DE2228659A1

DE2228659A1 - Elektrische steuereinrichtung

Info

Publication number: DE2228659A1
Application number: DE2228659A
Authority: DE
Inventors: Richard Haeussermann; Juergen Dipl Ing Schick
Original assignee: Robert Bosch GmbH
Current assignee: Robert Bosch GmbH
Priority date: 1972-06-13
Filing date: 1972-06-13
Publication date: 1974-01-03
Also published as: CH555565A; IT988957B; ATA492773A; AT337055B; DE2228659C3; FR2163179A5; DE2228659B2

Description

R. 903

12.5.1972 Rs/Dr

Anlage zur
Patentanmeldung

ROBERT 30SGH GM3H, 7 Stuttgart 1

Elektrische Steuereinrichtung

Die Erfindung betrifft eine elektrische Steuereinrichtung für die Steuerung von Fahrzeugen durch elektromagnetische Felder, die um wenigstens je einen, entlang der Fahrstrecke des Fahrzeuges verlaufenden, von Wechselströmen durchflossenen Leitdraht und' Signaldraht aufgebaut sind, welche von einer Aufnehmerspule abgetastet werden₃ wobei die Aufnehmerspule ein Gemisch verschiedener Frequenzen gleichzeitig empfängt, das parallel einerseits von einem Selektivverstärker für die Lenkregelung der Fahrzeuge und andererseits von einem selektiven Schaltverstärker für die Steuerung der Fahrzeuge ausgewertet wird.

Bekannte Einrichtungen zur übertragung von Signalen arbeiten entweder mit Näherungsgebern oder mit einer Signalübertragung über Funk. Die Verwendung von Näherungsgebern hat den Nachteil, daß

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man bei der Übertragung der Signale auf bestimmte Orte festgelegt ist. Die Signalübertragung über Funk ist verhältnismäßig aufwendig.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, mit möglichst geringem Aufwand eine betriebssichere und exakte Signalübertragung zu ermöglichen. Insbesondere gilt es, eine vorteilhafte Signalübertragung für fahrerlose Fahrzeuge zum halleninternen Materialtransport zu finden, bei der die Signalübertragung zwischen einer Zentrale mit einem Prozeßrechner und dem Fahrzeug in beiden Richtungen störungsfrei verläuft, und zwar besonders dann, wenn eine größere Zahl von Fahrzeugen von einer Zentrale aus gesteuert wird. Die wichtigsten, durch die Signalübertragung zu bewältigenden Informationen sind die Adresse, die Fahrtrichtung, die Geschwindigkeit, die Kupplungsstellung, der Zustand des Fahrmotors und die Schaltung einer oder mehrerer Signallampen.

Die gestellte Aufgabe wird erfindungsgemäß bei der obengenannten elektrischen Steuereinrichtung dadurch gelöst, daß ίϊΐ einer Zentrale ein Taktgenerator vorgesehen ist, der sowohl den Sender wie auch den Empfänger der Fahrzeuge und der Zentrale steuert. Als besonders vorteilhaft hat es sich erwiesen, wenn die Taktfrequenz (f_T) für die Fahrzeuge zusammen mit der Leitfrequenz (f_) für die Fahrzeuge über den Leitdraht zum Fahrzeug übertragen wird, während die Signalfrequenz (f_g) in den Signaldraht eingespeist wird.

Weiterhin hat es sich als zweckmäßig erwiesen, wenn sowohl die Zentrale wie auch dasFahrzeug mit je einer Signalverarbeitung und mit Serien-Parallelumsetzern zur Umwandlung von Serienin Parallelsignale und umgekehrt versehen sind, und wenn die Signale zwischen der Zentrale, und dem Fahrzeug als binär codierte Datentelegramme seriell übermittelt werden.

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Zur Vermeidung von Überschneidungen bei der Signalübertragung, insbesondere bei dicht aufeinanderfolgenden Abfragepunkten, ist es von Vorteil, wenn jedes Fahrzeug mit einem Kennummern-Signal gesondert angerufen wird und wenn die Fahrzeuge den Anruf mit ihrem Kennummern-Signal quittieren und daran anschließend gegebenenfalls -eine Information übermitteln. Zur Vermeidung von Störungen bei der Signalübertragung ■ hat es sich bewährt, wenn die Sender und die Empfänger von Fahrzeug und Zentrale im Wechselbetrieb arbeiten. Im Duplexbetrieb wären zwei Signalfrequenzen auf dem Signaldraht notwendig und damit auch zwei Filter. Die Einkopplung der Leitfrequenzen könnte Störungen verursachen. Insgesamt müßte ein beträchtlich größerer Aufwand betrieben werden, wodurch unter Umständen die Betriebssicherheit infolge zusätzlicher Fehlerquellen leiden würde.

Die Verriegelung zwischen Sende- und Empfangsbetrieb der Zentrale erfolgt zweckmäßigerweise durch eine auf den Signaldraht schaltbare Empfangsankopplung. Die Einkopplung der Sender für" die Takt- und Leitfrequenz und für die Signalfrequenz sowie die Auskopplung des Empfängers für die Signalfrequenz erfolgt über, je einen getrennten übertrager. Als besonders vorteilhaft hat es sich weiterhin erwiesen, wenn beim Senden der Auskopplungsübertrager des Empfängers der Zentrale durch einen von deren Sender für die Signalfrequenz gesteuerten Schalter überbrückbar ist.,Im Einzelfall kann es vorteilhaft sein, wenn der Sender und der Empfänger der Zentrale an mehrere parallele Leitfrequenz- oder Signalfrequenzschleifen ankoppelbar sind.

Einzelheiten der Erfindung sind anhand der Darstellungen in der folgenden Beschreibung näher erläutert. Es zeigen:

Fig. 1 eine Darstellung der gesamten Steuereinrichtung,·

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Pig. 2 eine Darstellung der Steuereinrichtung im Fahrzeug, Fig. 3 eine Darstellung der verschiedenen Signale und Fig. 4 ein Schaltbild eines Empfängers.

In Fig. 1 ist mit 10 ein Fahrzeug bezeichnet, worin eine Aufnehmerspule 11 und ein kammartiger Ferritkern 12 einer Sendeantenne 13 angedeutet sind. Das Fahrzeug 10 bewegt sich entlang eines Leitdrahtes Ik und eines Signaldrahtes 15, welche parallel zueinander im Boden verlegt sind.

Im Zuge des Leitdrahtes I¹J liegt die Primärwicklung 16 eines Übertragers 17, dessen Sekundärwicklung 18 an einen Sender 19 für die Leitfrequenz des Fahrzeuges angeschlossen ist. Mit dem Sender 19 ist ein Taktgenerator 20 gekoppelt, welcher die Taktfrequenz für die Steuerung der Sender und der Empfänger sowohl der Fahrzeuge wie auch der Zentrale erzeugt und aus diesem Grund auch mit der Signalverarbeitung S der Zentrale verbunden ist. über den übertrager 17 wird also sowohl die Leitfrequenz f_L wie auch die Taktfrequenz f_ in den Leitdraht 14 eingekoppelt.

Die Zentrale ist mit 21 bezeichnet. Sie enthält neben der Signalverarbeitung S einen Parallel-Serien-Umsetzer 22 zur Umwandlung der von der Signalverarbeitung S ausgegebenen, binär codierten Signale in serielle Datentelegramme, vrelche einem Sender 23 zugeführt werden. Die Einkopplung des Senders 23 für die Signalfrequenz in den Signaldraht.15 erfolgt mittels eines Übertragers 24, dessen Primärwicklung 25 mit dem Sender 23 verbunden ist und dessen Sekundärwicklung 26 im Zuge des Signaldrahtes 15 liegt.

Die Zentrale 21 enthält weiterhin einen Serien-Parallel-Umsetzer 27, welcher die von einem Empfänger 28 der Zentrale 21 aufgenommene seriellen Signale für die Einspeisung in die Signalverarbeitung S in parallele Signale umformt. Der Empfänger 28 der Zentrale ist über einen übertrager 29 an den Signaldraht 15 angekoppelt;

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hierzu ist die -Primärwicklung 30 des Übertragers 29 in den Signaldraht 15 eingeschaltet, während die Sekundärwicklung 31 mit dem Empfänger 28 der Zentrale verbunden ist. Der Primärwicklung 30 des Übertragers 29 ist ein Kondensator 32 parallel geschaltet,

einen
so daß diese beiden Teile Parallelschwmgkreis bilden. Im

Zuge des Signaldrahtes 15 liegt weiterhin ein Dämpfungswiderstand

33. Der Schwingkreis aus Primärwicklung 30 und Kondensator 32 und der Widerstand 33 sind durch einen Schalter 34 überbrückt, welcher vom Sender 23 gesteuert wird und beim Senden die Empfangsankopplung überbrückt. Hierdurch entsteht ein von der Zentrale gesteuerter Viechselbetrieb zwischen Senden und Empfangen, die Zentrale hat Vorrang. Im Duplexbetrieb wären zwei Signalfrequenzen auf dem Signaldraht notwendig und somit auch zwei Filter. Hiedurch würde die Einkopplung der Leitfrequenzen zu hoch, weshalb man für Duplexbetrieb zwei Signalschleifen benötigen würde.

Fig. 2 zeigt die Übertragungseinrichtungen des Fahrzeuges 10. über dem Leitdraht 14 und dem Signaldraht 15 sind die Aufnehmerspule 11 und die Sendeantenne I3 zu erkennen. Als Aufnehmerspule ist die im Fahrzeug bereits vorhandene Referenzspule des Lenkreglers verwendet. Sie empfängt die getaktete Leitfrequenz f_T und die Signalfrequenz f_g und gibt diese beiden Frequenzen infolge der selektiven Ausbildung zweier Verstärker 35 und 36 getrennt an die Signalverarbeitung S¹ des Fahrzeuges weiter. Der Verstärker 35 ist als selektiver Schaltverstärker ausgebildet, welcher nur die Signalfrequenz f„ verstärkt und über einen Serien-Parallel-Umsetzer 37 an die Signalverarbeitung S¹ gibt. Beim Verstärker 36 handelt es sich um einen Selektivverstärker, welcher die Leitfrequenz empfängt und verstärkt und dann über einen Geräteteil 38', worin die Taktfrequenz ausgekoppelt wird, an die Signalverarbeitung S¹ weitergibt. Zur Steuereinrichtung des Fahrzeuges gehört weiterhin ein*Parallel-Serien-Umsetzer 39, welcher die von der Signalverarbeitung S¹ erhaltenen, binär codierten Signale in ein seriell zu über-

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mittelndes Date rite le gramn umformt und an einen Sender kO ^v£ür die vor Fahrzeug auszustrahlenden Signale gibt. Der Sender kO ist mit der Sendeantenne 13 verbunden·.

Fig. 3 zeigt die verschiedenen, binär codierten Informationen. In der¹ oberen Reihe ist bei kl der Takt dargestellt, die mittlere Reihe zeigt eine Signalfolge an Signalsende'r und in der unteren Reihe ist bei k~5 ein Z us tan ds diagram des Signalempfangers dargestellt mit den beiden Stellung 0 (aus) und 1 (ein). Die Signalfolge k2 in Fig. 3 setzt sich zusammen aus einem Startsignal '4 4, einer darauffolgenden Signalfolge k5, x^elche die Xenn-Iiummer des .jeweils gesondert angerufenen Fahrzeuges enthält, einer gestrichelt dargestellten Folge von Befehlen und schließlich einem Stoppsignal k6. Das Fahrzeug quittiert den Anruf mit seinem Kennzeichen und anschließender Information. Der Sende- und Empfangsbetrieb zwischen der Zentrale und-dem Fahrzeug erfolgt, wie weiter oben bereits erläutert, im Wechselbetrieb j wobei die Zentrale Vorrang hat, da während des Sendebetriebes der Zentrale die Empfangsauskopplung in der Zentrale durch den Schalter 3^ überbrückt ist. Die als serielle Datentelegramire übermittelten Kennzeichen und Informationen werden parallel umgesetzt und in der Signalverarbeitung S, bzw. S¹ auf Richtigkeit und Inhalt geprüft und verarbeitet. Der zentrale Taktgenerator 20 steuert die Sende- und Empfangseinrichtungen von Fahrzeug und Zentrale. Die Darstellung in Fig. 3 zeigt den Taktplan für die Zentrale 21 oder für ein Fahrzeug 10.

Fig. k zeigt den Aufbau des Empfängers 28, der im wesentlichen mit dem Aufbau des Empfängers 35 übereinstimmt; im Gegensatz zu dem Empfänger 36 haben die beiden Empfänger 2 8 und 35 Schaltcharakteristik.

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Im Zuge des Signaldrahtes 15 liegt der Dämpfungswiderstand 33 und die Primärwicklung 30 des Übertragers 29, Vielehe durch den Filter-Kondensator 32 überbrückt ist. Der Sekundärwicklung 31 des Übertragers 29 ist ein Filter-Kondensator 47 parallel und ein Dgmpfungsxoderstand 48 sowie ein zweites Filter 49 nachgeschaltet. Das Filter 49 besteht aus der Parallelschaltung einer Drossel 50 und eines Kondensators 51.

An das Filter 49 schlieft sich der eigentliche Verstärker an, ■welcher im wesentlichen aus einem Impedanzwandler 52, einem Selektivverstürker 53, einer Gleichrichter-Verdopplerschaltung 54 und einem Schmitt-Trigger 55 mit Transistorausgang besteht.

An das Filter 49 ist der Impedanzwandler 52 angeschlossen, welcher über einen Kondensator 56 an das Filter 49 angekoppelt ist. Der dem Filter 49 zugekehrte Anschluß des Kondensators

56 ist an den einen Verbindungspunkt der Drossel 50 und des Kondensators 51 angeschlossen, die andere Elektrode des Kondensators 56 liegt am Verbindungspunkt zweier V/iderstände

57 und 58, vrelche einen Spannungsteiler zwischen einer positiven Leitung 59 und einer negativen, an Masse liegenden Leitung 60 bilden. Der Verbindungspunkt der beiden Spannungsteiler-Widerstände 57 und 58 ist ferner r.it der Basis eines Transistors 61 verbunden, dessen Kollektor an der positiven Leitung 59 und dessen Emitter über ein Potentiometer 62 an der negativen Leitung 60 liegt.

An den Abgriff des Potentiometers 62 ist der Selektivverstärker 53 über einen Kondensator 63 angekoOOelt. Der Selektivverstärker 53 enthalt eine Spule 64 und einen dazu parallel liegenden Kondensator 65. Je ein Ende der Spule 64 und des Kondensators 65 sind mit der positiven Leituns 59 verbunden, die beiden

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anderen Enden der Spule 64 und des Kondensators 65 sind über einen Widerstand 66 mit dem Kollektor eines Transistors 67 verbunden, dessen Emitter über einen Widerstand 68 und einen hierzu parallelgeschalteten Kondensator 69 an die negative Leitung 60 angeschlossen ist. Die Basis des Transistors 67 ist an den Verbindungspunkt zweier V/iderstände 70 und 71 angeschlossen, welche einen v/eiteren Spannungsteiler zwischen der positiven Leitung 59 und der negativen Leitung 60 bilden. Der Verbindungapunkt zwischen den beiden Widerstünden 70 und 71 ist mit dem von dem Potentiometer 62 abgekehrten Belag des Ankopplungskondensator 63 verbunden. Am Ausgang des Selektivverstärkers 53 liegt noch eine Verstärkerstufe, welche über einen Kondensator 72 an den Verbindungspunkt zwischen dem Widerstand 66 und der Spule 64 ₃ bzw. dem Kondensator 65 angekoppelt ist. Der Verstärker enthält einen SOannungsteiler mit zwei Widerständen 73 und 74, deren Verbindungspunkt einerseits an den von Widerstand 66 abgekehrten Belag des Kondensators 72 und andererseits an die Basis eines Transistors 75 angeschlossen ist; der Kollektor d^s Transistors 75 liegt an der positiven Leitung 59> sein Emitter ist über einen Vorwiderstand 76 an die negative Leitung 60 angeschlossen.

An den Selektivverstärker 53 schließt sich eine Gleichrichter-Verdopplerschaltung 54 an. Sie enthält zwei Kondensatoren 77 und 78 sowie zwei Dioden 79 und 80. Die eine Elektrode des Kondensators 77 liegt an den Emitter des Transistors 75, die andere Elektrode dieses Kondensators 77 an der Kathode der Diode 79> deren Anode mit der negativen Leitung 60 verbunden ist". Die Anode der Diode 80 ist an den Verbindungspunkt zwischen dem Kondensator 77 und der Diode 79 angeschlossen, ihre Kathode ist mit den einen Belag des Kondensators 78 verbunden, dessen ■ anderer Belag an der negativen Leitung 60 liegt.

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Mit dem Verbindungspunkt zwischen dem Kondensator 78 und der Diode 80 ist weiterhin das eine Ende eines Serien-Schutzwiderstandes 8i verbunden, dessen anderes Ende über einen Ableit-Widerstand 82 an der negativen Leitung βθ liegt. Die beiden Widerstände 8i und 82 bilden also die Ankopplung der Gleichrichter-Verdopplersehaltung 5^ an den zuvor bereits genannten Schmitt-Trigger 55.

Am Eingang des Schmitt-Triagers 55 ist die Basis eines Transistors 83 an den Verbindungspunkt der beiden Widerstände 8l und 82 angeschlossen, der Kollektor des Transistors 83 liegt über einen Widerstand 84 an der positiven Leitung 59» Vom Kollektor des Transistors 83 führt die Parallelschaltung eines Kondensators 85 und eines Widerstandes 86 zur Basis eines Transistors 87> dessen Emitter mit dem Emitter des Transistors 83 gekoppelt und über einen Widerstand 88 an die negative Leitung 6ö angeschlossen ist. .Zwischen der Basis des Transistors 87 und der negativen Leitung βθ liegt ein Widerstand 89, zwischen dem Kollektor des Transistors 87 und der positiven Leitung 59 liegt ein Widerstand 95» An dem Ausgang des Schmitt-Triggers 55j welcher den Ausgang des selektiven Errrafängers bildet, liegt eine Transistorschal-tstufe. Beim dargestellten Ausführungsbeispiel ist an den Kollektor des Transistors 87 das eine Ende eines Widerstandes

90 angeschlossen, dessen anderes Ende einerseits mit der Basis eines Transistors 91 und andererseits mit einem Widerstand 92 verbunden ist, dessen von der Basis des Transistors

91 abgekehrtes Ende mit der negativen Leitung 60 verbunden ist. Als Last ist am Kollektor den Transistors 91 eine Glühlampe 93 dargestellt. Der Kollektor des Transistors 91 ist 'ieiterhin über einen Widerstand 9^Ji mit der negativen Leitung 60 verbunden.

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Claims

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Ansprüche

· ^Elektrische Steuereinrichtung für die Steuerung von Fahrzeugen durch elektromagnetische Felder, die um wenigstens je einen, entlang der Fahrstrecke des Fahrzeuges verlaufen-■ den, von Wechselströmen durchflossenen Leitdraht und Signaldraht aufgebaut sind, '.'reiche von einer Aufnehmerspuls abgetastet werden, wobei die Aufnehirerspule ein Gemisch verschiedener Frequenzen gleichzeitig empfängt, das parallel einerseits von einem Selektivverstürker fur die Lenkregelunp; der Fahrzeuge und andererseits von einen selektiven Schaltverstärker für die Steuerung der Fahrzeuge ausgewertet v/ird, dadurch gekennzeichnet, daß in einer Zentrale (21) ein Taktgenerator (20) vorgesehen ist, der sowohl dan Sender (23, kO) wie auch den Emt)f-"nger (28, 35) der Fahrz^ure (10) und der Zentrale (21.) steuert.

Steuereinrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, 2.

daß die Taktfrequenz (f,p) für die Fahrzeuge (10) zusammen mit dor Leitfrequenz (f_T) für die Fahrzeuge (10) über den Leitdraht (1*0 zun Fahrzeug (10) übertragen v/ird. während die .Signalfre.iuenz (f_o) in den Signaldraht (15) eingespeist wi r d.

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3. Steuereinrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß sowohl die Zentrale (21) wie auch das Fahrzeug (10) mit je einer Signalverarbeitung (S, S^!) und mit Serien-Parallel-Umsetzern (22, 27; 37, 39) zur Umwandlung von Serien- in Parallelsignale und umgekehrt versehen sind, und daß die Sinnale zwischen der Zentrale (21) und dem Fahrzeug (10) als binär codierte Datentelegramme seriell übermittelt werden.

τ Steuereinrichtung nach einen der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß jedes Fahrzeug (10) mit einem Kennummern-Signal (^5) gesondert angerufen wird.

5. Steuereinrichtung nach Anspruch M, dadurch gekennzeichnet, daß die Fahrzeuge (10) den Anruf mit ihrem Kennummern- · Signal (^5) und gegebenenfalls mit einer daran anschließenden Information quittieren.

6. Steuereinrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Sender (23, ^0) und die Emnf^nger (23, 35) von Fahrzeug (10) und Zentrale (21) im Wechselbetrieb arbeiten.

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7. Steuereinrichtung nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß die Verriegelung zwischen Sende- und Empfangsbetrieb der Zentrale (21) durch eine auf den Signaldraht (15) schaltbare Empfangs ankopplung (29, 30, 31; 32; 33; 3^JO erfolgt.

8. Steuereinrichtung nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß der Aus kor>p lungs -üb ertrager (29) des Empfängers (2 3) der Zentrale (21) durch einen von deren Sender (23) für die Signalfrequenz gesteuerten Schalter (34) überbrückbar ist.

9. Steuereinrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß der Sender (23) und der Empfänger (2 8) der Zentrale (21) an mehrere parallele Signalfrequenzschleifen ankopnelbar sind.

10. Steuereinrichtung nach einen der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Einkopplung der Sender (19, 23) für die Takt- und Leitfrequenz und für die Signalfrequenz sowie die Auskopolung des Empfängers (28) für die Signalfrequenz über je einen getrennten übertrager (17, 24, 29) erfolgt. '

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