DE2008545A1

DE2008545A1 - Device for automatically guiding a moving object

Info

Publication number: DE2008545A1
Application number: DE19702008545
Authority: DE
Inventors: Heinz Dipl Ing 1000 Berlin Edhch
Original assignee: Licentia Patent Verwaltungs GmbH
Current assignee: Licentia Patent Verwaltungs GmbH
Priority date: 1970-02-19
Filing date: 1970-02-19
Publication date: 1971-08-26

Description

Einrichtung zum automatischen Fuhren eines beweglichen Objektes Die Erfindung bezieht sich auf eine Einrichtung zum automatischen Führen eines beweglichen Objekts längs eines verlegten wechselstromdurchflossenen Leiters mittels zweier am Objekt befindlichen Spulen, in die durch das Magnetfeld des Leiters Spannungen induziert werden.Device for automatically guiding a moving object Die The invention relates to a device for automatically guiding a movable Object along a laid conductor through which alternating current flows by means of two Coils located on the object into which voltages are generated by the magnetic field of the conductor be induced.

Es ist bereits eine Anordnung zur Feststellung der Abweichung eines Körpers aus einer vorgegebenen tage in einem magnetischen Kraftfeld bekannt geworden; diese Anordnung wird in der deutschen Patentschrift 1 275 291 beschrieben. Bei dieser Anordnung wird das magnetische Kraftfeld -mittels eines Fühlers festgestellt, der aus zwei clektromagnetinchen Spulen besteht, von denen die eine senkrecht und die andere waagerecht angeordnet ist.It is already an arrangement for determining the deviation of a Body became known from a given day in a magnetic force field; this arrangement is described in German Patent 1,275,291. At this Arrangement, the magnetic force field is determined by means of a sensor, the consists of two clektromagnetinchen coils, one of which is perpendicular and the other is arranged horizontally.

Die durch das Magnetfeld in die eine Spule induzierte Spannung wird in eine Diagonale einer aus vier Zweigen bestehenden Brückenschaltung, in dcr Gleichrichterelemente liegen, die in die zweite Spule induzierte Spannung an einen Punkt der zweiten Diagonalen dieser Brückenschaltung und an eine Ausgangsklemme angelegt. Zwischen dieser Ausgangsklemme und dem anderen Punkt der zweiten Diagonale entsteht dann eine Ausgangsspannung, deren Größe proportional der Amplitude der in die erste Spule induzierten Spannung ist und deren Polarität von der Phasenlage der beiden induzierten Spannungen abhängt. Nachteilig an die.The voltage induced by the magnetic field in a coil becomes in a diagonal one of four branches existing bridge circuit, in the rectifier elements lie the voltage induced in the second coil to a point on the second diagonal of this bridge circuit and to an output terminal created. Between this output terminal and the other point on the second diagonal an output voltage then arises, the size of which is proportional to the amplitude of the voltage induced in the first coil and its polarity depends on the phase position depends on the two induced voltages. Disadvantageous to the.

ser Anordnung ist, daß das Ausgangssignal@in Fon einer einer Wechseispannung überlagerten Gletchspannung entsteht und daher nicht direkt zur Steuerung von Stelliotoren verwendet werden kann, mit deren Hilfe eine Xnderung der Bewegungsrichtung des Körpers vorgenommen wird.This arrangement is that the output signal @ in Fon one of an alternating voltage superimposed gletch tension arises and therefore not directly used to control actuators can be used to change the direction of movement of the body is made.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Einrichtung zum automatischen Führen eines beweglichen Objektes anzugeben, die den geschilderten Nachteil nicht aufweist.The invention is based on the object of a device for automatic Specify leading a moving object that does not have the disadvantage described having.

Gemäß der Erfindung wird diese Aufgabe dadurch gelöt, daß die Spulen an Objekt derart angebracht werden, dae bei Auu richtung des Objektes in Sollage sich die erste Spule möglichst dicht über dem Leiter befindet und senkrecht zur Richtung der magnetischen Feldlinien ausgerichtet ist, daß sich die zweite Spule parallel zur ersten Spule in einem derart weiten seitlichen Abstand dazu befindet, daß sie möglichst parallel zu den magnetischen Feldlinien liegt, und daß die in die beiden Spulen induzierten Spannungen über getrennte Filter-, Verstärker- und ßegrenzungsglieder nach Verstärkung auf gleiche Amplitudenwerte einer Vergleichsschaltung zugeführt werden, deren Ausgangsspannung in Form einer Gleichapannung gleicher Größe, aber Je nach Abweichung von der Sollage verschiedenen Polarität direkt zur Steuerung von der Fahrtrichtungsänderung dienenden Stellmotoren dient.According to the invention, this object is achieved in that the coils be attached to the object in such a way that when the object is aligned, it is in the desired position the first coil is as close as possible to the conductor and perpendicular to the Direction of the magnetic field lines is aligned that the second coil is parallel to the first coil at such a wide lateral distance from it, that it is as parallel as possible to the magnetic field lines, and that the in the two coils induced voltages via separate filter, amplifier and ßlimiting members after amplification to the same amplitude values of a comparison circuit are supplied, the output voltage of which is in the form of a DC voltage of the same magnitude, but depending on the deviation from the target position, different polarity directly to the control Servomotors serving to change the direction of travel.

Der besondere Vorteil, der mit der Einrichtung gemäß der Erfindung erzielt wird, besteht darin, daß als Ausgangssignal der Vergleichseinrichtung eine Gloichspannung mit gleicher amplitude und je nach Abweichung des Objektes von der Sollage verschiedener Polarität zur Verfügung steht, mit der direkt, a. h. lediglich unter eventuell notwendiger Verstärkung, die Stelliotoren angesteuert werden können.The particular advantage that comes with the device according to the invention is achieved is that as the output signal of the comparison device a Global voltage with the same amplitude and depending on the deviation of the object from the Sollage of different polarity is available, with which directly, a. H. only with possibly necessary amplification, the actuators can be controlled.

Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung ist an und der Figuren 1 - 4 dargestellt und wird im folgenden näher beschrieben.An exemplary embodiment of the invention is shown in FIGS. 1-4 and is described in more detail below.

Es zeigt die Figur 1 das Magnetfeld eines verlegten Ieiters und die sich darin befindlichen, am Fahrzeug angebrachten Empfangsspulen.It shows the figure 1, the magnetic field of a laid conductor and the receiving coils located in it, attached to the vehicle.

Es zeigt die Figur 2 Mittel zur Verarbeitung der in den Empfangsspulen induzierten Spannungen und eine nachgeschaltete Vergleichs Schaltung.FIG. 2 shows the means for processing the data in the receiving coils induced voltages and a downstream comparison circuit.

Es zeigt die Figur 3 die am Eingang der Vergleichsschaltung auftretenden Spannungen der Epfangsspulen je nach Stellung im Magnetfeld.FIG. 3 shows those occurring at the input of the comparison circuit Tensions of the receiving coils depending on the position in the magnetic field.

Es zeigt die Figur 4 die Ausganhsspannungen, die nach dem Vergleich auftreten.It shows the figure 4 the starting voltages, which after the comparison appear.

In der Figur 1 ist sit 1 ein verlegter Leiter, etwa Längs einer Straße unter der Fahrbahn 2, angedeutet, In diesen Leiter wird ein Wechselstrom eingespeist, der ein durch.In FIG. 1, sit 1 is a laid conductor, roughly along a street under carriageway 2, indicated, an alternating current is fed into this conductor, the one through.

konzentrische Ringe angedeutes magnetisches Wechselfeld erzeugt. Die senkrecht zur Fahrbahn liegende Richtung sei mit y-Richtung, die dazu und zun verlegten Leiter senkrechte Richtung alt w-Richtung bezeichnet.concentric rings indicated alternating magnetic field generated. the The direction perpendicular to the roadway is with the y-direction, which relocated to and zu Head vertical direction alt w-direction designated.

An einem sich auf der Fahrbahn befindlichen Fahrzeug sind zwei Spulen 3 und 4 (jeweils mit einem Eisenkern vcr,chen) angebracht. Die eine Spule 3 ist derart am Fahrzeug angebracht, daß sie sich, wenn sich das Fahrzeug in seiner Sollage befindet, möglichst dicht über dem Leiter 1 bcfindet. Dabei ist darauf zu achten, daß sie soweit wie möglich von Seldverzerrenden Xetall- oder Materialteilen entfernt ist. Die in die Spule 3 induzierte Spannung ist genau über dem Leiter 1 Null und steigt bei wachsender Abweichung + x vom dargestellten Ort etwa sinwsförmig an.There are two coils on a vehicle on the road 3 and 4 (each with an iron core vcr, chen) attached. Which is a coil 3 so attached to the vehicle that they are when the vehicle is in its target position is located, as close as possible to the conductor 1 bcfinds. It is important to ensure that that they are removed as far as possible from any metal or material parts that distort the field is. The voltage induced in the coil 3 is zero and exactly above the conductor 1 increases with increasing deviation + x from the location shown, roughly sinw-shaped.

Die Spule 4 ist parallel zur Spalte 3 ausgerichtet und liegt in gleicher Röhe y wie diese. Ihr Abstand von der Spule 3 wird so gewählt, daß die magnetischen Feldlinien möglichst parallel zur Spule 4 verlaufen; dann nämlich ist bei kleinen Regelabweichungen des Fahrzeugs vom Leiter 1 die in sie induzierte Spannung etwa konstant. Das bedingt, daß die Spule 4 auf dem Fahrzeug in einem möglichst weiten seitlichen Abstand von der Spule 3 angebracht wird.The coil 4 is aligned parallel to the column 3 and is in the same position Roo y like this. Your distance from the coil 3 is chosen so that the magnetic Field lines run as parallel as possible to the coil 4; then namely with small ones Control deviations of the vehicle from conductor 1 the voltage induced in it for example constant. This means that the coil 4 should be as wide as possible on the vehicle lateral distance from the coil 3 is attached.

Auf dem Fahrzeug wird die in die Spule 4 induzierte Spannung U2 über einen Bandpaß 5, Verstärker 6 und Begrenzungs schaltung 7 auf eine Vergleichsschaltung gegeben, vergleiche Figur 2. Die nach Durchlauf dieser Elemente resultierende Spannung sei mit U2 bezeichnet. Die Spannung U2 dicnt als Vergleichsapannung hinsichtlich der Phasenlage zur in die Spule 1 induzierten Spannung U1. Die Spannung U1 durchläuft gleiche Bauelemente (Bandpaß 8, Verstärker 9, Begrenzungsschaltung 10), um die gleiche Verstärkung zu erziclen; die resultierende Spannung sei mit 1 bezeichnet.The voltage U2 induced in the coil 4 is transferred to the vehicle a bandpass filter 5, amplifier 6 and limiting circuit 7 to a comparison circuit given, see Figure 2. The voltage resulting after passing through these elements let us denote U2. The voltage U2 is used as a comparison voltage with regard to the phase relation to the voltage U1 induced in the coil 1. The voltage U1 runs through same components (bandpass filter 8, amplifier 9, limiting circuit 10) to the same To send reinforcements; the resulting voltage is denoted by 1.

Die Vergleichsschaltung besteht aus vier Dioden 11, 12, 13, 14 und vier Widerständen 15, 16, 17, 18; dabei liegen die Dioden 11 und 12 in Durchlaßrichtung in den Zuleitungen der Spannung 1 zur Eingangsseite 19 eines Ubertragers 20; vor den Dioden 11, 12 liegen zwischen den Zuleitungen in Serie die Wider3tände 15 und 16, nach den Dioden 11, 12 liegen zwischen don Zuleitungen in Serie die Widerstancl^ 17 und 18. Die Diode 13 liegt in.Durchlaßrichtung zwischen einem Punkt hinter der Diode 11 zu einem Punkt vor der Diode 12, die Diode 14 in Durchlaßrichtung von einem Punkt hinter der Diode 12 zu einem Punkt vor der Diode 11. Die Spannung U2 wird zwischen dem Verbindungspunkt der Widerstände 15 und 16 und dem Verbindungspunkt der Widerstände 17 und 18 angelegt.The comparison circuit consists of four diodes 11, 12, 13, 14 and four resistors 15, 16, 17, 18; the diodes 11 and 12 are in the forward direction in the supply lines of the voltage 1 to the input side 19 of a transformer 20; before the Diodes 11, 12 are connected in series between the supply lines, the resistors 15 and 16, after the diodes 11, 12 the resistors are in series between the leads 17 and 18. The diode 13 is in. Durchlaßrichtung between a point behind the Diode 11 to a point in front of diode 12, diode 14 in the forward direction of one Point behind the diode 12 to a point in front of the diode 11. The voltage U2 becomes between the connection point of the resistors 15 and 16 and the connection point of resistors 17 and 18 are applied.

Die Ausgangswicklung 21 führt über zwei in Durchlaßrichtung liegende Dioden 22 und 23 auf in Serie liegende Widerstände 24 und 25; die Ausgangswicklung 21. besitzt cine Mittelanzapfung, sie führt über einen Kondensator 26 zum Verbindungspunkt zwischen den Widerständen 24 und 25.The output winding 21 leads over two lying in the forward direction Diodes 22 and 23 on series resistors 24 and 25; the output winding 21. Has a center tap, it leads via a capacitor 26 to the connection point between resistors 24 and 25.

Von je einer Seite des Kondensators 26 führt eine Leitung zu Klemmen 27 und 28, an denen die Ausgangsspannung U3 auftritt.A line leads from each side of the capacitor 26 to terminals 27 and 28, at which the output voltage U3 occurs.

Es seien nun die Spannungsverläufe für die Spannungen U1, U2 und U3 betrachtet, und zwar einmal für den Fall, daß das Fahrzeug nach links von der Sollage in Figur 1 und andermal für den Fall, daß es nach rechts abweicht, daß also die Spule 1 einmal in die mit x " P1 in der Figur 1 bezeichnete Postition, andermal mit x 3 P2 bezeichnete Position gelangt: durch jede dieser Stellungen wird jetzt - im Unterschied zur Position x I 0 - eine Spannung induziert, die wegen des verschieden gerichteten Durchsatzes der magnetischen Feldlinien durch die Spule in beiden Positionen verschiedene Polarität hat. Das bedingt, daß der Verlauf der Spannung U2 bezogen auf eine Periodc des Webselfeldes für die Position P1 spiegelbildltch zu der für die Position 2 verläuft, vergleiche gestrichelte Kurve in Figur 3,wo im oberen Teil der Verlauf der Spannungen U1 und U2 für die Position P2 dargestellt ist.Let us now assume the voltage curves for the voltages U1, U2 and U3 considered, once in the event that the vehicle to the left of the target position in Figure 1 and another time for the case that it deviates to the right, so that the Coil 1 once in the position marked x "P1 in FIG. 1, the other time with x 3 P2 reaches position: through each of these positions is now - in contrast to position x I 0 - induces a voltage that is different because of the directed throughput of the magnetic field lines through the coil in both positions has different polarity. This means that the course of the voltage U2 is related on a period of the Websel field for the position P1 mirror image to that for the position 2 runs, compare the dashed curve in Figure 3, where in the upper part the curve of the voltages U1 and U2 for position P2 is shown.

Demgegenüber ändert sich in beiden Positionen P1 und P2 der Spule 1 die in die Spule 2 induzierte Spannung nicht wesentlich; das bedingt, daß der Spannungsverlauf von für beide Positionen gleich ist (ausgezogene Kurve in Fig. 3).In contrast, P1 and P2 of the coil change in both positions 1 does not significantly reduce the voltage induced in coil 2; that means that the Voltage curve is the same for both positions (solid curve in Fig. 3).

Dicser verschiedene Spannungsverlauf bewirkt Je nach Abweichung von der Sollage eine Ausgangsspannung, wie sie in Figur 4 dargestellt ist; dabei ist in oberen Teil dieser Figur U3 für die Position P1, im unteren Teil für die Position P2 dargestellt. Es entsteht also direkt eine Gleichspannung mit einem bestimmten festen positiven oder negativen Wert. Das Vorhandensein einer derartigen Gleich-Spannung ist für die nachfolgende Regelung mittels Stellmotoren zur Fahrtrichtungsänderung besonders wichtig: die Ausgangsspannung U3 kann direkt, z. B. über ein Glied mit einer Zeitkonstanten oder einen Verstärker,als Steuerspannung für die Stelliotoren verwendet werden. This different voltage curve causes depending on the deviation from the target position, an output voltage, as shown in Figure 4; is there in the upper part of this figure U3 for the position P1, in the lower part for the position P2 shown. So there is a direct voltage with a certain voltage fixed positive or negative value. The presence of such a DC voltage is for the following control by means of servomotors to change the direction of travel particularly important: the output voltage U3 can be used directly, e.g. B. over a link with a time constant or an amplifier as a control voltage for the actuators be used.

Claims

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Device for automatically guiding a movable object lengthways of a laid conductor through which alternating current flows by means of two on the object Coils in which voltages are induced by the magnetic field of the conductor, thereby characterized in that the coils are attached to the object in such a way that upon alignment of the object in the desired position, the first coil is as close as possible over the conductor and perpendicular to the direction of the magnetic field lines that is aligned the second coil parallel to the first coil at such a wide lateral distance that it is as parallel as possible to the magnetic field lines, and that the voltages induced in the two coils via separate filter, Amplifier and limiting elements after amplification to the same amplitude values Comparison circuit is supplied, the output voltage of which is in the form of a DC voltage same size, but directly different polarity depending on the deviation from the nominal position serves to control servomotors serving to change the direction of travel.

L e r s e i t e