DE4030939A1

DE4030939A1 - DATA TRANSFER OVER SLIDING LEADS

Info

Publication number: DE4030939A1
Application number: DE19904030939
Authority: DE
Inventors: Hermann Dr Lanfer
Original assignee: R Stahl Foerdertechnik GmbH
Current assignee: R Stahl Foerdertechnik GmbH
Priority date: 1990-09-29
Filing date: 1990-09-29
Publication date: 1992-04-09
Also published as: DE4030939C2; EP0482324A1

Description

Die Erfindung betrifft eine Schaltungsanordnung zur Datenübertragung im Basisband oder mittels modulier tem Träger über Schleifleitungen, gemäß dem Oberbe griff des Anspruches 1.The invention relates to a circuit arrangement for Data transmission in the baseband or by means of modulation carrier over conductor lines, according to the Oberbe handle of claim 1.

Bei schienengebundenen Fahrzeugen, wie sie im Bereich von Regallagern oder bei der Produktion eingesetzt wer den, um Waren oder Werkstücke zwischen unterschied lichen Orten hin- und herzutransportieren, tritt in zunehmendem Maße das Bedürfnis auf, zu den Fahrzeugen Informationen zu übertragen. Diese Informationen kom men von einer zentralen Rechenanlage und dienen dazu, den Lauf der Fahrzeuge zu steuern. Insbesondere ist es dadurch möglich, ohne Blockstellenbetrieb simultan mehrere Fahrzeuge gleichzeitig gezielt laufen und an den richtigen Stellen anhalten zu lassen.For rail-bound vehicles such as those in the area from shelf storage or used in production to distinguish between goods or workpieces transportation to and from the heart occurs in increasing need to go to vehicles Transfer information. This information com from a central computer system and serve to to control the running of the vehicles. In particular is this makes it possible to operate simultaneously without block operation run several vehicles at the same time and let it stop at the right places.

Zur Steuerung der Fahrzeuge werden in der Fahrschiene zusätzliche Schleifleitungen verlegt, die der Infor mationsübertragung dienen und auf denen in den Fahr zeugen angebrachte Schleifstücke gleiten, die elektrisch mit entsprechenden elektronischen Schaltungen der einzel nen Fahrzeuge verbunden sind. Je größer die Anzahl der gleichzeitig bewegten Fahrzeuge ist, um so größer ist auch die Informationsmenge, die zwischen der Zentral einheit und den einzelnen Fahrzeugen ausgetauscht werden muß. Es muß deswegen zu immer höheren Daten raten übergegangen werden, was wiederum die Daten frequenz erhöht und somit die Datenübertragung empfind licher gegenüber eingestreuten elektrischen Störungen macht. Eine Hauptursache für elektrische Störungen, die zu Übertragungsfehlern führen, sind die Übergangswider stände, die zwischen den Schleifstücken und den Schleif leitungen auftreten. Die Schleifleitungen sind unge schützt und damit der Atmosphäre in dem Lagerraum bzw. der Fabrikhalle ausgesetzt. Dies wiederum hat eine Verunreinigung der Oberfläche der Schleifleitungen mit Staub oder sonstigem Niederschlag zur Folge, ebenso wie einer Korrosion der Schleifleitungsoberfläche in folge von aggressiven Bestandteilen in der Atmosphäre. Alleine der Luftsauerstoff genügt, um innerhalb kurzer Zeit auf der Oberfläche der Schleifleitungen eine Oxid haut entstehen zu lassen, die für gewöhnlich ein recht guter Isolator ist und die Stromübertragung von der Schleifleitung zum Schleifstück behindert.To control the vehicles are in the running rail laid additional conductor lines that the Infor serve transmission and on those in the driving witness attached sliders that slide electrically with appropriate electronic circuits of the individual vehicles are connected. The greater the number of at the same time moving vehicles is the bigger also the amount of information between the central unit and the individual vehicles must become. Therefore, data must always be higher guessing, which in turn is the data frequency increases and thus the data transmission is sensitive licher against interfering electrical disturbances makes. A major cause of electrical interference lead to transmission errors, the transitions are stands between the abrasive pieces and the abrasive lines occur. The conductor lines are not protects and thus the atmosphere in the storage room or the factory floor exposed. This in turn has contamination of the surface of the conductor rails with dust or other precipitation, as well like corrosion of the conductor line surface in follow aggressive components in the atmosphere. The atmospheric oxygen alone is sufficient to within a short time Time on the surface of the conductor lines an oxide to create skin that is usually a right is good insulator and power transmission from the Conductor line to the contact piece hindered.

Der zwischen dem Schleifstück und der Schleifleitung infolge von Verschmutzung und Oxidation auftretende Übergangswiderstand hat nichtlineare Charakteristik und ist um so störender, je niedriger die Signalspannung ist, die über die Schleifleitungen und die Schleifstücke übertragen werden soll. Infolge der nichtlinearen Wider standskennlinie der Oxidschicht auf den Schleifleitungen gibt es eine untere Spannung, unterhalb derer die Oxid schicht durch den fließenden elektrischen Strom nicht beseitigt werden kann. Bei höheren Spannungen dagegen erfolgt ein Spannungsüberschlag durch die Oxidschicht, die daraufhin lokal an dieser Stelle verschwindet, wo durch der Übergangswiderstand an dieser Stelle von einem sehr hohen, im Bereich von MOhm liegenden Wert, auf Werte von mOhm verkleinert wird.The one between the contact strip and the contact line occurring due to pollution and oxidation Contact resistance has a non-linear characteristic and the more disturbing the lower the signal voltage is that over the conductor lines and the contact strips to be transferred. As a result of the nonlinear contr level characteristic of the oxide layer on the conductor rails there is a lower voltage below which the oxide layer due to the flowing electrical current can be eliminated. In contrast, at higher voltages there is a voltage flashover through the oxide layer, which then disappears locally at this point, where by the contact resistance at this point of a very high MOhm Value reduced to values of mOhm.

Die bei den modernen Digitalschaltungen auftretenden Spannungen sind unterhalb jener Spannung, die ein Durchschlagen der Oxidschicht von Schleifleitungen aus unedlen Metallen gestattet.The ones that occur in modern digital circuits Tensions are below that one Penetration of the oxide layer of conductor lines permitted from base metal.

Es wurde deswegen in der Praxis bereits der Versuch gemacht, die Daten mit eingeprägtem Strom bei hoher Spannung zu übertragen. Dies erfordert auf der Seite des Datensenders eine entsprechende Leistungsendstufe, die in der Lage ist, bspw. eine Leerlaufspannung von 100 V und einen Kurzschlußstrom von 500 mA zu liefern. Der Aufwand, der in der Ausgangsendstufe einer solchen Schaltung getrieben werden muß, ist enorm, abgesehen davon, daß die Spannung am Ausgang eines solchen Sen ders bereits lebensgefährlich ist und besondere Sicher heitsvorkehrungen erfordert.That is why it has already been tried in practice made the data with impressed current at high To transmit voltage. This requires on the side a corresponding power output stage of the data sender, which is capable, for example, of an open circuit voltage of 100 V and a short-circuit current of 500 mA. The effort involved in the output stage of such Circuit must be driven is enormous, apart from that that the voltage at the output of such a Sen which is already life-threatening and particularly safe precautions required.

Es sind auch Datenübertragungssysteme aus der Praxis bekannt, bei denen die Information über eine Netz leitung zugeführt wird, ähnlich den Haustelefonen, deren Trägerfrequenzsystem über die Netzsteckdosen miteinander kommunizieren. Dies hat zwar den Vorteil, daß die hohe Spannung von ca. 220 V die Oxidschicht zwischen Schleifleitung und Schleifstück beseitigt, doch müssen andererseits Vorkehrungen getroffen wer den, damit das Signal nur auf die gewünschte Anlage beschränkt ist und nicht vagabundiert. Außerdem ist auch hierbei der senderseitige Aufwand nicht uner heblich.There are also data transmission systems from practice known where the information is on a network line is fed, similar to the in-house telephones, whose carrier frequency system via the mains sockets communicate with each other. Although this has the advantage that the high voltage of about 220 V the oxide layer between the conductor line and the contact piece removed, on the other hand, precautions must be taken so that the signal only to the desired system is limited and not vagabonded. Besides, is here, too, the effort on the transmitter side is not unimportant considerable.

Ausgehend hiervon ist es Aufgabe der Erfindung, eine Datenübertragung über Schleifleitungen zu schaffen, die keinen großen geräteseitigen Aufwand erfordert und bei der weder der Sender noch der Empfänger für große Signalspannungen ausgelegt werden muß.Based on this, it is an object of the invention to To create data transmission over conductor lines, that does not require much effort on the part of the device and where neither the sender nor the receiver for large signal voltages must be designed.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß durch die Schal tungsanordnung mit den Merkmalen des Anspruches 1 gelöst.This object is achieved by the scarf arrangement with the features of claim 1 solved.

Durch die Verwendung eines weiteren Schleifstücks je Schleifleitung in Verbindung mit der Spannungs quelle kann über die Schleifleitung und die beiden Schleifstücke ein Strom erzeugt werden, der die Oxid haut zwischen den Schleifstücken und der Schleifleitung beseitigt. Da dies für die Schleifleitungen ansonsten galvanisch getrennt erfolgt, kann das Datensignal mit kleiner elektrischer Leistung und bei niedriger Span nung eingespeist und abgenommen werden. Es ist lediglich erforderlich, hinsichtlich der Frequenz des Datensignals die Spannungsquellen für die einzelnen Schleifleitungen voneinander weitgehend zu entkoppeln, womit insgesamt sich eine sehr einfache Schaltungsanordnung ergibt.By using another contact strip per conductor line in connection with the voltage source can via the conductor rail and the two Contact strips generate a current that is the oxide skin between the contact strips and the conductor line eliminated. As this is otherwise for the conductor lines the data signal can be galvanically isolated small electrical power and low chip voltage can be fed in and removed. It is just required regarding the frequency of the data signal the voltage sources for the individual conductor lines largely decoupled from each other, making a total a very simple circuit arrangement results.

Die Entkopplung ist sehr einfach, wenn die Frequenz des Datensignals deutlich über der Frequenz der Aus gangsspannung jeder Spannungsquelle liegt, weil dann zur Trennung keine steilflankigen Filter erforderlich sind, sondern einfache Kondensatoren und Induktivitäten ausreichen.The decoupling is very simple when the frequency of the data signal clearly above the frequency of the off output voltage of each voltage source is because then No steep-sided filters required for separation are simple capacitors and inductors suffice.

Auch die Spannungsquelle selbst braucht keine hohe Leistung zu haben, denn es genügt, wenn sie im Kurz schlußfall einen Strom von wenigen mA und im Leerlauf fall eine Spannung von ca. 100 V abgibt. Eine solche Spannung ist im übrigen für den Menschen nicht gefähr lich, da sie bei geringster Belastung zusammenbricht, andererseits aber ausreicht, um die Oxidhaut zu durch schlagen.The voltage source itself does not need a high one either To have performance because it is enough if they are in short in the end a current of a few mA and at idle drops a voltage of approx. 100 V. Such Incidentally, tension is not dangerous for humans Lich, because it collapses at the slightest load, on the other hand, it is sufficient to penetrate the oxide skin beat.

Der hohe Innenwiderstand einerseits und die Entkopplung andererseits läßt sich auf sehr einfache Weise durch Verwendung von Induktivitäten erreichen, die in dem Stromkreis zwischen der Spannungsquelle und den Schleifstücken liegen. Andererseits werden durch die Verwendung von Induktivitäten die Verlustleistungen vermindert, weil im wesentlichen nur Blindleistung in der Induktivität umgesetzt wird.The high internal resistance on the one hand and the decoupling on the other hand, can be done in a very simple way Achieve use of inductors in the Circuit between the voltage source and the Contact strips are lying. On the other hand, through the Use of inductors the power losses reduced because essentially only reactive power in the inductance is implemented.

Im einfachsten Falle besteht die Spannungsquelle aus je einer Sekundärwicklung eines Transformators, die im übrigen galvanisch getrennt von allen anderen Wicklungen ausgeführt ist.In the simplest case, the voltage source consists of each a secondary winding of a transformer, the otherwise galvanically isolated from all others Windings is executed.

Die Datenschaltung ist vorteilhafterweise über eine Filterschaltung an die Schleifstücke angeschlossen, wobei die Filterschaltung die Frequenz der Ausgangs spannung der Spannungsquelle unterdrückt, d. h. ver hindert, daß sie zu dem Ein- bzw. Ausgang der Daten schaltung weitergeleitet wird.The data circuit is advantageously via a Filter circuit connected to the contact strips, where the filter circuit is the frequency of the output voltage of the voltage source suppressed, d. H. ver prevents them from entering or exiting the data circuit is forwarded.

Das Datensignal selbst ist, um die Filterschaltung zu vereinfachen, vorteilhafterweise ein gleichstromfreies Signal, und zwar entweder ein gleichstromfreies Basis bandsignal oder ein auf einen Träger moduliertes Da tensignal, das infolge der Modulation ohnehin gleich stromfrei ist.The data signal itself is to the filter circuit too simplify, advantageously a DC-free Signal, either a DC-free base band signal or a Da modulated on a carrier tensignal, which is the same anyway due to the modulation is de-energized.

Um die Ausbreitung von Leitungswellen auf den Schleif leitungen bei höheren Frequenzen möglichst zu unterbin den, ist es zweckmäßig, wenn jeweils zwei Schleif leitungen über einen ohmschen Widerstand abgeschlossen sind, der die Größe des Wellenwiderstandes der beiden Schleifleitungen aufweist.To the propagation of line waves on the grinding Prevent lines at higher frequencies if possible , it is useful if two loops each lines terminated via an ohmic resistor are the size of the wave impedance of the two Has conductor lines.

In der Zeichnung ist ein Ausführungsbeispiel des Gegen standes der Erfindung dargestellt. Es zeigtIn the drawing is an embodiment of the counter state of the invention. It shows

Fig. 1 einen Ausschnitt aus einer Einschienen-Hänge bahn-Anlage mit einem auf der Schiene laufenden Fahrzeug, Fig. 1 a section of a monorail overhead conveyor system with a running on the rail vehicle,

Fig. 2 das teilweise schematisierte Schaltbild der Schaltungsanordnung zur Datenübertragung, Fig. 2, the partially schematic diagram of the circuit arrangement for data transmission,

Fig. 3 einen Ausschnitt des Schaltbildes aus Fig. 2, Fig. 3 shows a detail of the circuit diagram of Fig. 2,

Fig. 4 die Stromspannungskennlinie der Spannungs quellen nach den Fig. 2 und 3, und Fig. 4 shows the current-voltage characteristic of the voltage sources according to FIGS. 2 and 3, and

Fig. 5 ein gleichstromfreies Binärsignal zur Signal übertragung bei der Schaltungsanordnung nach den Fig. 2 und 3. Fig. 5 is a DC-free binary signal for signal transmission in the circuit arrangement of FIGS. 2 and 3.

In Fig. 1 ist im Ausschnitt eine Fahrschiene 1 einer Einschienen-Hängebahn veranschaulicht, längs derer ein Fahrzeug 2 hin- und herfahren kann. Die Fahrschiene 1 hat die Gestalt eines I-Profiles und besteht aus einem Ober- und einem Untergurt 3, 4, die beide miteinander durch einen vertikal ver laufenden Steg miteinander verbunden sind. Das Fahr zeug 2 läuft, wie die Figur erkennen läßt, mit sei nen Rädern 6 auf der Oberseite des Untergurtes 4. Zum Anheben und Absenken einer mit dem Fahrzeug transportierten Last 7 ist das Fahrzeug in der be kannten Weise mit einem Hebezeug 8 versehen, an dessen Zugmitteln 9 die Last 7 angehängt ist.In Fig. 1 a section 1 of a monorail overhead conveyor is illustrated in the detail, along which a vehicle 2 can travel back and forth. The rail 1 has the shape of an I-profile and consists of an upper and a lower flange 3 , 4 , both of which are connected to each other by a vertically running web ver. The driving tool 2 runs, as the figure shows, with its wheels 6 on the top of the lower flange 4th To raise and lower a load transported by the vehicle 7 , the vehicle is provided in the known manner with a hoist 8 , on the traction means 9, the load 7 is attached.

Die Fortbewegung des Fahrzeuges 2 geschieht durch einen in der Zeichnung nicht erkennbaren Antriebs motor, der zumindest eines der Laufräder 6 antreibt, damit sich das Fahrzeug 2 längs der Schiene 1 bewe gen kann. Zur Stromübertragung für den Antriebsmotor sind auf dem Steg 5 auf der vom Betrachter abgewandten Seite Schleifleitungen vorgesehen, die ständig Strom führen und den Strom zu dem Fahrzeug 2 bringen.The locomotion of the vehicle 2 is done by a drive motor, not recognizable in the drawing, which drives at least one of the wheels 6 so that the vehicle 2 can move along the rail 1 . For the transmission of current for the drive motor, conductor lines are provided on the web 5 on the side facing away from the viewer, which conduct current constantly and bring the current to the vehicle 2 .

Um den Antriebsmotor entsprechend still oder in Be wegung zu setzen, damit das Fahrzeug 2 an der richti gen Stelle stehenbleibt bzw. weiterläuft, ist eine Steuerschaltung 11 vorhanden, die auch gleichzeitig das Hebezeug 8 in Gang setzt bzw. anhält. Die Daten signale für die Steuerschaltung 11 werden über zwei Schleifleitungen 12 und 13, die auf dem Steg 5 an gebracht sind, zu dem Fahrzeug 2 übertragen.In order to set the drive motor to be correspondingly still or in motion so that the vehicle 2 stops or continues to run at the correct position, a control circuit 11 is provided which also starts or stops the hoist 8 at the same time. The data signals for the control circuit 11 are transmitted to the vehicle 2 via two conductor lines 12 and 13 , which are brought onto the web 5 .

Das Fahrzeug 2 greift die auf den Schleifleitungen 12, 13 anstehenden Datensignale über Schleifstücke 14 . . . 17 ab, die in Fig. 2 gezeigt sind und beweglich beispielsweise in einer Aufnahme 18 des Fahrzeuges 2 isoliert gehaltert sind.The vehicle 2 accesses the data signals present on the conductor lines 12 , 13 via contact strips 14 . . . 17 , which are shown in FIG. 2 and are movably held in isolation, for example, in a receptacle 18 of the vehicle 2 .

Wie Fig. 2 erkennen läßt, hat das Fahrzeug 2 je Schleif leitung 12, 13 zwei Schleifstücke 14 und 15 bzw. 16 und 17. Zwischen den Schleifstücken 14 und 15 sowie den Schleifstücken 16 und 17 wird je eine Spannung ange legt.As can be seen in FIG. 2, the vehicle 2 per contact line 12 , 13 has two contact pieces 14 and 15 or 16 and 17 . Between the contact strips 14 and 15 and the contact strips 16 and 17 , a voltage is applied.

Das Schleifstück 14 ist über eine Leitung 19 an ein Ende einer Sekundärwicklung 21 angeschlossen, deren anderes Ende über eine Induktivität 22 in Gestalt einer Drossel sowie über eine davon weg führende Leitung 23 mit dem Schleifstück 15 ver bunden ist. Das Schleifstück 16 ist über eine Leitung 24 und eine Drossel 25 mit einer anderen Sekundärwicklung 26 verbunden, deren anderes Ende über eine Leitung 27 an dem Schleifstück 17 liegt. Die beiden Sekundärwicklungen 21 und 26 sind Teil eines Transformators 28, dessen Primärwicklung 29 mit einer Netzspannung versorgt wird, die über die Fahrschiene 1 herangebracht wird, um bei Bedarf den Antriebsmotor bzw. das Hebezeug 8 mit Strom zu ver sorgen.Die beiden Sekundärwicklungen 21 und 26, die voneinander und gegenüber der Primärwicklung 29 gal vanisch getrennt sind, bilden Spannungsquellen, von denen je eine mit einem Paar der Schleifstücke 14, 15 bzw. 16, 17 verbunden ist.The contact piece 14 is connected via a line 19 to one end of a secondary winding 21 , the other end of which is connected to the contact piece 15 via an inductor 22 in the form of a choke and via a line 23 leading away therefrom. The contact strip 16 is connected via a line 24 and a choke 25 to another secondary winding 26 , the other end of which is connected to the contact piece 17 via a line 27 . The two secondary windings 21 and 26 are part of a transformer 28 , the primary winding 29 of which is supplied with a mains voltage, which is brought up via the travel rail 1 in order to supply the drive motor or the hoist 8 with current when required. The two secondary windings 21 and 26 , which are galvanically separated from one another and with respect to the primary winding 29 , form voltage sources, one of which is connected to a pair of contact strips 14 , 15 and 16 , 17 , respectively.

Die schematisch angedeutete Steuerschaltung 11 ent hält außerdem eine schematisierte Datenschaltung 31 mit einer Übertragungseinrichtung 32, um die über die Leitungen 12, 13 erhaltenen Datensignale aufzu arbeiten und an anderen Baugruppen der Steuer schaltung 11 über Ausgänge 33 weiterzuleiten.The schematically indicated control circuit 11 ent also includes a schematic data circuit 31 with a transmission device 32 in order to work up the data signals received via the lines 12 , 13 and to forward them to other modules of the control circuit 11 via outputs 33 .

An einen Eingang 34 der Übertragungsschaltung ist ein Trennübertrager 35 mit zwei galvanisch getrennten Wicklungen 36 und 37 angeschlossen, wobei die Wicklung 37 unmittelbar mit der Über tragungsschaltung 32 verbunden ist. Die andere Wicklung 36 ist mit den Schleifstücken 14 . . . 17 verbunden. Ein Ende der Wicklung 36 steht über zwei Kondensatoren 38, 39 wechselstrommäßig mit den Leitungen 19 und 23, d. h. den beiden Schleif stücken 14 und 15, in Verbindung, die beide auf der Schleifleitung 12 laufen. Das andere Ende der Wicklung 36 hingegen ist ebenfalls wechselstrom mäßig über zwei Kondensatoren 41 und 42 mit den an deren beiden Schleifstücken 16 und 17 in Verbindung. Diese beiden Schleifstücke laufen, wie die Figur zeigt, auf der Schleifleitung 13, d. h. die Datenschaltung 31 erhält als Eingangssignal das Signal, das zwischen den Schleifleitungen 12 und 13 ansteht.At an input 34 of the transmission circuit, an isolating transformer 35 with two galvanically isolated windings 36 and 37 is connected, the winding 37 being connected directly to the transmission circuit 32 . The other winding 36 is with the contact strips 14 . . . 17 connected. One end of the winding 36 is connected via two capacitors 38 , 39 in alternating current to the lines 19 and 23 , ie the two contact pieces 14 and 15 , both of which run on the contact line 12 . The other end of the winding 36, however, is also alternating in terms of alternating current via two capacitors 41 and 42 with those on the two contact strips 16 and 17 thereof. These two contact strips run, as the figure shows, on the contact line 13 , ie the data circuit 31 receives as an input the signal which is present between the contact lines 12 and 13 .

Da die Fahrschienen 1 beträchtliche Länge erreichen können, ist es zweckmäßig, wenn die beiden Schleif leitungen 12 und 13 an ihren beiden Enden durch ohmsche Widerstände 43 abgeschlossen sind, deren Impedanz mit dem Wellenwiderstand der beiden Schleif leitungen 12, 13 übereinstimmt, um die Anregung von stehenden Wellen auf den Schleifleitungen 12, 13 zu verhindern.Since the rails 1 can reach considerable length, it is expedient if the two conductor lines 12 and 13 are terminated at both ends by ohmic resistors 43 , the impedance of which corresponds to the characteristic impedance of the two conductor lines 12 , 13 in order to excite to prevent standing waves on the conductor lines 12 , 13 .

Die Datensignale werden an einem Ende der beiden Schleifleitungen 12, 13 von einem Datensender 44 eingespeist, der ausgangsseitig ebenfalls einen Trennübertrager 45 enthält, dessen Sekundärwicklung 46 mit den beiden Schleifleitungen 12, 13 verbunden ist. The data signals are fed in at one end of the two conductor lines 12 , 13 from a data transmitter 44 , which on the output side also contains an isolating transformer 45 , the secondary winding 46 of which is connected to the two conductor lines 12 , 13 .

Weil auf der Fahrschiene 1 nicht nur ein, sondern mehrere Fahrzeuge 2 laufen, ist in Fig. 2 der zur Datenübertragung wesentliche Teil eines zweiten Fahrzeuges 2′ ebenfalls mit eingezeichnet. Dieser elektrische Teil des Fahrzeuges 2′ ist in der glei chen Weise wie beim Fahrzeug 2 aufgebaut.Because not only one, but several vehicles 2 are running on the rail 1 , the part of a second vehicle 2 'essential for data transmission is also shown in FIG. 2. This electrical part of the vehicle 2 'is constructed in the same manner as in vehicle 2 .

Zur Erläuterung der Funktionsweise der insoweit be schriebenen Schaltungsanordnung wird zusätzlich auf die Fig. 3 und 4 Bezug genommen. Fig. 3 ist verein facht und zeigt einen Auszug aus Fig. 2, nämlich die Schleifleitung 13 mit den beiden darauf laufenden Schleifstücken 16 und 17 sowie den Transformator 28, einschließlich dessen an die beiden Schleifstücke 16 und 17 angeschlossene Sekundärwicklung 26.To explain the operation of the circuit arrangement described so far, reference is also made to FIGS. 3 and 4. Fig. 3 is simplified and shows an extract from FIG. 2, namely the conductor line 13 with the two contact strips 16 and 17 running thereon and the transformer 28 , including the secondary winding 26 connected to the two contact pieces 16 and 17 .

Sobald eine Fahrspannung an die entsprechenden Schleifleitungen der Fahrschiene 1 angelegt wird, um die Fahrzeuge 2 mit der notwendigen Spannungen zu versorgen, wird auch der Transformator 28 an seiner Primärwicklung 29 mit der Fahrspannung, bspw. 220 V Wechselspannung, beaufschlagt. Die Spannung wird in dem Transformator 28 heruntertransformiert, bspw. auf eine Leerlaufspannung von ca. 100 V an jeder der beiden Sekundärwicklungen 26 und 21. Die Spannung der Sekundärwicklung 26 liegt über die Drossel 25 an den beiden Schleifstücken 16 und 17, die auf derselben Schleifleitung, nämlich der Schleifleitung 13, laufen. Dadurch wird über die Schleifleitung 13 zwischen den Schleifstücken 16 und 17 ein Strom erzeugt, der nur wenige mA beträgt, weil aus der Sicht der beiden Schleifstücke 16 und 17 der Innenwiderstand der sie speisenden Spannungs quelle aus der Sekundärwicklung 26 und der Drossel 25 einen verhältnismäßig hohen Innenwiderstand hat. As soon as a driving voltage is applied to the corresponding conductor rails of the running rail 1 in order to supply the vehicles 2 with the necessary voltages, the transformer 28 is also acted upon by the driving voltage, for example 220 V AC, on its primary winding 29 . The voltage is transformed down in the transformer 28 , for example to an open circuit voltage of approximately 100 V on each of the two secondary windings 26 and 21 . The voltage of the secondary winding 26 is across the choke 25 on the two contact strips 16 and 17 , which run on the same contact line, namely the contact line 13 . Characterized a current is generated via the conductor line 13 between the contact strips 16 and 17 , which is only a few mA, because from the point of view of the two contact strips 16 and 17, the internal resistance of the voltage source supplying them from the secondary winding 26 and the choke 25 is relatively high Has internal resistance.

Der Zusammenhang zwischen der Leerlaufausgangs spannung, die an den beiden Schleifstücken 16 und 17 gemessen werden kann, wenn sie von der Schleif leitung 13 abgehoben sind und dem Kurzschlußstrom, der fließt, wenn die beiden Schleifstücke 16 und 17 praktisch widerstandsfrei miteinander verbunden sind, ist in Fig. 4 gezeigt. Der Zusammenhang ist im we sentlichen linear, wenn der Innenwiderstand einen Wirkanteil aufweist, der etwa gleich dem Blindan teil ist. Bei überwiegendem Blindanteil nähert sich die Kurve einem Ellipsenbogen, wie er in Fig. 4 gestrichelt eingezeichnet ist. In jedem Falle ist die Spannung zwischen den beiden Schleifstücken 16 und 17 um so kleiner, je niedriger der Widerstand zwischen den Schleifstücken 16 und 17 ist. Unter Um ständen kann es auch zweckmäßig sein, in eine der Lei tungen 24, 27 bzw. 19, 23 ein nichtlineares Glied ein zubauen, um einen schnelleren Spannungsabfall zu er reichen.The relationship between the no-load output voltage that can be measured on the two contact strips 16 and 17 when they are lifted from the contact line 13 and the short-circuit current that flows when the two contact pieces 16 and 17 are connected with virtually no resistance is in Fig. 4 shown. The relationship is essentially linear if the internal resistance has an active component that is approximately equal to the Blindan part. If the reactive component predominates, the curve approximates an elliptical arc as shown in broken lines in FIG. 4. In any case, the voltage between the two contact strips 16 and 17, the lower the resistance between the contact strips 16 and 17 is the smaller is. Under conditions, it may also be useful to install a non-linear element in one of the lines 24 , 27 or 19 , 23 in order to achieve a faster voltage drop.

Die vergleichsweise hohe Leerlaufspannung sorgt nun dafür, daß immer ein guter galvanischer Kontakt zwi schen dem Schleifstück 16 und der Schleifleitung 13 einerseits und dem Schleifstück 17 und der Schleif leitung 13 andererseits besteht. Sollte sich auf der Schleifleitung 1j eine Oxidhaut gebildet haben, auf die die Schleifstücke 16 und 17 bei der Bewegung des Fahrzeuges 2 laufen, läuft - wie der Zusammenhang in Fig. 4 erkennen läßt - automatisch die Spannung zwischen den beiden Schleifstücken 16 und 17 in Richtung auf die Leerlaufspannung hoch und erreicht dadurch Werte, die groß genug sind, um die Oxidhaut zwischen der Schleifleitung 13 und den Schleifstücken 16, 17 durchzuschlagen, damit der Übergangswiderstand an der Kontaktstelle zwischen der Schleifleitung 13 und dem betreffenden Schleifstück 16 bzw. 17 praktisch verschwindet. Der hohe Innenwiderstand andererseits verhindert im "Kurzschlußfall", also wenn die Oxid haut und damit der Übergangswiderstand zwischen der Schleifleitung 13 und den beiden Schleifstücken 16, 17 verschwunden ist, unerträglich große Werte. sobald nämlich der Übergangswiderstand verschwunden ist, braucht an sich überhaupt kein Strom mehr zu fließen.The comparatively high open circuit voltage now ensures that there is always good galvanic contact between the contact strip 16 and the contact line 13 on the one hand and the contact piece 17 and the contact line 13 on the other hand. Should an oxide skin have formed on the conductor line 1 j, onto which the contact elements 16 and 17 run when the vehicle 2 is moving, the tension between the two contact elements 16 and 17 in automatically runs - as can be seen from the relationship in FIG. 4 Direction to the open circuit voltage high and thereby achieves values that are large enough to break through the oxide skin between the conductor line 13 and the contact strips 16 , 17 , so that the contact resistance at the contact point between the contact line 13 and the relevant contact piece 16 or 17 practically disappears . The high internal resistance, on the other hand, prevents intolerably large values in the "short-circuit case", ie when the oxide skin and thus the contact resistance between the conductor line 13 and the two contact pieces 16 , 17 has disappeared. as soon as the contact resistance has disappeared, there is no need for any current to flow at all.

Die Verwendung der Drossel 25 in Verbindung bspw. mit einem mit hoher Streuinduktivität hergestellten Trans formator 28 läßt den großen Innenwiderstand erzeugen, der obendrein praktisch nur einen Blindanteil hat, so daß nahezu keine Wirkleistung umgesetzt wird.The use of the inductor 25 in connection with, for example, a transformer 28 produced with high leakage inductance can generate the large internal resistance, which on top of that has practically only a reactive component, so that almost no active power is implemented.

Die in Verbindung mit Fig. 3 für die Schleifstücke 16 und 17 erläuterten Zusammenhänge gelten auch für die beiden Schleifstücke 14 und 15 auf der Schleif leitung 12. Diese beiden Schleifstücke 14 und 15 werden aus einer eigenen Spannungsquelle in Gestalt der Sekundärwicklung 21 und der Drossel 22 mit Spannung bzw. Strom beaufschlagt, damit ständig die den Über gangswiderstand erhöhende Oxidhaut zwischen den Schleif stücken 14 und 15 sowie der Schleifleitung 12 beseitigt wird.The relationships explained in connection with FIG. 3 for the contact strips 16 and 17 also apply to the two contact strips 14 and 15 on the contact line 12 . These two contact strips 14 and 15 are supplied with their own voltage source in the form of the secondary winding 21 and the choke 22 with voltage or current, so that the transition resistance increasing oxide skin between the contact strips 14 and 15 and the conductor line 12 is eliminated.

Infolge des hohen Innenwiderstandes aus der Sicht der Schleifstücke 14, 15 bzw. 16, 17 besteht praktisch keine wechselstrommäßige Kopplung zwischen den Schleif stücken 14 und 16, d. h. die an sich vorhandene wechsel strommäßige und gleichstrommäßige Trennung zwischen den Schleifleitungen 12 und 13 wird durch den Transformator 28, der die Schleifstücke 14 . . . 17 speist, nicht beein trächtigt. Die Schleifstücke 14 und 15 einerseits und die Schleifstücke 16, 17 andererseits sind voneinander gleich- und wechselstrommäßig praktisch getrennt. Es fließt also kein Strom von dem Schleifstück 14 zu dem Schleifstück 16 oder dem Schleifstück 17 infolge der Spannungsversorgung der Schleifstücke 14 . . . 17 durch den Transformator 28.Due to the high internal resistance from the point of view of the contact strips 14 , 15 and 16 , 17, there is practically no AC coupling between the contact pieces 14 and 16 , ie the alternating current and DC separation between the contact lines 12 and 13 is by the transformer 28, the contact strips 14 . . . 17 feeds, not affected. The contact strips 14 and 15 on the one hand and the contact pieces 16 , 17 on the other hand are practically separated from one another in terms of direct and alternating current. No current therefore flows from the contact piece 14 to the contact piece 16 or the contact piece 17 as a result of the voltage supply to the contact pieces 14 . . . 17 through the transformer 28 .

Aus der Sicht des Transformators 28 liegen die Schleifstücke 16 und 17 bzw. die Schleifstücke 14 und 15 in Serie, wobei die Verbindung über die Schleifleitung 13 bzw. 12 hergestellt wird. Aus der Sicht der Datenschaltung 31 dagegen sind die auf ein und derselben Schleifleitung 13 bzw. 12 laufenden Schleifstücke 14 . . . 17 parallelgeschaltet, da die auf einer Schleifleitung laufenden Schleifstücke mit einem Ende des Trennübertragers 36 über die Kondensatoren 38, 39 und die auf der anderen Schleif leitung, bspw. 12, laufenden Schleifstücke 14, 15 mit dem anderen Ende des Trennübertragers 36 über die Kondensatoren 41 und 42 verbunden sind. Hinsichtlich des zu übertragenden Datensignals sind die Schleif stücke 14 und 15 einerseits und die Schleifstücke 16 und 17 andererseits parallelgeschaltet, d. h. die Datenschaltung 31 ist mit je einem Paar von Schleif stücken 14, 15 bzw. 16, 17 verbunden. Die Datenschaltung 31 bekommt somit als Signal die Spannung, die zwischen den beiden Schleifleitungen 12, 13 ansteht.From the point of view of the transformer 28 , the contact strips 16 and 17 or the contact pieces 14 and 15 are in series, the connection being made via the contact line 13 or 12 . In contrast, from the point of view of the data circuit 31 , the contact strips 14 running on one and the same conductor line 13 or 12 are . . . 17 connected in parallel since the contact strips 36 running on a contact line with one end of the isolating transformer 36 via the capacitors 38 , 39 and the contact strips 14 , 15 running on the other contact line, for example 12 , with the other end of the isolating transformer 36 via the capacitors 41 and 42 are connected. With regard to the data signal to be transmitted, the grinding pieces 14 and 15 on the one hand and the grinding pieces 16 and 17 on the other hand are connected in parallel, ie the data circuit 31 is connected to a pair of grinding pieces 14 , 15 and 16 , 17 , respectively. The data circuit 31 thus receives as a signal the voltage that is present between the two conductor lines 12 , 13 .

Wenn angenommen wird, daß die Datensignale nur zu dem Fahrzeug 2 hin übertragen werden, besteht die Daten schaltung 31 aus einer Empfangseinheit, die Datensig nale bekommt, die am Ende der Schleifleitung 12, 13 über die Datensendeeinrichtung 44 eingespeist werden, und zwar als Spannungssignal zwischen den beiden Schleifleitungen 12, 13. Da der Innenwiderstand, gemessen zwischen den Schleifstücken 14 und 16 bspw., hoch ist - er liegt im mehrere kOhm-Bereich - wird die Datensendeeinrichtung 44 an ihrem Ausgang praktisch nicht belastet und kann mit geringer Leistung die Datensignale übertragen. Die Daten schaltung 31 wird an ihrem Eingang 34 ebenfalls nicht durch die von dem Transformator 28 einge speiste Schaltung beeinträchtigt, insbesondere führt das 50-Hz-Signal infolge der Verwendung der Netzspannung nicht zu einem Eingangssignal an der Datenschaltung 31 bzw. an der Datensendeeinrichtung 44, da diese 50-Hz-Spannungen an den Schleifstücken 14 . . . 17 gegenüber der Datenschaltung 31 bzw. der Datensendeeinrichtung 44 symmetrisch und potential frei sind.If it is assumed that the data signals are only transmitted to the vehicle 2 , the data circuit 31 consists of a receiving unit which receives data signals which are fed in at the end of the conductor line 12, 13 via the data transmission device 44 , as a voltage signal between the two conductor lines 12 , 13 . Since the internal resistance, measured between the contact strips 14 and 16, for example, is high - it lies in the several kOhm range - the data transmission device 44 is practically not loaded at its output and can transmit the data signals with low power. The data circuit 31 is also not affected at its input 34 by the circuit fed by the transformer 28 , in particular the 50 Hz signal does not lead to an input signal at the data circuit 31 or at the data transmission device 44 due to the use of the mains voltage, since these 50 Hz voltages on the contact strips 14 . . . 17 are symmetrical and potential-free with respect to the data circuit 31 or the data transmission device 44 .

Bei der gezeigten neuen Schaltungsanordnung sorgt die zwischen jedem Paar von Schleifstücken 14, 15 bzw. 16, 17 jeweils anliegende Spannung dafür, den Übergangswiderstand zwischen jedem Paar von Schleif stücken 14, 15 bzw. 16, 17 und der zugehörigen Schleif leitung 12, 13 zu beseitigen, so daß die Datensignale auch mit sehr kleinen Spannungen, bspw. 12 V oder weniger, übertragen werden können. Ohne die Verwendung der zusätzlichen Spannung, die mit Hilfe des Transfor mators 28 erzeugt wird, wäre die Spannung der Daten signale zu klein, als daß sie in der Lage wäre, eine Oxidhaut zwischen den Schleifleitungen 12, 13 und den auf ihnen laufenden Schleifstücken 14 . . . 17 zu be seitigen. So jedoch treffen die Datensignale immer auf eine niederohmige Kontaktstelle, die mit Hilfe der durch den Transformator 28 gelieferten hohen Spannung beseitigt wird.In the illustrated novel circuit arrangement provides to between each pair of contact strips 14, 15 and 16, 17 respectively applied voltage for the contact resistance between each pair of contact strips 14, 15 and 16, 17 and the associated conductor line 12, 13 eliminate so that the data signals can be transmitted even with very low voltages, for example 12 V or less. Without the use of the additional voltage which is generated with the aid of the transformer 28 , the voltage of the data signals would be too low to be able to form an oxide skin between the conductor lines 12 , 13 and the contact pieces 14 running on them. . . 17 to be eliminated. In this way, however, the data signals always hit a low-resistance contact point, which is eliminated with the aid of the high voltage supplied by the transformer 28 .

Es versteht sich, daß die gezeigte Schaltungsanordnung nicht darauf beschränkt ist, Verbindungen im Simplex-Betrieb herzustellen, bei dem die Daten nur zu dem Fahrzeug 2 hin laufen. Es ist ebenso möglich, eine Halbduplex- oder eine Vollduplex- Verbindung einzurichten, wobei dann die Daten schaltung 31 gleichzeitig auch als Sender wirken kann, um ihrerseits Informationen zu einer nicht veranschaulichten zentralen Steuerung zu liefern.It is understood that the circuit arrangement shown is not limited to establishing connections in simplex mode, in which the data only run towards the vehicle 2 . It is also possible to set up a half-duplex or a full-duplex connection, in which case the data circuit 31 can also act as a transmitter at the same time in order to in turn provide information to a central controller (not shown).

Die neue Schaltungsanordnung kann sowohl im Basis band arbeiten, wenn ein gleichstromfreies Binär signal übertragen wird, oder aber sie kann mit Hilfe von Trägerfrequenz arbeiten, bei der die In formation auf einen Wechselstromträger aufmoduliert ist. Ein Beispiel für ein wechselstromfreies Binär signal ist in Fig. 5 gezeigt. Die obere Darstellung von Fig. 5 zeigt ein beispielhaftes zu übertragendes Binärsignal, das zwischen zwei Spannungspegeln hin und herpendelt, je nachdem welcher der beiden digi talen Werte 0 oder 1 übertragen werden soll. In der Datenschaltung 31 bzw. der Sendeeinrichtung 44 wird dieses Signal umgesetzt in das in Fig. 5 unten ge zeigte Signal, und zwar in der Weise, daß die bi nären Werte 0 und 1 von den Signalflanken gebildet werden, und nicht mehr von den Signalpegeln. Bei spielsweise bedeutet ein Wechsel des Spannungspegels von einem positiven auf den betragsmäßig gleich großen negativen Wert eine binäre 0, während der Anstieg von dem entsprechenden negativen Spannungswert auf den betragsmäßig gleich großen positiven Spannungswert als binäre 1 interpretiert wird. Dadurch wird er reicht, daß der Spannungsmittelwert praktisch immer 0 ist und ohne weiteres über die Kondensatoren 38 . . . 42 übertragen werden kann. The new circuit arrangement can both work in the baseband when a DC-free binary signal is transmitted, or it can work with the aid of carrier frequency, in which the information is modulated onto an AC carrier. An example of an AC-free binary signal is shown in Fig. 5. The upper representation of FIG. 5 shows an exemplary binary signal to be transmitted, which oscillates between two voltage levels, depending on which of the two digital values 0 or 1 is to be transmitted. In the data circuit 31 or the transmitter 44 , this signal is converted into the signal shown in FIG. 5 below, specifically in such a way that the binary values 0 and 1 are formed by the signal edges, and no longer by the signal levels . For example, a change in the voltage level from a positive to the negative value of equal magnitude means a binary 0, while the increase from the corresponding negative voltage value to the positive voltage value of equal magnitude is interpreted as binary 1. As a result, it is sufficient that the mean voltage value is practically always 0 and easily via the capacitors 38 . . . 42 can be transferred.

Da die beiden Sekundärwicklungen 21 und 26 nicht nur magnetisch, sondern auch kapazitiv miteinander gekop pelt sind, kann es von Vorteil sein, wenn die in jedem Stromkreis eingezeichnete Drossel 22 bzw. 25 aufge teilt ist und ein Teil in der Leitung 23 und der andere Teil in der Leitung 19 bzw. ein Teil in der Leitung 27 und der andere in der Leitung 24 liegt. Auf diese Wei se wird die Entkopplung der beiden Sekundärwicklungen 21 und 26 aus der Sicht des Datensignals verbessert, weil kapazitive Kopplungseinflüsse geringere Wirkung haben.Since the two secondary windings 21 and 26 are not only magnetically but also capacitively coupled with one another, it can be advantageous if the inductor 22 and 25 shown in each circuit is split up and a part in line 23 and the other part in line 19 or a part in line 27 and the other in line 24 . In this way, the decoupling of the two secondary windings 21 and 26 is improved from the point of view of the data signal, because capacitive coupling influences have less effect.

Claims

1. Circuit arrangement for data transmission in the baseband or by means of a modulated carrier, with at least two contact lines ( 12 , 13 ), at least one contact piece ( 14 ... 17 ) per contact line ( 12 , 13 ), and one to the contact pieces ( 14 . .. 17) connected data circuit (31) to accommodate either the conductor lines (12, 13) transmitted electrical data signals, or via the conductor lines (12, 13) transmit data to be transmitted signals, or to both the contact lines (12, take 13) transmitted data signals, as well as via the conductor lines (12 to emit 13) data to be transmitted, characterized in that.. each conductor line (12, 13) has a second contact strip (14. 17) is present, which from the associated first Grinding piece ( 14 ... 17 ) is held insulated and together with the grinding piece running on the same contact line ( 12 , 13 ) a pair ( 14 , 15 ; 16 , 17 ) forms that pair of contact strips ( 14 , 15 ; 16 , 17 ) a separate voltage source ( 21 , 26 ) is provided which outputs an output voltage and which generates a current which is passed through the two contact strips of each pair ( 14 , 15 ; 16 , 17 ) and a respective section of the contact line ( 12 , 13 ) flows between the two grinding pieces of each pair ( 14 , 15 ; 16 , 17 ), and that the voltage sources ( 21 , 26 ) are at least uncoupled from each other at least in terms of the frequency of the electrical data signal to be transmitted .

2. Circuit arrangement according to claim 1, characterized in that the frequency of the data signal is above the frequency of the output voltage of each voltage source ( 21 , 26 ).

3. Circuit arrangement according to claim 1, characterized in that the voltage source ( 21 , 26 ) has a high internal resistance at least at the frequency of the output voltage of the voltage source ( 21 , 26 ), the internal resistance having an inductive reactive component and / or a linear or non-linear Active component has.

4. Circuit arrangement according to claim 1, characterized in that the voltage source ( 21 , 26 ) has a high internal resistance at the frequency of the data signal.

5. Circuit arrangement according to claim 1, characterized in that an inductor ( 22 , 25 ) is contained in each of a pair of the grinding pieces ( 14 , 15 ; 16 , 17 ) leading circuit.

6. Circuit arrangement according to claim 1, characterized in that the output voltage of the voltage source ( 21 , 26 ) has mains frequency.

7. Circuit arrangement according to claim 1, characterized in that the voltage sources are each formed by a galvanically isolated secondary winding ( 21 , 26 ) of a transformer ( 28 ).

8. Circuit arrangement according to claim 1, characterized in that the data circuit ( 31 ) via a filter circuit ( 38 ... 42 ) is connected to the grinding pieces ( 14 ... 17 ), which suppresses the frequency of the output voltage.

9. Circuit arrangement according to claim 8, characterized in that the filter circuit of coupling capacitors ( 38 ... 42 ) is formed.

10. Circuit arrangement according to claim 1, characterized ge indicates that the data signal is a direct current is free baseband signal.

11. Circuit arrangement according to claim 10, characterized ge indicates that the data signal is a digital signal.

12. Circuit arrangement according to claim 1, characterized in that in each case two conductor lines ( 12 , 13 ) are closed via an ohmic resistor ( 43 ), which has the size of the wave resistance of the two conductor lines.