DE19948714A1 - Meßschaltung - Google Patents

Abstract

In Anlagen, bei denen Stromimpulse eines Sensors über eine Leitung mit großer Länge übertragen werden, um schließlich in einer zentralen Einrichtung durch eine Auswerteelektronik bewertet zu werden, werden die Stromimpulse durch die Wirkung der Leitungskapazität verfälscht. DOLLAR A Es ist deshalb vorgesehen, daß leitungsseitig auf der Seite der Auswerteeinrichtung zu dieser ein Bauelement mit invers stromabhängiger Spannung in Reihe geschaltet ist, z. B. ein einem Meßwiderstand (Rmess) der Auswerteeinrichtung vorgeschalteter Differenzverstärker (DV), wobei ein erster Eingang des Differenzverstärkers (DV) an den Meßstromkreis angeschlossen und das leitungsseitige Potential des Meßwiderstandes (Rmess) an den zweiten Eingang des Differenzverstärkers (DV) zurückgeführt ist.

Description

Die Erfindung betrifft eine Meßschaltung mit einem Sensor, dessen elektrische Stromimpulse über eine Leitung, insbeson­ dere ein Kabel großer Länge, an eine Auswerterichtung gegeben werden, in der die Impulsstromhöhe als Meßsignal ausgewertet wird.

In Anlagen, bei denen Stromimpulse eines Sensors über eine Leitung mit großer Länge übertragen werden, um schließlich in einer zentralen Einrichtung durch eine Auswerteelektronik be­ wertet zu werden, werden die Stromimpulse durch die Wirkung der Leitungskapazität verfälscht. Die Impulsflanken werden verzögert, so daß bei kurzen Meßimpulsen auch die an der Aus­ werteeinrichtung ankommende Impulsamplitude verringert wird und Meßsignale dann möglicherweise nicht mehr exakt identifi­ ziert werden können.

In Bahnbetriebsnetzen werden zum Beispiel am Gleis Sensoren zum Erkennen der Achsen von Schienenfahrzeugen eingesetzt, die über ein Kabel mit mehreren Kilometern Länge mit einer Auswerteeinrichtung in einer Leitzentrale verbunden sind. Die Achszähler sollen das Passieren von Fahrzeugachsen an ausge­ wählten Stellen des Gleisnetzes melden, um so eine Informa­ tion über die Vollständigkeit eines Zuges zu liefern. Die Achszählsensoren bestehen z. B. aus einer Sendespule und ei­ ner Empfangsspule, deren Kopplung sich bei Passieren eines Radkranzes ändert und einen Meßimpuls erzeugt, der, gegebe­ nenfalls nach Umsetzung in eine bestimmte Signalfrequenz, über ein Kabel an ein Zählgerät einer zentralen Leiteinrich­ tung übertragen wird. Ein solcher Achszähler ist zum Beispiel aus der DE 29 29 291 bekannt. Im Zählgerät wird üblicherweise die Höhe des Sensorstromes als Spannung über einem Meßwider­ stand bewertet. Da der Meßwiderstand für den Sensor und das Übertragungskabel als Vorwiderstand wirkt, ändert sich bei einer Stromänderung die Spannung am Sensor und auf dem Kabel. Dabei wirkt die Kabelkapazität in Verbindung mit dem Kabelwi­ derstand wie ein RC-Tiefpaß und beschränkt somit die Minimal­ dauer der zu übertragenden Signale.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, die eingangs be­ schriebene Meßschaltung dahingehend zu verändern, daß die Meßimpulse weniger verfälscht werden und so auch Impulse mit kurzer Impulslänge von der Auswerteeinrichtung zuverlässig bewertet werden können.

Erfindungsgemäß wird die Aufgabe durch die Merkmale des An­ spruchs 1 gelöst. Zweckmäßige Ausgestaltungen sind Gegenstand der Unteransprüche.

Vorgesehen ist, daß leitungsseitig auf der Seite der Auswer­ teeinrichtung zu dieser ein Bauelement mit invers stromabhän­ giger Spannung in Reihe geschaltet ist.

Durch diese Maßnahme kann das Potential am Punkt zwischen Auswerteeinrichtung und Übertragungsleitung; bei einem Stromimpuls im Meßstromkreis konstant gehaLten werden, da die Gesamtspannung an Auswerteeinrichtung plus vorgeschaltetem Bauelement auch bei erhöhtem Strom konstant bleibt, oder das Potential kann sogar abgesenkt werden.

Da sich eine Stromverfälschung nur bei einer Spannungsände­ rung an der kapazitätsbehafteten Leitung einstellt, können, wenn die Spannung an der Leitung möglichst konstant gehalten wird, die Stromimpulse weitaus weniger verfälscht werden.

Bevorzugt wird dem Meßwiderstand der Auswerteeinrichtung ein Differenzverstärker vorgeschaltet, wobei ein erster Eingang des Differenzverstärkers an den Meßstromkreis angeschlossen und das leitungsseitige Potential des Meßwiderstandes an den zweiten Eingang des Differenzverstärkers zurückgeführt ist.

Wird das Ausgangspotential des Differenzverstärkers auf den ersten Eingang des Differenzverstärkers im Sinne einer Mit­ kopplung zurückgeführt, so läßt sich eine Überkompensation erreichen, so daß sich auch der Einfluß der Leitungswider­ stände, die im Zusammenhang mit der Leitungskapazität trotz der konstant gehaltenen Spannung am Leitungsende immer noch eine Impulsverzögerung bewirken, noch kompensieren läßt.

Die Erfindung soll anhand eines Ausführungsbeispiels näher erklärt werden. In den zugehörigen Zeichnungen zeigen

Fig. 1 ein Ersatzschaltbild der Meßschaltung,

Fig. 2 ein Ersatzschaltbild einer Variante der Meßschaltung und

Fig. 3 den Stromverlauf in der Meßschaltung mit und ohne die erfindungsgemäße Maßnahme.

Fig. 1 zeigt das Ersatzschaltbild einer Meßschaltung, zum Beispiel zur Messung der Achszahlen eines Zuges an einer Gleisanlage, mit einem Sensor 1, der bei Überfahren eines Ra­ des, verkörpert durch Schalten eines Schalters 2, einen Stromimpuls auslöst, der über ein Übertragungskabel an eine Achszähleinrichtung übertragen wird. Das Übertragungskabel wird repräsentiert durch den Kondensator C, der die Kabelka­ pazität abbildet, und die Widerstände R1 bis R4, die die Lei­ tungswiderstände abbilden. Die Höhe der Stromimpulse wird von der Achszähleinrichtung als Spannung an einem Meßwiderstand Rmess bewertet.

Ohne eine weitere Maßnahme würde die Spannungsänderung am Meßwiderstand Rmess beim Ansprechen des Sensors eine Poten­ tialabenkung am Punkt P bewirken. Jede Potentialänderung (Spannungsänderung an der Kabelkapazität) verursacht einen Umladestrom am Kondensator C, der zur Verzögerung des Stromimpulses führt.

Zwischen eine Spannungsquelle V und den Meßwiderstand Rmess wird deshalb ein Differenzverstärker DV geschaltet, dessen nichtinvertierender Eingang im Meßstromkreis liegt. Das Po­ tential am Punkt P wird auf den invertierenden Eingang des Differenzverstärkers DV zurückgeführt. Der Differenzverstär­ ker DV regelt so seine Ausgangsspannung bei Änderung des Stromes im Meßstromkreis nach und hält damit die Spannung am Punkt P, das heißt an einem Ende des Übertragungskabels, kon­ stant. Die Kabelkapazität wirkt sich nur noch im Zusammenhang mit der Spannung über den Leitungswiderständen (Widerstände R1 bis R4) auf die Stromimpulse aus.

Mit der Schaltungsvariante nach Fig. 2 wird auch noch der Einfluß der Leitungswiderstände (Widerstände R1 bis R4) un­ terdrückt, indem durch eine Mitkopplung über Widerstände R5, R6 eine Überkompensation erfolgt, das heißt, daß das Poten­ tial am Punkt P in Abhängigkeit von der Stromhöhe abgesenkt wird.

Fig. 3 zeigt den Stromverlauf im Meßstromkreis, gemessen am Meßwiderstand Rmess, wobei der Strom I(Rmess1) den Zustand ohne jede Kompensationsmaßnahme abbildet. Beim Strom I(Rmess2) entsprechend einer Anordnung nach Fig. 1 ist der Einfluß des Meßwiderstandes Rmess kompensiert. Die verblei­ bende Zeitkonstante, die schon wesentlich kLeiner ist als die des unkompensierten Stromes I(Rmess1) erklärt sich aus dem Zusammenwirken der Kabelkapazität (Kondensator C) und der Leitungswiderstände (Widerstände R1 bis R4).

Mit einer Anordnung entsprechend Fig. 2 folgt der Strom I(Rmess3) im Meßstromkreis fast trägheitslos den Schaltvor­ gängen am Sensor 1. Die Mitkopplung am Differenzverstärker DV bewirkt, daß die Spannungserhöhung an den Leitungswiderstän­ den kompensiert beziehungsweise überkompensiert wird.

Die Mitkopplung ist auf die maximale Kabellänge des Kabeltyps mit der höchsten Eigenkapazität auszulegen. Die für geringere Entfernungen und kapazitätsärmere Kabel sich ergebende Über­ kompensation ändert dann nichts am trägheitslosen Verhalten des Stromes.

Claims (3)

1. Meßschaltung mit einem Sensor (1), dessen elektrische Stromimpulse über eine Leitung, insbesondere ein Kabel großer Länge, an eine Auswerteeinrichtung gegeben werden, in der die Impulsstromhöhe als Meßsignal ausgewertet wird, dadurch ge­ kennzeichnet, daß leitungsseitig auf der Seite der Auswer­ teeinrichtung zu dieser ein Bauelement mit invers stromabhän­ giger Spannung in Reihe geschaltet ist.

2. Meßschaltung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Bauelement ein einem Meßwiderstand (Rmess) der Aus­ werteeinrichtung vorgeschalteter Differenzverstärker (DV) ist, wobei der nicht invertierte Eingang des Differenzver­ stärkers (DV) an den Meßstromkreis angeschlossen und das lei­ tungsseitige Potential des Meßwiderstandes (Rmess) an den in­ vertierenden Eingang des Differenzverstärkers (DV) zurückge­ führt ist.

3. Meßschaltung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß das Ausgangspotential des Differenzverstärkers (DV) auf den nicht invertierenden Eingang des Differenzverstärkers (DV) zurückgekoppelt ist.