 110, 120 und 130, die hier beschrieben sind, herkömmlich auf dem elektronischen Fachgebiet praktiziert wird, ist deren Wechselwirkung zusammen und deren Verwendung in Verbindung mit den Abbiege-Ausgabe- und Geradeaus-Ausgabestufen 150 und 170, die die vorliegende Energiesteuereinheit 3 einstellt, von der Energiebaugruppe nach dem Stand der Technik abweichend. Weiterhin nimmt, verglichen mit ungefähr 60 Watt, die durch Energiebaugruppen nach dem Stand der Technik als Verlust auftreten, die Energiesteuereinheit 3 nur 2 Watt Wärme beim Reduzieren der Oberleitungsspannung auf Spannungspegel, wie sie vorstehend angegeben sind, weg.
Die Zerhacker-Steuerstufe 140 umfaßt einen Multivibrator- oder einen ähnlichen Oszillatorschaltkreis 141, einen ersten, logischen Schaltkreis 142, einen zweiten, logischen Schaltkreis 143 und einen Abschaltschaltkreis 144, wie dies in 3D dargestellt ist. Der Multivibratorschaltkreis 141 umfaßt einen Widerstand R8, einen Kondensator C6, einen ersten Ausgang 401, der sich mit dem ersten, logischen Schaltkreis 142 verbindet, einen zweiten Ausgang 402, der sich mit dem zweiten, logischen Schaltkreis 143 verbindet. Bevorzugt mit einem fünfzig prozentigen Taktzyklus arbeitend erzeugt der Multivibratorschaltkreis 141 hohe und logisch niedrige Signale an jedem seiner Ausgänge auf einer alternierenden Basis. Unter Bildung der Zeitkonstanten eines Widerstands-Kapazitäts-Schaltkreises bestimmen die Werte des Widerstands R8 und des Kondensators C6 die vorgegebene Rate, unter der die hohen, logischen Signale alternierend von den Ausgängen des Multivibratorschaltkreises 141 abgegeben werden.
Der erste, logische Schaltkreis 142 umfaßt einen Inverter 403, ein erstes UND-Gatter 405 und ein zweites UND-Gatter 407. In ähnlicher Weise umfaßt der zweite, logische Schaltkreis 143 einen Inverter 404, ein erstes UND-Gatter 406 und ein zweites UND-Gatter 408. Der Abschaltschaltkreis 144 umfaßt einen Transistor Q5, Widerstände R13 und R14 und einen Inverter 409. Die Widerstände R13 und R14 dienen dazu, den Transistor Q5 nach vorne vorzuspannen bzw. zu aktivieren, so lange wie die erste Reduktionsstufe 110 den anfänglichen Spannungspegel von 115 Volt DC zu dem Abschaltschaltkreis 144 zuführt, wie dies in 2D dargestellt ist. Der Transistor Q5 führt, wenn er aktiviert ist, ein logisch niedriges Signal zu dem Eingang des Inverters 409 hindurch. Der Inverter 409 führt dann ein logisch hohes Signal zu jedem der ersten UND-Gatter 405 und 407 des ersten und des zweiten, logischen Schaltkreises 142 und 143 jeweils hindurch, so lange wie die erste Reduktionsstufe 110 den anfänglichen Spannungspegel zu dem Abschaltschaltkreis 144 zuführt. Der Abschaltschaltkreis 144 sperrt so die Zerhacker-Steuerstufe 140, wenn die erste Reduktionsstufe 110 damit aufhört, den anfänglichen Energiepegel zu dem Abschaltschaltkreis 144 zuzuführen.
In Bezug auf die Betriebsweise der Zerhacker-Steuerstufe 140 gibt die Zerhacker-Steuerstufe 140 ein erstes Paar alternierender, logischer Signale auf den Pufferzerhackerleitungen A und B und ein zweites Paar alternierender, logischer Signale auf den Zerhackerleitungen A und B aus. Wenn der Multivibratorschaltkreis 141 ein logisch hohes Signal von seinem ersten Augang 401 ausgibt, führt der erste, logische Schaltkreis 142 ein logisch niedriges Signal auf sowohl dem Pufferzerhacker A als auch den Zerhacker-A-Leitungen hindurch. Genauer gesagt invertiert der Inverter 403 das logisch hohe Signal, das von dem ersten Ausgang 401 des Multivibratorschaltkreises 141 empfangen ist, um dadurch ein logisch niedriges Signal zu dem ersten UND-Gatter 405 hindurchzuführen. Ein logisch niedriges Signal an einem Eingang von dem Inverter 403 und ein logisch hohes Signal an dem anderen Eingang von dem Inverter 409 des Abschaltschaltkreises 144 anliegend führt das UND-Gatter 405 ein logisch niedriges Signal auf der Zerhackerleitung A zu der Abbiege-Ausgangs- und der Geradeaus-Ausgangsstufe 150 und 170, was nachfolgend beschrieben wird, hindurch. Ein UND-Gatter 407, das ein logisch niedriges Signal an jedem seiner Eingänge besitzt, führt dann ein logisch niedriges Signal auf der Puffer-Zerhacker-A-Leitung zu dem MOSFET Q6 der zweiten Reduktionsstufe 120, die zuvor beschrieben ist.
Während der Multivibratorschaltkreis 141 das logisch hohe Signal von seinem ersten Ausgang 401 ausgibt, gibt er simultan ein logisch niedriges Signal von seinem zweiten Ausgang 402 aus. Daraufhin führt der zweite, logische Schaltkreis 143 ein logisch hohes Signal auf sowohl der Pufer-Zerhacker-B- als auch der Zerhacker-B-Leitung hindurch. Spezifischer invertiert der Inverter 404 das logisch niedrige Signal, das von dem zweiten Ausgang 402 des Multivibratorschaltkreises 141 empfangen ist, um dadurch ein logisch hohes Signal zu dem zweiten UND-Gatter 406 hindurchzuführen. Ein logisch hohes Signal an einem Eingang von dem Inverter 404 und ein logisch hohes Signal an dem anderen Eingang von dem Inverter 409 des Abschaltschaltkreises 144 vorliegend, führt das UND-Gatter 406 ein logisch hohes Signal auf der Zerhacker-Leitung B zu der Abbiege-Ausgangs- und der Geradeaus-Ausgangs-Stufe 150 und 170 hindurch, wie dies nachfolgend beschrieben ist. Dabei führt das UND-Gatter 408, das ein logisch hohes Signal an jedem seiner Eingänge besitzt, ein logisch hohes Signal auf der Puffer-Zerhacker-Leitung B zu dem MOSFET Q7 der zweiten Reduktionsstufe 120, die zuvor beschrieben ist, hindurch. Es ist ersichtlich, daß das UND-Gatter 407 einen Pegel eines Pufferns zwischen der Puffer-Zerhacker-Leitung A und der Zerhacker-Leitung A liefert, wie dies das UND-Gatter 408 zwischen der Puffer-Zerhacker-Leitung B und der Zerhacker-Leitung B tut.
Der Multivibratorschaltkreis 141 schaltet alternierend seine Ausgänge unter dem vorab eingestellten Verhältnis um, gibt dann simultan ein logisch niedriges Signal von seinem ersten Ausgang 401 und ein logisch hohes Signal von seinem zweiten Ausgang 402 aus. Der erste, logische Schaltkreis 142 führt dann sowohl ein logisch hohes Signal auf der Puffer-Zerhacker-Leitung A zu dem Mosfet Q6 der zweiten Reduktionsstufe 120 und ein logisch hohes Signal auf der Zerhacker-Leitung A zu der Abbiege-Ausgangs- und der Geradeaus-Ausgangs-Stufe 150 und 170 hindurch. Simultan führt der zweite, logische Schaltkreis 143 dann sowohl ein logisch niedriges Signal auf der Puffer-Zerhacker-Leitung B zu dem MOSFET Q7 der zweiten Reduktionsstufe 120 und ein logisch niedriges Signal auf der Zerhacker-Leitung B zu der Abbiege-Ausgangs- und der Geradeaus-Ausgangs-Stufe 150 und 170 hindurch.
Einfach ausgedrückt steuert über das erste Paar alternierender, logischer Signale die Zerhacker-Steuerstufe 140 die MOS-Feldeffekttransistoren Q6 und Q7 jeweils der zweiten Reduktionsstufe 120. Dabei unterstützt, über das zweite Paar alternierender, logischer Signale, die Zerhacker-Steuerstufe 140 beim Steuern der Abbiege-Ausgangs- und der Geradeaus-Ausgangs-Stufe 150 und 170.
Wie die 3E und F zeigen, umfaßt die Abbiege-Ausgangsstufe 150 einen Abbiege-Eingangsschaltkreis 501, einen Abbiege-Zerhackerschaltkreis 520, einen Herabstufungs-Transformatorschaltkreis 535, einen Abbiege-Ausgangssteuerschaltkreis 540 und einen Abiege-Solenoid-Treiberschaltkreis 560. Wie insbesondere die 2E zeigt, umfaßt der Abbiege-Eingangsschaltkreis 501 Widerstände R22 und R23, einen Kondensator C16 und Dioden D12, D13 und D14. Mit dem primären Spannungspegel von der dritten Reduktionsstufe 130 versorgt, dient der Widerstand R22 als ein Pull-up-Widerstand, über den 12 Volt DC über die Diode D12 zu einem Abbiegesignal-Ausgabeschaltkreis der Funkbaugruppe 801 nach dem Stand der Technik zugeführt wird. Es ist der Abbiege-Eingangsschaltkreis 501, zu dem der Abbiege-Treiberschaltkreis 94 den zum Negativen hin gehenden Impuls hindurchführt, d.h. das Zwischen-Abbiege-Befehlssignal, wie dies zuvor beschrieben ist. Der Widerstand R22 liefert die Impedanz, gegenüber der der Abbiege-Treiberschaltkreis 94 über das Zwischen-Abbiege-Befehlssignal zu niedrig übergeht bzw. sich nach unten zieht. Der Widerstand R23 und der Kondensator C16 liefern ein Filtern für den Abbiege-Eingangsschaltkreis 501. Die Dioden D13 und D14 schützen die Abbiege-Ausgangsstufe 150 gegen übermäßige, hohe und niedrige Variationen jeweils in dem Energiepegel, der an dem Eingang des Abbiege-Eingangsschaltkreises 501 ankommt.
Der Abbiege-Zerhackerschaltkreis 520 und der Transformator T2 liefern im wesentlichen eine Energieversorgung, die sowohl den Abbiege-Ausgabe-Steuerschaltkreis 540 als auch den Abbiege-Solenoid-Treiberschaltkreis 560 steuern. Der Abbiege-Zerhackerschaltkreis 520 umfaßt einen ersten Steuerschaltkreis 525 und einen zweiten Steuerschaltkreis 532. Der erste Steuerschaltkreis 525 umfaßt einen Inverter 526, ein UND-Gatter 527 und einen MOSFFET Q8, und der zweite Steuerschaltkreis 532 umfaßt den Inverter 526, ein UND-Gatter 533 und einen MOSFET Q9. Eine der Ausgangsleitun gen der primären Wicklung des Transformators T2 verbindet sich mit dem MOSFET Q8, wogegen sich die andere Ausgangsleitung mit dem MOSFET Q9 verbindet. Der Mittenabgriff verbindet sich mit dem anfänglichen Spannungspegel von 115 Volt DC von der ersten Reduktionsstufe 110. Jeder äußere Leiter der sekundären Wicklung verbindet sich über eine der zwei Gleichrichterdioden D15 und D16 mit einer Abbiege-Steuerleitung 536. Der Mittenabgriff der sekundären Wicklung verbindet sich mit einer Abbiege-Ausgangsleitung 537. Der Abbiege-Zerhackerschaltkreis 520 funktioniert weitgehendst in derselben Art und Weise wie die Kombination der Zerhacker-Steuerstufe 140 und der zweiten Reduktionsstufe 120, die zuvor beschrieben sind.
In Bezug auf die Betriebsweise des Abbiege-Zerhackerschaltkreises 520 steuern die Zerhacker-Steuerstufe 140 über das zweite Paar der alternierenden, logischen Signale und die Funkbaugruppe 801 über das Zwischen-Abbiege-Befehlssignal die Betriebsweise des Abbiege-Zerhackerschaltkreises 520. In Abhängigkeit dieser Eingänge gibt der Abbiege-Zerhackerschaltkreis 520 ein drittes Paar alternierender, logischer Signale aus, die die Betriebsweise des Transformatorschaltkreises 535 steuern. Spezifisch führt, wenn der Abbiege-Eingangsschaltkreis 501 das Zwischen-Abbiege-Befehlssignal von der Funkbaugruppe 801 nach dem Stand der Technik empfängt, der Inverter 526 ein logisch hohes Signal zu einem Eingang sowohl des UND-Gatters 527 als auch des UND-Gatters 533 zu. Wenn die Zerhacker-Steuerstufe 140 ein logisch hohes Signal auf der Zerhacker-Leitung A zu dem anderen Eingang des UND-Gatters 527 ausgibt, führt das UND-Gatter 527 ein logisch hohes Signal hindurch, um dadurch den MOSFET Q8 einzuschalten, um einen Pfad mit einer niedrigen Impedanz gegen Masse für ein Ende der primären Wicklung des Transformators T2 zu liefern. Gleichzeitig gibt die Zerhacker-Steuerstufe 140 ein logisch niedriges Signal auf der Zerhacker-Leitung B zu dem anderen Eingang des UND-Gatters 533 aus. Das UND-Gatter 533 führt dann ein logisch niedriges Signal hindurch, um dadurch den MOSFFET Q9 auszuschalten, um einen offenen Schaltkreis für das andere Ende der primären Wicklung des Transformators T2 zu liefern. Die Gleichrichterdiode D15 richtet dann das sich ergebende AC-Signal auf der Abbiege-Steuerleitung 536 gleich.
Die Zerhacker-Steuerstufe 140 schaltet alternierend ihre Ausgänge unter einer vorab eingestellten Rate um, gibt dann simultan ein logisch niedriges Signal auf der Zerhacker-Leitung A und ein logisch hohes Signal auf der Zerhacker-Leitung B aus. Wenn ein Zwischen-Abbiege-Befehlssignal an dem Abbiege-Eingangsschaltkreis 501 erscheint, führt das UND-Gatter 527 ein logisch niedriges Signal hindurch, um dadurch den MOSFET Q8 auszuschalten, um einen offenen Schaltkreis für das andere Ende der primären Wicklung des Transformators T2 zu liefern. Simultan führt das UND-Gatter 533 ein lo gisch hohes Signal hindurch, um dadurch den MOSFET Q9 einzuschalten, um einen Pfad mit niedriger Impedanz gegen Masse für ein Ende der primären Wicklung des Transformators T2 zu liefern. Die Gleichrichterdiode D16 richtet dann das sich ergebende AC-Signal gleich, das in der sekundären Wicklung induziert ist, und führt das gleichgerichtete Signal auf die Abbiege-Steuerleitung 536.
Aus dem Vorstehenden ist ersichtlich, daß der Spannungspegel, der auf der Abbiege-Steuerleitung 536 (nachfolgend als "Abbiege-Steuerspannung" bezeichnet) des Abbiege-Zerhackerschaltkreises 520 vorhanden ist, ungefähr gleich zu demjenigen auf der Abbiege-Ausgangsleitung 537 (nachfolgend als "Abbiege-Ausgangsspannung" bezeichnet) ist, solange wie kein Zwischen-Abbiege-Befehlssignal an dem Eingang zu der Abbiege-Ausgangsstufe 150 erscheint. Wenn ein Zwischen-Abbiege-Befehlssignal erscheint, ist allerdings gleichermaßen ersichtlich, daß die Abbiege-Steuerspannung einen vorbestimmten Betrag höher als die Abbiege-Ausgangsspannung sein wird. Die relativen Spannungspegel, die durch die Abbiege-Steuer- und Abbiege-Ausgangsleitungen 536 und 537 geführt werden, steuern die Betriebsweise des Rests der Abbiege-Ausgangsstufe 150, wie dies nachfolgend beschrieben ist.
Wie nun die 3F zeigt, umfaßt der Abbiege-Ausgangs-Steuerschaltkreis 540 der Abbiege-Ausgangsstufe 150 Transistoren Q16 und Q17 und einen Spannungsmonitor 541. Der Abbiege-Solenoid-Treiberschaltkreis 560 umfaßt Treibertransistoren Q10 und Q11.
In Bezug auf die Betriebsweise des Abbiege-Ausgangs-Steuerschaltkreises 540, wenn er den Abbiege-Solenoid-Treiberschaltkreis 560 steuert, fühlt der Spannungsmonitor 541 über Eingangsstifte 1 und 3, wenn die Abbiege-Steuerspannung um den vorbestimmten Betrag höher als die Abbiege-Ausgangsspannung ist. Einfach ausgedrückt gestaltet, wenn die Abbiege-Steuerspannung höher als die Abbiege-Ausgangsspannung ist, der Spannungsmonitor 541 einen Ausgangsstift 2 als Leerlaufschaltkreis, um dadurch den Transistor Q16 zu aktivieren. Dies aktiviert Treibertransistoren Q10 und Q11 des Abbiege-Solenoid-Treiberschaltkreises 560, um dadurch die hohe Spannung der Oberleitung zu dem Abbiege-Solenoid des Stangenstromabnehmerschalters umzuschalten. Wenn er so erregt ist, wirkt der Abbiege-Solenoid dahingehend, den Laufpfad, den die Energiekollektoranordnung über den Stangenstromabnehmerschalter nehmen wird, zu der Abbiege-Stromleitung umzuschalten.
Umgekehrt liefert, wenn die Abbiege-Steuerspannung im wesentlichen gleich zu oder niedriger als die vorbestimmte Spannungsdifferenz ist, der Spannungsmonitor 541 einen niedrigen Impedanzpfad von dem Ausgangsstift 2 zu einem gemeinsamen mit der Abbiege-Ausgangsleitung 537, um dadurch den Transistor Q17 zu aktivieren. Dies führt die Abbiege-Ausgangsspannung zu dem Abbiege-Solenoid-Treiberschaltkreis 560 hindurch, die unzureichend ist, um die Treibertransistoren Q10 und Q11 zu aktivieren. Die Oberleitungsspannung führt dann nicht zu dem Abbiege-Solenoid des Stangenstromabnehmerschalters.
Obwohl es ersichtlich ist, daß die Abbiege-Ausgangsstufe 150 so konfiguriert werden könnte, um ohne den Abbiege-Ausgangssteuerschaltkreis 540 zu arbeiten, stellt der Abbiege-Ausgangssteuerschaltkreis 540 sicher, daß die Treibertransistoren Q10 und Q11 des Abbiege-Solenoid-Treiberschaltkreises 560 schnell genug über einen weiten Bereich von Temperaturen ansprechen werden.
Wie noch die 3F zeigt, umfaßt der Abbiege-Solenoid-Treiberschaltkreis 560 der Abbiege-Ausgangs-Stufe 150 auch einen Überstromschutzschaltkreis, einen Dämpfungsschaltkreis und einen Überspannungs-Schutzschaltkreis. Der Überspannungs-Schutzschaltkreis umfaßt Widerstände R46 und R47, einen Kondensator C26 und einen silizium-gesteuerten Gleichrichter SCR1. Wenn die Spannung an dem Gatter des SCR1 oberhalb eines vorab eingestellten Schwellwerts ansteigt, der zu dem SCR1 gehört, dann leitet der SCR1. Wenn der SCR1 leitet, liefert der SCR1 die Abbiege-Ausgangsspannung zu der Basis eines Treibertransistors Q10, um dadurch zu deaktivieren und dadurch die Treibertransistoren Q10 und Q11 gegen einen übermäßigen Strom zu schützen. Der Widerstand R46 fühlt den Strom, der von dem Treibertransistor Q11 aus fließt. Durch den Widerstand R47 und den Kondensator C26 gefiltert, gibt der übermäßige Strom den SCR1 frei, um zu leiten. Wenn sich die Spannung über die Anode und die Kathode des SCR1 gleicht, leitet der SCR1 nicht länger und der Abbiege-Solenoid-Treiberschaltkreis 560 ist wieder bereit, um unter der Steuerung des Abbiege-Ausgangs-Steuerschaltkreises 540 zu arbeiten.
Der Dämpfungsschaltkreis umfaßt einen Widerstand R31, Kondensatoren C20 und C27 und Dioden D17 und D18. Diese Komponenten zusammengenommen schützen die Treibertransistoren Q10 und Q11 gegen zerstörende Effekte eines zweiten Durchschlags, ein Phänomen, das der übermäßigen Belastung bipolarer Transistoren zugeordnet ist. Der Abbiege-Solenoid-Treiberschaltkreis 560 umfaßt auch Freilaufdioden D21 und D22. Der Abbiege-Solenoid speichert, als eine induktive Vorrichtung, zeitweilig Energie, wenn er durch die hohe Spannung der Oberleitung über den Abbiege-Solenoid-Treiberschaltkreis 560 erregt wird. Wenn sich der Abbiege-Solenoid entregt, könnte die restliche Energie, wenn ihr ermöglicht wird, ungehindert in den Abbiege-Solenoid- Treiberschaltkreis 560 zurückzufließen, die Treibertransistoren Q10 und Q11 beschädigen. Die Dioden D21 und D22 schützen diese Halbleiterumschaltelemente gegen die Entladung einer übermäßigen Energie, d.h. einen induktiven Stoß, von dem Abbiege-Solenoid des Stangenstromabnehmerschalters.
Der Überspannungs-Schutzschaltkreis kann vorzugsweise die Form von Metalloxidvaristoren MOV2 und MOV3 annehmen. Über den Ausgang des Abbiege-Solenoid-Treiberschaltkreises 560 verbunden schützt, wie in 2F dargestellt ist, der MOV3 Treibertransistoren Q10 und Q11 gegen Stoßspannungen, die auf der Oberleitung entstehen können. Über die Freilaufdioden D21 und D22 verbunden schützt der MOV2 in ähnlicher Weise die Gegenstoßspannungen.
Wie die 3G und H zeigen, umfaßt die Geradeaus-Ausgangsstufe 170 einen Geradeaus-Eingangsschaltkreis 701, einen Geradeaus-Zerhackerschaltkreis 720, einen Herabstufungs-Transformatorschaltkreis 735, einen Geradeaus-Ausgangssteuerschaltkreis 740 und einen Geradeaus-Solenoid-Treiberschaltkreis 760. Wie insbesondere die 3G zeigt, umfaßt der Geradeaus-Eingangsschaltkreis 701 Widerstände R32 und R33, einen Kondensator C21 und Dioden D23, D24 und D25. Mit dem primären Spannungspegel von der dritten Reduktionsstufe 130 versorgt dient der Widerstand R32 als ein Pull-up-Widerstand, durch den 12 Volt DC über die Diode D23 zu dem Geradeaus-Treiberschaltkreis 95 der Signalverarbeitungseinheit 2 zugeführt wird. Es ist der Geradeaus-Eingangsschaltkreis 701, zu dem der Geradeaus-Treiberschaltkreis 95 den zum Negativen hin gehenden Impuls, d.h. das Zwischen-Geradeaus-Befehlssignal, wie dies zuvor beschrieben ist, hindurchführt. Der Widerstand R32 liefert die Impedanz, gegen die sich der Geradeaus-Treiberschaltkreis 95 über das Zwischen-Geradeaus-Befehlssignal nach unten zieht. Der Widerstand R33 und der Kondensator C21 liefern eine Filterung für den Geradeaus-Eingangsschaltkreis 701. Die Dioden D24 und D25 schützen die Geradeaus-Ausgangsstufe 170 gegen übermäßige hohe und niedrige Variationen jeweils in einem Energiepegel, der an dem Eingang des Geradeaus-Eingangsschaltkreises 701 ankommt.
Der Geradeaus-Zerhackerschaltkreis 720 und der Transformator T3 liefern im wesentlichen eine Energieversorgung, die sowohl den Geradeaus-Ausgangssteuerschaltkreis 740 als auch den Geradeaus-Solenoid-Treiberschaltkreis 760 steuern. Der Geradeaus-Zerhackerschaltkreis 720 umfaßt einen ersten Steuerschaltkreis 725 und einen zweiten Steuerschaltkreis 732. Der erste Steuerschaltkreis 725 umfaßt einen Inverter 726, ein UND-Gatter 727 und einen MOSFET Q12, und der zweite Steuerschaltkreis 732 umfaßt den Inverter 726, ein UND-Gatter 733 und einen MOSFET Q13. Einer der äußeren Leiter der primären Wicklung des Transformators T3 verbindet sich mit dem MOSFET Q12, wogegen sich der andere äußere Leiter mit dem MOSFET Q13 verbindet. Der Mittenabgriff verbindet sich mit dem anfänglichen Spannungspegel von 115 Volt DC von der ersten Reduktionsstufe 110. Jeder äußere Leiter der sekundären Wicklung verbindet sich über eine der zwei Gleichrichterdioden D26 und D27 mit einer Geradeaus-Steuerleitung 736. Der Mittenabgrift der sekundären Wicklung verbindet sich mit einer Geradeaus-Ausgangsleitung 737. Der Geradeaus-Zerhackerschaltkreis 720 funktioniert im wesentlichen in derselben Art und Weise wie die Kombination der Zerhacker-Steuerstufe 140 und der zweiten Reduktionsstufe 120, die zuvor beschrieben sind.
Die Betriebsweise des Geradeaus-Zerhackerschaltkreises 720 steuert die Zerhacker-Steuerstufe 140 durch das zweite Paar der alternierenden, logischen Signale und die Funkbaugruppe 801 durch das Zwischen-Geradeaus-Befehlssignal die Betriebsweise des Geradeaus-Zerhackerschaltkreises 720. Aufgrund dieser Eingänge gibt der Geradeaus-Zerhackerschaltkreis 720 ein viertes Paar alternierender, logischer Signale aus, die die Betriebsweise des Transformatorschaltkreises 735 steuern. Genauer gesagt führt, wenn der Geradeaus-Eingabe-Schaltkreis 701 das Zwischen-Geradeaus-Befehlssignal von der Funkbaugruppe 801 nach dem Stand der Technik empfängt, der Inverter 726 ein logisch hohes Signal zu einem Eingang von sowohl dem UND-Gatter 727 als auch dem UND-Gatter 733 hindurch. Wenn die Zerhacker-Steuerstufe 140 ein logisch hohes Signal auf der Zerhacker-Leitung A zu dem anderen Eingang des UND-Gatters 727 ausgibt, führt das UND-Gatter 727 ein logisch hohes Signal hindurch, um dadurch den MOSFET Q12 einzuschalten, um einen niedrigen Impedanzpfad gegen Masse für ein Ende der primären Wicklung des Transformators T3 zu liefern. Gleichzeitig gibt die Zerhacker-Steuerstufe 140 ein logisch niedriges Signal auf der Zerhacker-Leitung B zu dem anderen Eingang des UND-Gatters 733 aus. Das UND-Gatter 733 führt dann ein logisch niedriges Signal hindurch, um dadurch den MOSFET Q13 auszuschalten, um einen offenen Schaltkreis für das andere Ende der primären Wicklung des Transformators T3 zu liefern. Eine Gleichrichterdiode D26 richtet dann das sich ergebende AC-Signal auf der Geradeaus-Steuerleitung 736 gleich.
Die Zerhacker-Steuerstufe 140 schaltet alternierend ihren Ausgang unter der vorab eingestellten Rate um, gibt dann simultan ein logisch niedriges Signal auf der Zerhacker-Leitung A und ein logisch hohes Signal auf der Zerhacker-Leitung B aus. Wenn ein Zwischen-Geradeaus-Befehlssignal an dem Geradeaus-Eingangsschaltkreis 701 auftritt, führt das UND-Gatter 727 ein logisch niedriges Signal hindurch, um dadurch den MOS-FET Q12 auszuschalten, um einen offenen Schaltkreis für das andere Ende der primären Wicklung des Transformators T3 zu liefern. Simultan führt das UND-Gatter 733 ein logisch hohes Signal hindurch, um dadurch den MOSFET Q13 einzuschalten, um einen niedrigen Impedanzpfad gegen Masse für das eine Ende der primären Wicklung des Transformators T3 zu liefern. Die Gleichrichterdiode D27 richtet dann das sich ergebende AC-Signal gleich, das in der sekundären Wicklung induziert ist, und führt das gleichgerichtete Signal auf der Geradeaus-Steuerleitung 736 hindurch.
Aus dem Vorstehenden wird ersichtlich werden, daß der Spannungspegel, der auf der Geradeaus-Steuerleitung 736 (nachfolgend "Geradeaus-Steuerspannung") des Geradeaus-Zerhackerschaltkreises 720 vorhanden ist, ungefähr gleich zu demjenigen auf der Geradeaus-Ausgabeleitung 737 ist (nachfolgend "Geradeaus-Ausgangsspannung"), solange wie kein Zwischen-Geradeaus-Befehlssignal an dem Eingang der Geradeaus-Ausgabestufe 170 erscheint. Wenn allerdings ein Zwischen-Geradeaus-Befehlssignal erscheint, ist es gleichermaßen ersichtlich, daß die Geradeaus-Steuerspannung einen vorbestimmten Betrag höher als die Geradeaus-Ausgangsspannung sein wird. Die relativen Spannungspegel, die durch die Geradeaus-Steuer- und Geradeaus-Ausgangs-Leitung 736 und 737 geführt werden, steuern die Betriebsweise des Rests der Geradeaus-Ausgangsstufe 170, wie dies nachfolgend beschrieben ist.
Wie nun die 3H zeigt, umfaßt der Geradeaus-Ausgangs-Steuerschaltkreis 740 der Geradeaus-Ausgangsstufe 170 Transistoren Q14 und Q15 und einen Spannungsmonitor 741. Der Geradeaus-Solenoid-Treiberschaltkreis 760 umfaßt Treibertransistoren Q18 und Q19.
Die Betriebsweise des Geradeaus-Ausgangs-Steuerschaltkreises 740 betreffend fühlt der Spannungsmonitor 741, wenn er den Geradeaus-Solenoid-Treiberschaltkreis 760 steuert, über Eingangsstifte 1 und 3, wenn die Geradeaus-Steuerspannung um den vorbestimmten Betrag höher als die Geradeaus-Ausgangsspannung ist. Einfach ausgedrückt gestaltet, wenn die Geradeaus-Steuerspannung höher als die Geradeaus-Ausgangsspannung ist, der Spannungsmonitor 741 einen Ausgangsstift 2 als Leerlauf-Schaltkreis, um dadurch einen Transistor Q18 zu aktivieren. Dies aktiviert Treibertransistoren Q14 und Q15 des Geradeaus-Solenoid-Treiberschaltkreises 760, um dadurch die hohe Spannung der Oberleitung zu dem Geradeaus-Solenoid des Stangenoberleitungsschalters umzuschalten. Der Geradeaus-Solenoid wirkt, wenn er so erregt ist, dahingehend, den Laufpfad, den die Energiekollektoranordnung durch den Stangenoberleitungsschalter zu der Geradeaus-Stromleitung nehmen wird, umzuschalten.
Umgekehrt liefert, wenn die Geradeaus-Steuerspannung im wesentlichen gleich zu oder geringer als die vorbestimmte Spannungsdifferenz ist, der Spannungsmonitor 741 einen niedrigen Impedanzpfad von dem Ausgangsstift 2 zu der Geradeaus-Ausgangsleitung 737, um dadurch den Transistor Q19 zu aktivieren. Dies führt die Geradeaus-Ausgangsspannung zu dem Geradeaus-Solenoid-Treiberschaltkreis 760 hindurch, die unzureichend ist, um Treibertransistoren Q14 und Q15 zu aktivieren. Die Oberleitungsspannung führt dann nicht zu dem Geradeaus-Solenoid des Stangenoberleitungsschalters.
Obwohl es ersichtlich ist, daß die Geradeaus-Ausgangsstufe 170 so konfiguriert werden könnte, um ohne den Geradeaus-Ausgangs-Steuerschaltkreis 740 zu arbeiten, stellt der Geradeaus-Ausgangs-Steuerschaltkreis 740 sicher, daß die Treibertransistoren Q14 und Q15 des Geradeaus-Solenoid-Treiberschaltkreises 760 schnell genug über einen weiten Bereich von Temperaturen ansprechen werden.
Wie noch die 3H zeigt, umfaßt der Geradeaus-Solenolid-Treiberschaltkreis 760 der Geradeaus-Ausgangsstufe 170 auch einen Überstromschutzschaltkreis, einen Snubberbzw. Dämpfungs-Schaltkreis und einen Überstromschutzschaltkreis. Der Überstromschutzschaltkreis umfaßt Widerstände R48 und R45, einen Kondensator C25 und einen gesteuerten Silizium-Gleichrichter SCR2. Wenn die Spannung an dem Gatter des SCR2 oberhalb eines vorab eingestellten Schwellwerts ansteigt, der dem SCR2 eigen ist, leitet der SCR2. Wenn der SCR2 leitet, liefert der SCR2 die Geradeaus-Ausgangsspannung zu der Basis des Treibertransistors Q14, um dadurch zu deaktivieren und dadurch die Treibertransistoren Q14 und Q15 gegen übermäßigen Strom zu schützen. Der Widerstand R48 fühlt den Strom, der von dem Treibertransistor Q15 aus fließt. Durch die Filterung über den Widerstand R45 und den Kondensator C25 gibt der übermäßige Strom den SCR2 frei, um zu leiten. Wenn sich die Spannung über die Anode und die Kathode des SCR2 angleicht, leitet der SCR2 nicht länger und der Geradeaus-Solenoid-Treiberschaltkreis 760 ist wieder bereit, unter der Steuerung des Geradeaus-Ausgangs-Steuerschaltkreises 740 zu arbeiten.
Der Dämpfungs-Schaltkreis umfaßt einen Widerstand R41, Kondensatoren C24 und C28 und Dioden D28 und D29. Zusammen genommen schützen diese Komponenten die Treibertransistoren Q14 und Q15 gegen die zerstörenden Effekte eines zweiten Durchbruchs. Der Geradeaus-Solenoid-Treiberschaltkreis 760 umfaßt auch Freilaufdioden D32 und D33. Die Dioden D32 und D33 schützen Treibertransistoren Q14 und Q15 gegen die Entladung übermäßiger Energie von dem Geradeaus-Solenoid des Stangenoberleitungsschalters.
Der Überspannungs-Schutzschaltkreis kann vorzugsweise die Form von Metalloxid- Varistoren MOV4 und MOV5 annehmen. Verbunden über den Ausgang des Geradeaus-Solenoid-Treiberschaltkreises 760, wie dies in 3H dargestellt ist, schützt der MOV5 die Treibertransistoren Q14 und Q15 gegen Stoßspannungen, die auf der Oberleitung entstehen können. Verbunden über die Freilaufdioden D32 und D33 schützt der MOV4 in ähnlicher Weise diese gegen Stoßspannungen.

Claims

Elektronische Steuereinheit zum Steuern eine Stangenstromabnehmerschalters, wobei der Stangenstromabnehmerschalter zum Umschalten des Laufpfads einer Energiekollektoranordnung eines Stangenstromabnehmers an einer Verzweigung von Stromleitungen dient, die von dem Stangenstromabnehmerschalter abzweigen, wobei die elektronische Stangenstromabnehmer-Schaltereinheit aufweist: a) eine Signalverarbeitungseinrichtung (2, 9) zum Empfangen und Verarbeiten eines Eingangssignals, das unterschiedlich moduliert sein kann, wobei jede Modulation für einen Schaltbefehl steht, den Laufpfad der Energiekollektoranordnung durch einen solchen Stangenstromabnehmerschalter zu der gewünschten Stromleitung weiterzuleiten, und zum Erzeugen von Schaltbefehlen in Abhängigkeit von den unterschiedlich modulierten Signalen, um Energie zu wenigstens einem elektrischen Aktor des Stangenstromabnehmerschalters zum Bewirken der Umschaltung zu der gewünschten Stromleitung zuzuführen, und b) eine Energiesteuereinrichtung (3) zum Empfangen der Befehlssignale von der Signalverarbeitungseinrichtung und im Ansprechen darauf zum Zuführen von Energie zu dem wenigstens einen elektrischen Aktor, um dadurch den elektrischen Aktor zu erregen, wodurch mindestens ein Schaltelement des Stangenstromabnehmerschalters zu dem Laufpfad umschaltet, den die Energiekollektoranordnung über einen solchen Stangenstromabnehmerschalter zu der gewünschten Stromleitung nehmen soll.
Elektronische Steuereinheit zum Steuern eines Stangenstromabnehmerschalters nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Signalverarbeitungseinrichtung (2, 9) einen Zeitgeberschaltkreis umfasst, so dass für jedes modulierte Signal die Signalverarbeitungseinrichtung (2, 9) die Schaltbefehle für eine einstellbare Dauer erzeugt.
Elektronische Steuereinheit zum Steuern eins Stangenstromabnehmerschalters nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Energiesteuereinrichtung umfasst: (a) eine erste Reduktionseinrichtung (110) zum Reduzieren und Regulieren einer Leitungsspannung, die von der Stromleitung abgegriffen wird, auf eine erste Spannung und zum Ausgeben der ersten Spannung; (b) eine Zerhacker-Steuereinrichtung (140) zum Ausgeben eines ersten Paars logischer Wechselsignale und eines zweiten Paars logischer Wechselsignale; (c) eine zweite Reduktionseinrichtung (120), die mit der Zerhacker-Steuereinrichtung (140) und der ersten Reduktionseinrichtung (110) verbunden ist, so dass dann, wenn das erste Paar logischer Wechselsignale an der Zerhacker-Steuereinrichtung anliegt, die zweite Reduktionseinrichtung (120) die erste Spannung, die von der ersten Reduktionseinrichtung (110) geliefert wird, auf eine zweite Spannung reduziert und diese zur Verfügung stellt, so dass die zweite Spannung zum Betrieb der Signalverarbeitungseinrichtung (2, 9) verwendet werden kann; (d) eine dritte Reduktionseinrichtung (130), die mit der zweiten Reduktionseinrichtung (120) und der ersten Reduktionseinrichtung (110) verbunden sind, zum Empfangen der zweiten Spannung von der zweiten Reduktionseinrichtung (120) und der ersten Spannung von der ersten Reduktionseinrichtung (110) derart, dass die dritte Reduktionseinrichtung (130) die zweite Spannung zu einer dritten Spannung reduziert, die von der Energiesteuereinheit (3) verwendbar ist, um diese so lange zu betreiben, wie die erste Spannung von der ersten Reduktionseinrichtung erzeugt wird; (e) eine Abbiegesignal-Ausgabeeinrichtung (150) zum Empfangen des zweiten Paars alternierender, logischer Signale von der Zerhacker-Steuereinrichtung (140) und der ersten Spannung von der ersten Reduktionseinrichtung (110) derart, dass dann, wenn die Abbiegesignal-Ausgabeeinrichtung (150) ein Abbiege-Befehlssignal von der Signalverarbeitungseinrichtung (2, 9) empfängt, die Abbiegesignal-Ausgabeeinrichtung (150) die Energie von einer der Stromleitungen zu dem mindestens einen elektrischen Aktor umschaltet, um dadurch den Laufpfad umzuschalten, den die Energiekollektoranordnung durch das mindestens eine Schaltelement zu der Abbiege-Stromleitung nehmen soll; und (f) eine Geradeaussignal-Ausgabeeinrichtung (170) zum Empfangen des zweiten Paars alternierender, logischer Signale von der Zerhacker-Steuereinrichtung (140) und der ersten Spannung von der ersten Reduktionseinrichtung (110) derart, dass dann, wenn die Geradeaussignal-Ausgabeeinrichtung (170) ein Geradeaus-Befehlssignal von der Signalverarbeitungseinrichtung (2, 9) empfängt, die Geradeaussignal-Ausgabeeinrichtung (170) die Energie von einer der Stromleitungen zu einem anderen, elektrischen Aktor umschaltet, um dadurch den Laufpfad umzuschalten, den die Energiekollektoranordnung durch das mindestens eine Schaltelement zu der Geradeaus-Stromleitung nehmen soll.
Elektronische Steuereinheit nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass die erste Reduktionseinrichtung (110) einen Überspannungsschutzschaltkreis (MOV1) umfasst.
Elektronische Steuereinheit nach Anspruch 3 oder 4, dadurch gekennzeichnet, dass die zweite Reduktionseinrichtung (120) einen Transientenschutzschaltkreis (Z15, Z16) umfasst.
Elektronische Steuereinheit nach einem der Ansprüche 3 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass die Abbiegesignal-Ausgabeeinrichtung (150) einen Überspannungsschutzschaltkreis (MOV3) umfasst.
Elektronische Steuereinheit nach einem der Ansprüche 3 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass die Geradeaussignal-Ausgabeeinrichtung (170) einen Überspannungsschutzschaltkreis (MOV5) umfasst.
Elektronische Steuereinheit nach einem der Ansprüche 3 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass die Abbiegesignal-Ausgabeeinrichtung (150) umfasst: (a) einen Abbiege-Eingangsschaltkreis (501) zum Empfangen des Abbiege-Befehlssignals von der Signalverarbeitungseinrichtung (2, 9) und zum Schützen der Abbiegesignal-Ausgabeeinrichtung (150) gegen Überspannungen; (b) einen Abbiege-Zerhackerschaltkreis (520), der durch das zweite Paar der logischen Wechselsignale gesteuert wird, die von der Zerhacker-Steuereinrichtung (140) empfangen werden, zum Ausgeben eines dritten Paars logischer Wechselsignale im Ansprechen auf das Abbiege-Befehlssignal, das von dem Abbiege-Eingangsschaltkreis (501) empfangen wird; (c) einen Herunterstufungs-Transformatorschaltkreis (535), der durch den Abbiege-Zerhackerschaltkreis (520) gesteuert wird, dessen primäre Wicklung einen ersten äußeren Anschluss, der eines der logischen Wechselsignale des dritten Paars aufnimmt und einen zweiten äußeren Anschluss, der das andere logische Wechselsignal des dritten Paars aufnimmt, und einen Mittenabgriff, der mit dem Ausgang der ersten Reduktionseinrichtung (110) verbunden ist, besitzt, und dessen sekundäre Wicklung zwei äußere Anschlüsse, auf denen eine Abbiege-Steuerspannung liegt, und einen Mittenabgriff, auf dem eine Abbiege-Ausgangsspannung (537) liegt, besitzt, so dass dann, wenn das Abbiege-Befehlssignal von dem Abbiege-Eingangsschaltkreis (501) empfangen wird, die Abbiege-Steuerspannung (536) um einen vorbestimmten Betrag größer als die Abbiege-Ausgangsspannung (537) ist: (d) einen Abbiege-Ausgangs-Steuerschaltkreis (540) zum Erfassen der Abbiege-Steuerspannung (536) und der Abbiege-Ausgangsspannung (537) und zum Ausgeben eines Abbiege-Steuersignals, wenn die Abbiege-Steuerspannung um einen vorbestimmten Betrag höher als die Abbiege-Ausgangsspannung ist; und (e) einen Abbiege-Solenoid-Treiberschaltkreis (560), der durch den Abbiege-Ausgabe-Steuerschaltkreis (540) gesteuert wird, derart, dass dann, wenn das Abbiege-Steuersignal empfangen wird, der Abbiege-Solenoid-Treiberschaltkreis (540) ein Umschalten zu der Abbiege-Stromleitung bewirkt.
Elektronische Steuereinheit nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, dass der Abbiege-Solenoid-Treiberschaltkreis (560) einen Überspannungsschutzschaltkreis (MOV3) umfasst.
Elektronische Steuereinheit nach einem der Ansprüche 3 bis 9, dadurch gekennzeichnet, dass die Geradeaussignal-Ausgabeeinrichtung (170) umfasst: (a) einen Geradeaus-Eingangsschaltkreis (701) zum Empfangen des Geradeaus-Befehlssignals von der Signalverarbeitungseinrichtung (2, 9) und zum Schützen der Geradeaus-Ausgabeeinrichtung (170) gegen Überspannung; (b) einen Geradeaus-Zerhackerschaltkreis (720), der durch das zweite Paar logischer Wechselsignale gesteuert wird, die von der Zerhacker-Steuereinrichtung (140) empfangen werden, zum Ausgeben eines vierten Paars logischer Wechselsignale im Ansprechen auf das Geradeaus-Befehlssignal, das von dem Geradeaus-Eingangsschaltkreis (701) empfangen wird; (c) einen Herunterstufungs-Transformatorschaltkreis (735), der durch den Geradeaus-Zerhackerschaltkreis (720) gesteuert wird, dessen primäre Wicklung einen ersten äußeren Anschluss, der eines der logischen Wechselsignale des vierten Paars aufnimmt, und einen zweiten äußeren Anschluss, der das andere logische Wechselsignal des vierten Paars aufnimmt, und einen Mittenabgriff, der mit dem Ausgang der ersten Reduktionseinrichtung (110) verbunden ist, besitzt, und dessen sekundäre Wicklung zwei äußere Anschlüsse, auf denen eine Geradeaus-Steuerspannung (736) liegt, und einen Mittenabgriff, auf dem eine Geradeaus-Ausgangsspannung (737) liegt, besitzt, so dass dann, wenn das Geradeaus-Befehlssignal von dem Geradeaus-Eingangsschaltkreis (701) empfangen wird, die Geradeaus-Steuerspannung (736) um einen vorbestimmten Betrag größer als die Geradeaus-Ausgangsspannung (737) ist; (d) einen Geradeaus-Ausgangs-Steuerschaltkreis (740) zum Erfassen der Geradeaus-Steuerspannung (736) und der Geradeaus-Ausgangsspannung (737) und zum Ausgeben eines Geradeaus-Steuersignals, wenn die Geradeaus-Steuerspannung um den vorbestimmten Betrag höher als die Geradeaus-Ausgangsspannung ist; und (e) einen Geradeaus-Solenoid-Treiberschaltkreis (760), der durch den Geradeaus-Ausgangs-Steuerschaltkreis (740) gesteuert wird, derart, dass dann, wenn das Geradeaus-Steuersignal empfangen wird, der Geradeaus-Solenoid-Treiberschaltkreis (760) ein Umschalten zu der Geradeaus-Stromleitung bewirkt.
Elektronische Steuereinheit nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, dass der Geradeaus-Solenoid-Treiberschaltkreis (760) einen Überspannungsschutzschaltkreis (MOV5) umfasst.
Elektronische Steuereinheit nach einem der Ansprüche 3 bis 11, dadurch gekennzeichnet, dass die Zerhacker-Steuereinrichtung (140) einen Abschaltschaltkreis (144) umfasst, der die Zerhacker-Steuereinrichtung (140) sperrt, wenn die von der ersten Reduktionseinrichtung (110) gelieferte erste Spannung unter einen vorbestimmten Spannungspegel fällt.
Elektronische Steuereinheit zum Steuern eines Stangenstromabnehmerschalters nach einem der Ansprüche 1 bis 12, wobei die Signalverarbeitungseinrichtung (2, 9) umfasst: (a) eine Eingabeeinrichtung (5) zum Filtern, Verstärken und Aufbereiten eines Eingangssignals, das unterschiedlich moduliert sein kann, wobei jede Modulation für einen Schaltbefehl steht, um den Laufpfad der Energiekollektoranordnung durch den Stangenstromabnehmerschalter zu der erwünschten Stromlei tung weiterzuleiten und zum Erzeugen der unterschiedlich modulierten Signale, wobei das aufbereitete Signal ein Abbiegesignal ist, wenn das Eingangssignal so moduliert ist, dass es für den Schaltbefehl steht, den Laufpfad zu der mindestens einen Abbiege-Stromleitung umzuschalten, und ein aufbereitetes Geradeaussignal ist, wenn das Eingangssignal so moduliert ist, dass es für den Schaltbefehl steht, den Laufpfad zu einer solchen Geradeaus-Stromleitung umzuschalten; (b) eine Frequenzerfassungseinrichtung (6) zum Erfassen, ob das Eingangssignal innerhalb eines vorbestimmten Frequenzbands liegt, und, falls dies der Fall ist, Erzeugen eines Gültigkeitssignals; (c) eine Abbiegesignal-Demodulationseinrichtung (7), der das von der Eingabeeinrichtung erzeugte aufbereitete Signal und das von der Frequenzerfassungseinrichtung erzeugte Gültigkeitssignal zugeführt wird, so dass, falls das aufbereitete Signal und das Gültigkeitssignal gleichzeitig empfangen werden, die Abbiegesignal-Demodulationseinrichtung (7) das aufbereitete Signal demoduliert und, falls es ein Abbiegesignal ist, ein logisch niedriges Ausgangssignal erzeugt; (d) eine Geradeaussignal-Demodulationseinrichtung (8), der das von der Eingabeeinrichtung erzeugte aufbereitete Signal und das von der Frequenzerfassungseinrichtung erzeugte Gültigkeitssignal zugeführt wird, so dass, falls das aufbereitete Signal und das Gültigkeitssignal gleichzeitig empfangen werden, die Geradeaussignal-Demodulationseinrichtung (8) das aufbereitete Signal demoduliert und, falls es ein Geradeaussignal ist, ein logisch niedriges Ausgangssignal erzeugt; und (e) eine Ausgabeeinrichtung (9) zum Aufnehmen der Ausgangssignale von der Abbiegesignal- und der Geradeaussignal-Demodulationseinrichtung (7, 8) derart, dass (i), falls das logisch niedrige Ausgangssignal von der Abbiegesignal-Demodulationseinrichtung empfangen wird, die Ausgabeeinrichtung ein Zwischen-Abbiege-Befehlssignal zum Erregen einer Spule eines Abbie ge-Relais der Steuereinrichtung erzeugt, zur Bewirkung der Umschaltung zu der Abbiegestromleitung und (ii) falls das logisch niedrige Ausgangssignal von der Geradeaussignal-Demodulationseinrichtung empfangen wird, die Ausgabeeinrichtung (9) ein Zwischen-Geradeaus-Befehlssignal zum Erregen einer Spule eines Geradeaus-Relais der Steuereinrichtung erzeugt, zur Bewirkung der Umschaltung zu der Geradeaus-Stromleitung, wobei die Ausgabeeinrichtung sich selbst gegen ein simultanes Erzeugen der beiden Zwischen-Befehlssignale sperrt.
Elektronische Steuereinheit nach Anspruch 13, dadurch gekennzeichnet, dass die Eingabeeinrichtung (5) umfasst: (a) einen Bandpass-Filterschaltkreis (50) zum Filtern des Eingangssignals, derart, dass Frequenzen außerhalb des vorbestimmten Bands gedämpft werden und Frequenzen innerhalb des vorbestimmten Bands den Bandpass-Filterschaltkreis (50) passieren können, wobei ein gefiltertes Signal entsteht; (b) einen Isolationstransformator (51 ), der das gefilterte Signal passieren lässt und die nachfolgenden Teile der Signalverarbeitungseinheit gegen unerwünschte elektrische Beeinflussung isoliert. (c) einen Verstärkungs-Einstellschaltkreis (52) zum Verstärken des gefilterten, vom Isolationstransformator (51) gelieferten Signals zum Einstellen der Empfindlichkeit der Eingabeeinrichtung; (d) einen Bandpass-Verstärkungsschaltkreis (53) zum Verstärken des gefilterten Signals, das von dem Verstärkungs-Einstell-Schaltkreis (52) zugeführt wird, so dass Frequenzen innerhalb des vorbestimmten Bands den Bandpassverstärkerschaltkreis (53) passieren können und zum Erzeugen eines verstärkten gefilterten Signals; und (e) einen ersten Signalaufbereitungsschaltkreis (54), dem das verstärkte, gefilterte Signal von dem Bandpass-Verstärkungsschaltkreis (53) zugeführt wird, zum Verbessern der Wellenform des verstärkten, gefilterten Signals, um so das aufbereitete Signal für eine Weiterverarbeitung durch die Signalverarbeitungseinheit zu bilden.
Elektronische Steuereinheit nach Anspruch 13 oder 14, dadurch gekennzeichnet, dass die Frequenzerfassungseinrichtung (6) umfasst: (a) einen ersten Phasenregelschaltkreis (61), dem das aufbereitete Signal von der Eingabeeinrichtung (5) zugeführt wird, zur Erzeugung eines Rechteckwellensignals, dessen Spannung von der Frequenz des amplitudenbegrenzten Signals abhängt; und (b) einen ersten Komparatorschaltkreis (62) zum Einstellen oberer und unterer Spannungsschwellwerte und zum Vergleichen der Spannung des Rechteckwellensignals mit den Spannungsschwellwerten, so dass dann, falls der Spannungspegel des Rechteckwellensignals innerhalb der Spannungsschwellwerte liegt, der erste Komparatorschaltkreis (62) das Gültigkeitssignalerzeugt.
Elektronische Steuereinheit nach einem der Ansprüche 13 bis 15, dadurch gekennzeichnet, dass die Abbiegesignal-Demodulationseinrichtung (7) umfasst: (a) einen zweiten Phasenregelschaltkreis (71), dem das aufbereitete Signal von der Eingabeeinrichtung (5) und das Gültigkeitssignal von der Frequenzertassungseinrichtung zugeführt wird, so dass dann, falls das aufbereitete Signal und das Gültigkeitssignal gleichzeitig empfangen werden, der zweite Phasenregelkreis (71) das aufbereitete Signal demoduliert, in Abhängigkeit davon ein Rechteckwellen-Abbiegesignal erzeugt, dessen Spannung von der Frequenz des Abbiegesignals abhängt, mit dem das aufbereitete Signal moduliert ist; (b) einen ersten Tiefpass-Filterschaltkreis (72) zum Entfernen von Rauschen von dem Rechteckwellen-Abbiegesignal derart, dass Frequenzen oberhalb einer ersten, vorab ausgewählten Frequenz, die dem Abbiegesignal entsprechen, gedämpft werden und Frequenzen unterhalb der ersten, vorab ausgewählten Frequenz den zweiten Tiefpass-Filterschaltkreis (72) ungedämpft passieren; (c) einen zweiten Signalaufbereitungsschaltkreis (73), dem das Rechteckwellen-Abbiegesignal von dem ersten Tiefpass-Filterschaltkreis (72) zugeführt wird, zum Verbessern der Wellenform des Rechteckwellen-Abbiegesignals zur weiteren Verarbeitung durch einen zweiten Komparatorschaltkreis (74); und (d) den zweiten Komparatorschaltkreis (74) zum Einstellen eines Spannungsschwellwerts und zum Vergleichen der Spannung des Rechteckwellen-Abbiegesignals derart, dass dann, falls die Spannung des Rechteckwellen-Abbiegesignals oberhalb des Spannungsschwellwerts liegt, der zweite Komparatorschaltkreis (74) das logisch niedrige Ausgangssignal erzeugt.
Elektronische Steuereinheit nach einem der Ansprüche 13 bis 16, dadurch gekennzeichnet, dass die Geradeaussignal-Demodulationseinrichtung (8) umfasst: (a) einen dritten Phasenregelschaltkreis (81), dem das aufbereitete Signal der Eingabeeinrichtung (5) und das Gültigkeitssignal der Frequenzertassungseinrichtung (6) zugeführt wird, so dass, falls das aufbereitete Signal und das Gültigkeitssignal gleichzeitig empfangen werden, der dritte Phasenregelschaltkreis (81) das aufbereitete Signal demoduliert und in Abhängigkeit davon ein Rechteckwellen-Geradeaussignal erzeugt, dessen Spannung für die Frequenz des Modulations-Geradeaussignals abhängig ist, mit dem das aufbereitete Signal moduliert ist; (b) einen zweiten Tiefpass-Filterschaltkreis (82) zum Entfernen von Rauschen von dem Rechteckwellen-Geradeaussignal derart, dass Frequenzen ober halb einer zweiten vorab ausgewählten Frequenz, die dem Geradeaussignal entsprechen, gedämpft werden und Frequenzen unterhalb der zweiten, vorab ausgewählten Frequenz den dritten Tiefpass-Filterschaltkreis (82) ungedämpft passieren; (c) einen dritten Signalaufbereitungsschaltkreis (83), dem das Rechteckwellen-Abbiegesignal von dem zweiten Tiefpass-Filterschaltkreis (83) zugeführt wird zum Verbessern der Wellenform des Rechteckwellen-Abbiegesignals zur weiteren Verarbeitung durch einen dritten Komparatorschaltkreis (84); und (d) den dritten Komparatorschaltkreis (84) zum Einstellen eines Spannungsschwellwerts und zum Vergleichen der Spannung des Rechteckwellen-Abbiegesignals derart, dass dann, falls die Spannung des Rechteckwellen-Abbiegesignals oberhalb des Spannungsschwellwerts liegt, der dritte Komparatorschaltkreis das logisch niedrige Ausgangssignal erzeugt.
Elektronische Steuereinheit nach einem der Ansprüche 13 bis 17, dadurch gekennzeichnet, dass die Ausgabeeinrichtung (9) umfasst: (a) einen Eingabe-Logik-Schaltkreis (90), dem die Ausgangssignale der Abbiegesignal-Demodulationseinrichtung (7) und der Geradeaus-Demodulationseinrichtung (8) zugeführt werden, zum Erzeugen eines logisch hohen Signals in Abhängigkeit der beiden Ausgangssignale; (b) einen Impuls-Generatorschaltkreis (91) zum Aufnehmen des Ausgangssignals des Eingabe-Logik-Schaltkreises (90) und zum Erzeugen in Abhängigkeit vom Ausgangssignal des Eingabe-Logik-Schaltkreises (90) eines Impulses einer einstellbaren Dauer; (c) einen Abbiege-Logik-Schaltkreis (92), der mit dem Impuls-Generatorschaltkreis (91) und der Abbiegesignal-Demodulationseinrichtung (7) der art verbunden ist, dass sich der Abbiege-Logik-Schaltkreis (92) beim Empfangen sowohl des Impulses als auch des logisch niedrigen Ausgangssignals der Abbiegesignal-Demodulationseinrichtung (7) aktiviert, um dadurch einen positiven Impuls zu erzeugen; (d) einen Geradeaus-Logik-Schaltkreis (93), der mit dem Impuls-Generatorschaltkreis (91) und der Geradeaussignal-Demodulationseinrichtung (8) derart verbunden ist, dass sich der Geradeaus-Logik-Schaltkreis (93) beim Empfangen sowohl des Impulses als auch des logisch niedrigen Ausgangssignals der Geradeaussignal-Demodulationseinrichtung (8) aktiviert, um dadurch einen positiven Impuls zu erzeugen; (e) einen Abbiege-Treiberschaltkreis (94), der mit dem Abbiege-Logik-Schaltkreis (92) derart verbunden ist, dass der Abbiege-Treiberschaltkreis beim Empfangen des positiven Impulses von dem Abbiege-Logik-Schaltkreis einen negativen Impuls erzeugt, der das Zwischen-Abbiege-Befehlssignal bewirkt; und (f) einen Geradeaus-Treiberschaltkreis (95), der mit dem Geradeaus-Logik-Schaltkreis (93) derart verbunden ist, dass der Geradeaus-Treiberschaltkreis beim Empfangen des positiven Impulses von dem Geradeaus-Logik-Schaltkreis (93) einen negativen Impuls erzeugt, der das Zwischen-Geradeaus-Befehlssignal bewirkt.
Elektronische Steuereinheit nach Anspruch 18, dadurch gekennzeichnet, dass der Abbiege-Logik-Schaltkreis (92) und der Geradeaus-Logik-Schaltkreis (93) so konfiguriert sind, dass sie einen Verriegelungs-Ausgangsschaltkreis bilden, durch den eine Aktivierung eines der beiden Logik-Schaltkreise (92, 93) automatisch den anderen der Logik-Schaltkreise sperrt, um dadurch zu verhindern, dass beide Treiberschaltkreise (94, 95) gleichzeitig positive Impulse erzeugen, um so zu verhindern, dass beide Zwischen-Befehlssignale gleichzeitig erzeugt werden.
Elektronische Steuereinheit nach einem der Ansprüche 13 bis 19, dadurch gekennzeichnet, dass sie weiterhin eine Spannungswandlereinrichtung zum Reduzieren und Regulieren von Spannung, die von einer der Stromleitungen abgegriffen wird, umfasst, um so die Signalverarbeitungseinheit (2, 9) mit einer regulierten Spannung zu versorgen.