DE2148946A1

DE2148946A1 - ARRANGEMENT FOR CAPACITIVE DISTANCE MEASUREMENT

Info

Publication number: DE2148946A1
Application number: DE19712148946
Authority: DE
Inventors: Peter Dipl-Ing Schwaerzler; Volker Dipl-Ing Wimmer
Original assignee: Krauss Maffei AG
Current assignee: Mannesmann Demag Krauss Maffei GmbH
Priority date: 1971-09-30
Filing date: 1971-09-30
Publication date: 1973-04-05
Also published as: JPS4843659A

Description

Anordnung zur kapazitiven Abstandsmessung Die Erfindung betrifft eine Anordnung zur kapazitiven Abstand messung, bei welcher die Kapazität zwischen einer Bühlelektrode und einer Leitenden Fläche, zu welcher der Abstand gemessen werden soll, bestimmt und als Maß für den Abstand auagewertet wird. Arrangement for capacitive distance measurement The invention relates to an arrangement for capacitive distance measurement, in which the capacitance between a Bühlelectrode and a conductive surface to which the distance is measured is to be determined and evaluated as a measure of the distance.

Bei magnetgetriebenen Bahrzeugen, beispielsweise mit Linearmotorantrieb, die auf Luftkissen oder Magnetfeldern gleiten, muß der Abstand zwischen Bahrmagnet und Ankerschiene auf einem konstanten Wert gehalten werden. Während man bei auf Rädern fahrenden Fahrzeugen eine Abstandsmessung über die Größe der Einfederung der Räder gegenüber dem BahrzeugauSbau durchführen kann, empfiehlt sich bei Fahrzeugen der hier in Frage kommenden Art eine berührungslose Abstandsmessung.In the case of magnetically driven vehicles, for example with a linear motor drive, that slide on air cushions or magnetic fields, the distance between the bar magnet must and anchor rail are kept at a constant value. While one at on Wheeled vehicles take a distance measurement based on the amount of deflection who can carry out wheels compared to BahrzeugauSbau is recommended for vehicles of the type in question here, a non-contact distance measurement.

Es sind kapazitive Meßwertgeber bekannt, welche zur Messung von Abständen die Größe der Kapazität bestimmen, die zwischen zwei Fühlelektroden herrscht und von dem Abstand dieser beiden Elektroden abhängig ist. Hierbei müssen jedoch beide ti?ühlelektro den an die Meßanordnung angeschlossen werden. Wollte m eine solche Fühlanordnung zur Bestimmung des Abstandes zwischen einem Fahrzeug und einer Schiene verwenden, so müßte auch die Schiene an die Meßanordnung angeschiossen sein, was praktisch nur über Schleifkontakte möglich ist, so daß die For derung nach einer berührungslosen Meßanordnung nicht erfüllt ist.Capacitive transducers are known which are used to measure distances determine the size of the capacitance that exists between two sensing electrodes and depends on the distance between these two electrodes. However, both must ti? ühlelectro to be connected to the measuring arrangement. I wanted one of those Sensing arrangement for determining the distance between a vehicle and a rail use, the rail would also have to be connected to the measuring arrangement, what is practically only possible via sliding contacts, so that the demand for one contactless measuring arrangement is not fulfilled.

Die Aufgabe der Erfindung besteht nun in der Schaffung einer Meßanordnung für den Abstand zwischen einem Fahrzeug und einer Schiene, bei welcher die Schiene nicht an die Meßanordnung an-, geschlossen zu werden braucht, so daß eine berührungslose Messung möglich ist.The object of the invention is now to provide a Measuring arrangement for the distance between a vehicle and a rail at which the rail is does not need to be connected to the measuring arrangement, so that a contactless Measurement is possible.

Diese Aufgabe wird bei einer Anordnung zur kapazitiven Abstandsmessung, bei welcher die Kapazität zwischen einer Fühlelektrode und einer leitenden Fläche, zu welcher der Abstand gemessen werden soll, besti:nnit und als Maß für den Abstand ausgewertet wird, erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß zur berührungslosen Abstandsmessung des Bahrmagnet-n eines magnetgetriebenen Fahrzeugs von der Ankerschiene dieser gegenüberliegend wn fahrzeug zwei Fühlelektroden angeordnet und an eine Meßanordnung angeschlcs-en sind, welche die Gesamtkapazität der Reihenschaltung der beide aus jeweils einer Fühlelektrode -t der Ankerschiene gebildeten i'eilkapazitäten bestimmt.This task is performed with an arrangement for capacitive distance measurement, at which the capacitance between a sensing electrode and a conductive surface, to which the distance is to be measured, determine: nnit and as a measure for the distance is evaluated, solved according to the invention in that for contactless distance measurement of the Bahrmagnet-n of a magnetically driven vehicle from the anchor rail opposite this When the vehicle is fitted with two sensing electrodes and connected to a measuring arrangement are, which is the total capacitance of the series connection of the two of each one Sense electrode -t the anchor rail formed i'eilkapkapisten determined.

Hierbei bildet die Arkerschiene die leitend miteinander verbundenen Gegenelektroden der beiden Teilkapazitäten, die bei Anschluß der Meßanordnung an die nebeneinander; befindlichen Fühlelektroden hintereinandergeschaltet sind. Andert sich der Abstand der Fühlelektroden von der Ankerschiene, so ändern sich die beiden Teilkapazitäten gleichsinnig, so daß sich der Wert der Gesamtkapazität entsprechend ändert. Ein Anschluß der Ankerschiene an die Meßanordnung ist dabei nicht erforderlich, da die durch die Ankerschiene gebildeten Mittelelaktroden der beiden Teilkapazitäten lediglich galvanisch untereinander, nicht aber mit der Meßanordnung verbunden sein müssen.Here, the Archer rail forms the conductors that are connected to one another Counter-electrodes of the two partial capacitances that are connected to the measuring arrangement the side by side; located sensing electrodes are connected in series. Changes If the distance between the sensing electrodes and the anchor rail changes, the two change Partial capacities in the same direction, so that the value of the total capacity is accordingly changes. It is not necessary to connect the anchor rail to the measuring arrangement. because the middle lactrodes of the two partial capacities formed by the anchor rail only be galvanically connected to one another, but not to the measuring arrangement have to.

Da die Ankezschiene normalerweise auf Erdpotential liegt, ist es zweckmäßig, den beiden Fühlelektroden die Meßspannung erdsymmetrisch zuzuführen, um mögliche Fehlerquellen infolge von Potentialvers chiebungen zu verringern.Since the anchor bar is normally on earth potential, it is advisable to To feed the measuring voltage to the two sensing electrodes symmetrically to the ground in order to avoid possible Reduce sources of error as a result of potential shifts.

Die Meßanordnung kann zweckmäßigerweise so aufgebaut sein, daß sie einen Oszillator enthält, in den als freqrenzbestimmendes Glied die Gesamtkapazität zwischen den beiden Fühlelektroden einbezogen ist, so daß seine Schwingfrequenz von der Gesamtkapazität und damit vom Abstand der Fühlelektroden zur Ankerschiene abhängt. Mit Hilfe eines Frequenzdemodulators kann dann ein von der Schwingfrequenz abhängiges Ausgangssignal erzeugt werden, dessen Amplitude ein Maß für den zu bestimmenden Abstand ist.The measuring arrangement can expediently be constructed so that it contains an oscillator, in which as a frequency-determining element the total capacitance between the two sensing electrodes is included, so its Oscillation frequency depends on the total capacitance and thus on the distance between the sensing electrodes depends on the anchor rail. With the help of a frequency demodulator, one of The output signal dependent on the oscillation frequency is generated, the amplitude of which is a Measure for the distance to be determined.

Die Erfindung ist im folgenden anhand der schematischen Darstellung eines Ausführungsbeispieles näher erläutert.The invention is illustrated below with reference to the schematic representation an exemplary embodiment explained in more detail.

In der Figur ist die hnkerschiene mit 1 bezeichnet. Im Abstand d von ihr sind am Fahrzeug zwei puhlelektroden 2a und 2b angeordnet, die jeweils mit der Bnkerschiene 1 eine Teilkapazität bilden. Die beiden Fühlelektroden 2a und 2b sind an einen Oszillator 3 angeschlossen, dessen Schwingfrequenz von der zwischen den Anschlußpunkten A und B wirksamen Kapazität abhängt. Diese Kapazität ist aber wiederum vom Abstand zwischen den Fühlelektroden 2a bzw. 2b und der Ankerschiene 1 abhängig, welcher der Abstand zwischen den jeweils beiden Belägen der Teilkapazität ist, in welchen sich diesen Abstand überbrückende Feldlinien ausbilden.In the figure, the hitch rail is denoted by 1. At a distance d of you are arranged on the vehicle two puhlelectrodes 2a and 2b, each with the Bank rail 1 form a partial capacity. The two sensing electrodes 2a and 2b are connected to an oscillator 3, the oscillation frequency of which between the Connection points A and B effective capacity depends. But this capacity is again depends on the distance between the sensing electrodes 2a or 2b and the anchor rail 1, which is the distance between the two surfaces of the partial capacity, in which form field lines bridging this distance.

Die sich entsprechend dem Abstand d einstellende Ossillatorfrequenz läßt sich beispielsweise ebenfalls zwischen den Punkten A und B abnehmen und einem Demodulator 4 zuführen, welcher ein frequenzabhängiges Ausgangssignal liefert. Dieses Ausgangs signal kann dann mittels einer Verstärker- und Auswärtsschaltung 5 als vom Abstand a abhängige Spannung einer Regeleinrichtung zugeführt werden, welche mit Hilfe nicht dargestellter ;mittel dafür sorgt, daß der Abstand d auf einem konstanten Wert gehalten wird.The oscillator frequency that adjusts itself according to the distance d can for example also be removed between points A and B and one Feed demodulator 4, which supplies a frequency-dependent output signal. This Output signal can then by means of an amplifier and outward circuit 5 as on the distance a dependent voltage are fed to a control device, which with the help of not shown; means ensures that the distance d on a constant Value is held.

Claims

1. Arrangement for capacitive distance measurement, in which the capacitance between a sensing electrode and a conductive surface to which the distance is to be measured, determined and evaluated as a measure of the distance, d a -d u r c h g e k e n n n z e i n e t that for non-contact distance measurement of the traveling magnet of a magnetically driven vehicle from the anchor rail (1) of this two sensing electrodes (2a, 2b) arranged opposite one another on the vehicle and connected to one Measuring arrangement (3,4,5) are connected, which the total capacitance of the series circuit of the two partial capacitances each formed from a sensing electrode with the anchor rail certainly.

2. Arrangement according to claim 1, characterized in that the measuring arrangement an oscillator (3), the oscillation frequency of which depends on the total capacitance, and a frequency demodulator (4), the output signal amplitude of which is a measure for is the distance between the Ftihielelectrodes (2a, 2b) and the anchor rail (1).

3. Arrangement according to claim 1, characterized in that at one the feeder rail (i) connected to the two sensing electrodes (2a, 2b) applied voltage is balanced to earth.