DE2158387A1 - Anordnung zum beruehrungslosen erfassen des abstandes zweier koerper - Google Patents

Anordnung zum beruehrungslosen erfassen des abstandes zweier koerper

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DE2158387A1
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    • G01B7/02—Measuring arrangements characterised by the use of electric or magnetic techniques for measuring length, width or thickness
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
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  • Train Traffic Observation, Control, And Security (AREA)
  • Measurement Of Length, Angles, Or The Like Using Electric Or Magnetic Means (AREA)

Description

215838?
Krauss-Maffei TF
Aktiengesellschaft
München 50
Anordnung zum be ruh rungs losen Er fas-* sen des Abstandes zweier Körper.
Die Erfindung betrifft eine Anordnung zum berührungs-' losen Erfassen des Abstandes zweier Körper, insbesondere eines elektromagnetisch getragenen und geführten Schwebefahrzeug* zu dessen Trag- oder Führungsschiene.
Bekannte Abstandsmessanordnungen benützen induktive Abstandsgeber, die hohen Anforderungen an die Genauigkeit der Messung, wie sie beim Erfassen des Abstandes zwischen Schwebefahrzeugen hoher Geschwindigkeit und f
deren Trag- und/oder Führungsschienen gestellt werden, nicht genügen, da sie leicht von magnetischen Streufeldern beeinflußt werden.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Anordnung der eingangs genannten Art anzugeben, die ohne großen Aufwand und bei einfachem Aufbau der Abstands-
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ORIGINAL SNSPECTED
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sonde ein sicheres und störeinflußfreies Erfassen des Abstandes ermöglicht.
Erfindungsgemäß wird diese Aufgabe durch einen von einem Oszillator konstanter Frequenz gespeisten elektrischen Schwingkreis, dessen Spule als Abstandssonde an dem einen Körper gegenüber einer elektrisch leitenden Platte des anderen Körpers angebracht ist, und durch eine Meßeinrichtung zu» Hessen einer der abstandeabhängigen Betriebsparameter des Schwingkreises gelöst. Eine einfache Spule als Abstandssonde erweist sich als robust und weltgehend unempfindlich gegen Umgebungsbedingungen. Sie induziert über das von ihr aufgebaute Wechselfeld in der elektrisch leitenden Platte Wirbel«tröme, deren Größe vom Abstand zwischen Spule und Platte abhängt und die auf die Schwingkreisspule rückwirken und die Schwingkreisdämpfung beeinflussen. Die Rückwirkung der Wirbelströme ist abständeabhängig und zeigt sich in einer Verschiebung der Resonanzfrequenz des Schwingkreises, so daß sich bei konstanter Frequenz der Speisespannung die Impedanz des Schwingkreises abstandsabhängig ändert. Diese Impedanzänderung kann auf einfache Weise durch Messung von abstandsabhang!gen Schwingkreisparametern erfaßt werden.
Als besonders einfach hat sich die Verwendung eines mit einem ohmschen Widerstand in Reihe geschalteten Parallelschwingkreises in Verbindung mit einer Meßeinrichtung zur
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Messung der Schwingkreisspannung herausgestellt, da diese dann eine relativ starke Abhängigkeit von dem Abstand zwischen Spule und Platte zeigt.
Diese Abhängigkeit wird noch verstärkt, wenn die Osziliatorfrequenz nit der Resonanzfrequenz des von der Platte unbeeinflussten Parallelschwingkreises genau oder im wesentlichen übereinstimmt.
Die Erfindung wird nachstehend anhand eines Aueführungebeispiels ui te r Bezugnahme auf die Zeichnung, die erfindungsgeaäBe Anordnungen zum beruhrungslosen Erfassen des Abstandes eines Schwebefahrzeugs in vertikaler und in horizontaler Richtung von einer Trag- und Führungsschiene zeigt, näher beschrieben.
An einer feststehenden Ankerschiene 1 von O-förmigem Profil ist ein nicht dargestelltes Schwebefahrzeug mit Hilfe mehrerer Elektromagnete magnetisch freischwebend aufgehängt· Ein gesonderter Antrieb bewegt das Fahrzeug an der f Ankerschiene 1 entlang.
Da ein Systen, das magnetische Anziehungskräfte ausnützt, Instabil ist, muß der Erregerstrom der Elektromagnete des Fahrzeugs zur Aufrechterhaltung des Sollabstandes zwischen den Elektromagneten und der Ankerschiene 1 fortwährend geregelt werden. Dazu wird der Istwert dieses Abstandes oder eines in bestimmter Beziehung dazu stehenden Abstandes a
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zwischen dem Schwebefahrzeug und der Ankerschiene erfaßt und zur Regelung des Erregerstromes ausgewertet. Ebenso muß eine seitliche Versetzung des Schwebefahrzeuge, d.h. der seitliche Abstand von seiner Sollage zur Schiene, erfaet und zur Regelung von zur Fahrzeug- bzw. Ankerschienenlängsrichtung quer gerichteten anziehenden magnetischen Kräften ausgewertet werden.
Zum berührungslosen Erfassen dieser beiden Abstände ist jeweils eine Spule 2 bzw. 3 als Abstandssonde vorgesehen. Die Spule 2 zum Erfassen des vertikalen Abstandes a des Fahrzeugs von der Ankerschiene 1 ist so am Fahrzeug befestigt, daß sie bei dessen Sollage im Inneren des Ankerschienenprofils auf Abstand und parallel zum Basissteg 4 der Schiene 1 zu liegen kommt. Entsprechend ist die Spule 3 zum Erfassen eines seitlichen oder horizontalen Abstandes b des Fahrzeugs für eine Lage neben der Schiene 1 auf Abstand und parallel zu einem deren Seitenstege 5 am Fahrzeug befestigt.
Die Spule 2 ist mit einem Kondensator 6 zu einem Parallelschwingkreis 7 verbunden, der über einen Widerstand 8 von einem Oszillator 9 mit einer Wechselspannung konstanter Frequenz versorgt wird. Die Oszillatorfrequenz, die Kapazität des Kondensators und die Spuleninduktivität sind so gewählt, daB die Oszillatorfrequenz bei vom Ankerschieneneisen unbeeinflußtem Spulenfeld in oder in der Nähe der
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Resonanzfrequenz des Schwingkreises 7 liegt. In der beschriebenen Lage der Spule 2 an der metallenen Ankerschiene 1 werden in dieser Wirbelströme induziert, die auf die Schwingkreisspule rückwirken und eine Verlagerung der Resonanzfrequenz begründen. Hinzu kommen die durch die Wirbelstrom bedingten Wärmeverluste in der Schiene, deren Wirkung der eines ohxnschen Widerstandes in Brallelschwingkreis entspricht und die diesem eine andere Dämpfung geben·
Bei jeder von der Sollage abweichenden Lage des Fahrzeugs ändern sich nun die Resonanzfrequenz und die Dämpfung des Schwingkreises 7, was einer Änderung der Schwingkreisimpedanz gleichkommt. Infolge der Reihenschaltung des Schwingkreises 7 und des Widerstandes 8 ändert sich somit der amßchwingkreis abfallende Teil der Oszillatorspannung in Abhängigkeit von dem zu erfassenden Abstand a. Die Spannung wird abgegriffen und über eine Diode 11 auf einen Ladekondensator 10 gegeben, dessen Potential U dann dem Verlauf der Wechselspannung am Schwingkreis 7 folgt. Damit die Kondensatorspannung U auch schnellen Abstandsänderungen folgen kann, ist dem Ladekondensator 10 ein Ableitwiderstand 12 parallel geschaltet. Die so erhaltene Spannung U kann nun zur Regelung der Erregerströme der Magnete des Fahrzeugs verwendet werden. Für den Fall, daß sie einen von der gewünschten Abhängigkeit von Abstand abweichenden Verlauf zeigt, wird die
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Kennlinie U ■ f. * mit Hilfe einer elektronischen Schaltung 13 dementsprechend beeinflußt.
Die «it der Spule 3 verbundene Schaltungsanordnung stimmt mit der beschriebenen völlig überein. Beide Schaltungeanordnungen werden von demselben OssiIlator 9 gespeist, der, wie in der Zeichnung mit gestrichelten Linien 14 angedeutet, sur Speisung noch weiterer Schwingkreise 7 eingesetzt werden kann, wobei dann alle Abstandssignale U zentral einer nommen werden können, über einfache Koaxialleitungen 15 ist eine störeinfluAfreie Verbindung zwischen den einzelnen Schwingkreisen 7 an den Mefistellen und dem Oszillator mit den fflderstän4«r* 8 und den Meßeinrichtungen 10 bis 13 der Schaltungsanordnung hergestellt. 0er Oszillator 9, die Widerstände 8 und die Meßeinrichtungen IO bis 13 können dadurch vorteilhaft bei anderen elektronischen Einheiten, insbesondere den Reglern für die Trag- und/oder Führungsmagnete des Schwebefahrzeuge, untergebracht werden.
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Claims (3)

_7_ 215838? Patentansprüche
1./Anordnung zum berührung»losen Erfassen des Abstandes zweier Körper, insbesondere eines elektromagnetisch getragenen und geführten Fahrzeugs zu dessen Tragoder Führungsschienen, gekennzeichnet durch einen von einen Oszillator (9) konstanter Frequenz gespeisten elektrischen Schwingkreis (7), dessen Spule (2;3) als Abstandssonde an dem einen Körper gegenüber einer elektrisch leitenden Platte (1) des anderen Körpers angebracht ist, und durch eine Mefieinrlchtung (10 bis 13) zum Messen einer der abstandsabhängigen Betriebsparameter des Schwingkreises.
2. Anordnung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dae ein Parallelschwingkreis (7), der mit einem ohmschen Widerstand (8) in Reihe geschaltet ist, und eine Mefi- I einrichtung (10 bis 13) zur Messung der Parallelschwingkreisspannung vorgesehen sind.
3. Anordnung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Oszillatorfrequenz mit der Resonanzfrequenz des von der Platte (1) unbeeinflußten Parallelschwingkreises (7) genau oder im wesentlichen übereinstimmt.
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