EP0482324A1

EP0482324A1 - Datenübertragung für Schleifleiter

Info

Publication number: EP0482324A1
Application number: EP91114975A
Authority: EP
Inventors: Hermann Dr. Lanfer
Original assignee: R Stahl Foerdertechnik GmbH
Current assignee: R Stahl Foerdertechnik GmbH
Priority date: 1990-09-29
Filing date: 1991-09-05
Publication date: 1992-04-29
Also published as: DE4030939A1; DE4030939C2

Abstract

Eine Schaltungsanordnung zur Datenübertragung im Basisband oder mittels moduliertem Träger enthält zwei Schleifleitungen (12, 13). Auf jeder Schleifleitung laufen zwei Schleifstücke (14...17), die paarweise mit je einem Anschluß einer Datenschaltung (31) verbunden sind. Jedem Paar von Schleifstücken (14, 15, 16, 17) ist jeweils eine Spannungsquelle (21, 26) zugeordnet, die über das zugehörige Paar von Schleifstücken (14, 15 bzw. 16, 17) und die entsprechende Schleifleitung (12, 13) einen Strom fließen läßt, der eventuell vorhandene isolierende Oxidhäute u.dgl. durchbrennt, damit eine niederohmige Verbindung zwischen wenigstens einem der Schleifstücke (14...17) und der Schleifleitung (12, 13) zustandekommt. Die beiden Spannungsquellen (21, 26) sind hinsichtlich der zu übertragenden Frequenz voneinander entkoppelt. <IMAGE>

Description

Die Erfindung betrifft eine Schaltungsanordnung zur Datenübertragung im Basisband oder mittels moduliertem Träger über Schleifleitungen, gemäß dem Oberbegriff des Anspruches 1.
Bei schienengebundenen Fahrzeugen, wie sie im Bereich von Regallagern oder bei der Produktion eingesetzt werden, um Waren oder Werkstükke zwischen unterschiedlichen Orten hin- und herzutransportieren, tritt in zunehmendem Maße das Bedürfnis auf, zu den Fahrzeugen Informationen zu übertragen. Diese Informationen kommen 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.
Zur Steuerung der Fahrzeuge werden in der Fahrschiene zusätzliche Schleifleitungen verlegt, die der Informationsübertragung dienen und auf denen in den Fahrzeugen angebrachte Schleifstükke gleiten, die elektrisch mit entsprechenden elektronischen Schaltungen der einzelnen Fahrzeuge verbunden sind. Je größer die Anzahl der gleichzeitig bewegten Fahrzeuge ist, umso größer ist auch die Informationsmenge, die zwischen der Zentraleinheit und den einzelnen Fahrzeugen ausgetauscht werden muß. Es muß deswegen zu immer höheren Datenraten übergegangen werden, was wiederum die Datenfrequenz erhöht und somit die Datenübertragung empfindlicher gegenüber eingestreuten elektrischen Störungen macht. Eine Hauptursache für elektrische Störungen, die zu Übertragungsfehlern führen, sind die Übergangswiderstände, die zwischen den Schleifstücken und den Schleifleitungen auftreten. Die Schleifleitungen sind ungeschützt 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 infolge von aggressiven Bestandteilen in der Atmosphäre. Alleine der Luftsauerstoff genügt, um innerhalb kurzer Zeit auf der Oberfläche der Schleifleitungen eine Oxidhaut entstehen zu lassen, die für gewöhnlich ein recht guter Isolator ist und die Stromübertragung von der Schleifleitung zum Schleifstück behindert.
Der zwischen dem Schleifstück und der Schleifleitung infolge von Verschmutzung und Oxidation auftretende Übergangswiderstand hat nichtlineare Charakteristik und ist umso störender, je niedriger die Signalspannung ist, die über die Schleifleitungen und die Schleifstücke übertragen werden soll. Infolge der nichtlinearen Widerstandskennlinie der Oxidschicht auf den Schleifleitungen gibt es eine untere Spannung, unterhalb derer die Oxidschicht 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, wodurch der Übergangswiderstand an dieser Stelle von einem sehr hohen, im Bereich von Megohm liegenden Wert, auf Werte von mOhm verkleinert wird.
Die bei den modernen Digitalschaltungen auftretenden Spannungen sind unterhalb jener Spannung, die ein Durchschlagen der Oxidschicht von Schleifleitungen aus unedlen Metallen gestattet.
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 Senders bereits lebensgefährlich ist und besondere Sicherheitsvorkehrungen erfordert.
Es sind auch Datenübertragungssysteme aus der Praxis bekannt, bei denen die Information über eine Netzleitung 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 werden, damit das Signal nur auf die gewünschte Anlage beschränkt ist und nicht vagabundiert. Außerdem ist auch hierbei der senderseitige Aufwand nicht unerheblich.
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.
Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß durch die Schaltungsanordnung mit den Merkmalen des Anspruches 1 gelöst.
Durch die Verwendung eines weiteren Schleifstücks je Schleifleitung in Verbindung mit der Spannungsquelle kann über die Schleifleitung und die beiden Schleifstücke ein Strom erzeugt werden, der die Oxidhaut 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 Spannung 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.
Die Entkopplung ist sehr einfach, wenn die Frequenz des Datensignals deutlich über der Frequenz der Ausgangsspannung jeder Spannungsquelle liegt, weil dann zur Trennung keine steilflankigen Filter erforderlich sind, sondern einfache Kondensatoren und Induktivitäten ausreichen.
Auch die Spannungsquelle selbst braucht keine hohe Leistung zu haben, denn es genügt, wenn sie im Kurzschlußfall einen Strom von wenigen mA und im Leerlauffall eine Spannung von ca. 100 V abgibt. Eine solche Spannung ist im übrigen für den Menschen nicht gefährlich, da sie bei geringster Belastung zusammenbricht, andererseits aber ausreicht, um die Oxidhaut zu durchschlagen.
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.
Im einfachsten Falle besteht die Spannungsquelle aus je einer Sekundärwicklung eines Transformators, die im übrigen galvanisch getrennt von allen anderen Wicklungen ausgeführt ist.
Die Datenschaltung ist vorteilhafterweise über eine Filterschaltung an die Schleifstücke angeschlossen, wobei die Filterschaltung die Frequenz der Ausgangsspannung der Spannungsquelle unterdrückt, d.h. verhindert, daß sie zu dem Ein- bzw. Ausgang der Datenschaltung weitergeleitet wird.
Das Datensignal selbst ist,um die Filterschaltung zu vereinfachen, vorteilhafterweise ein gleichstromfreies Signal, und zwar entweder ein gleichstromfreies Basisbandsignal, oder ein auf einen Träger moduliertes Datensignal, das infolge der Modulation ohnehin gleichstromfrei ist.
Um die Ausbreitung von Leitungswellen auf den Schleifleitungen bei höheren Frequenzen möglichst zu unterbinden, ist es zweckmäßig, wenn jeweils zwei Schleifleitungen über einen ohmschen Widerstand abgeschlossen sind, der die Größe des Wellenwiderstandes der beiden Schleifleitungen aufweist.
In der Zeichnung ist ein Ausführungsbeispiel des Gegenstandes der Erfindung dargestellt. Es zeigen:

Fig. 1 einen Ausschnitt aus einer Einschienen-Hängebahn-Anlage mit einem auf der Schiene laufenden Fahrzeug,
Fig. 2 das teilweise schematisierte Schaltbild der Schaltungsanordnung zur Datenübertragung,
Fig. 3 einen Ausschnitt des Schaltbildes aus Fig. 2,
Fig. 4 die Stromspannungskennlinie der Spannungsquellen nach den Fig. 2 und 3, und
Fig. 5 ein gleichstromfreies Binärsignal zur Signalübertragung bei der Schaltungsanordnung nach den Fig. 2 und 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 verlaufenden Steg miteinander verbunden sind. Das Fahrzeug 2 läuft, wie die Figur erkennen läßt, mit seinen Rädern 6 auf der Oberseite des Untergurtes 4. Zum Anheben und Absenken einer mit dem Fahrzeug transportierten Last 7 ist das Fahrzeug in der bekannten Weise mit einem Hebezeug 8 versehen, an dessen Zugmitteln 9 die Last 7 angehängt ist.
Die Fortbewegung des Fahrzeuges 2 geschieht durch einen in der Zeichnung nicht erkennbaren Antriebsmotor, der zumindest eines der Laufräder 6 antreibt, damit sich das Fahrzeug 2 längs der Schiene 1 bewegen 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.
Um den Antriebsmotor entsprechend still oder in Bewegung zu setzen, damit das Fahrzeug 2 an der richtigen Stelle stehenbleibt bzw. weiterläuft, ist eine Steuerschaltung 11 vorhanden, die auch gleichzeitig das Hebezeug 8 in Gang setzt bzw. anhält. Die Datensignale für die Steuerschaltung 11 werden über zwei Schleifleitungen 12 und 13, die auf dem Steg 5 angebracht sind, zu dem Fahrzeug 2 übertragen.
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.
Wie Fig.2 erkennen läßt, hat das Fahrzeug 2 je Schleifleitung 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 angelegt.
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 wegführende Leitung 23 mit dem Schleifstück 15 verbunden 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 versorgen.Die beiden Sekundärwicklungen 21 und 26, die voneinander und gegenüber der Primärwicklung 29 galvanisch getrennt sind, bilden Spannungsquellen, von denen je eine mit einem Paar der Schleifstücke 14, 15 bzw. 16,17 verbunden ist.
Die schematisch angedeutete Steuerschaltung 11 enthält außerdem eine schematisierte Datenschaltung 31 mit einer Übertragungseinrichtung 32, um die über die Leitungen 12,13 erhaltenen Datensignale aufzuarbeiten und an anderen Baugruppen der Steuerschaltung 11 über Ausgänge 33 weiterzuleiten. 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 Übertragungsschaltung 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 Schleifstücken 14 und 15, in Verbindung, die beide auf der Schleifleitung 12 laufen. Das andere Ende der Wicklung 36 hingegen ist ebenfalls wechselstrommäßig über zwei Kondensatoren 41 und 42 mit den anderen 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.
Da die Fahrschienen 1 beträchtliche Länge erreichen können, ist es zweckmäßig, wenn die beiden Schleifleitungen 12 und 13 an ihren beiden Enden durch ohmsche Widerstände 43 abgeschlossen sind, deren Impedanz mit dem Wellenwiderstand der beiden Schleifleitungen 12, 13 übereinstimmt, um die Anregung von stehenden Wellen auf den Schleifleitungen 12, 13 zu verhindern.
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.
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 gleichen Weise wie beim Fahrzeug 2 aufgebaut.
Zur Erläuterung der Funktionsweise der insoweit beschriebenen Schaltungsanordnung wird zusätzlich auf die Fig. 3 und 4 Bezug genommen. Fig. 3 ist vereinfacht 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.
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 Spannungsquelle aus der Sekundärwicklung 26 und der Drossel 25 einen verhältnismäßig hohen Innenwiderstand hat.
Der Zusammenhang zwischen der Leerlaufausgangsspannung, die an den beiden Schleifstücken 16 und 17 gemessen werden kann, wenn sie von der Schleifleitung 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 wesentlichen linear, wenn der Innenwiderstand einen Wirkanteil aufweist, der etwa gleich dem Blindanteil 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 umso kleiner, je niedriger der Widerstand zwischen den Schleifstücken 16 und 17 ist. Unter Umständen kann es auch zweckmäßig sein, in eine der Leitungen 24, 27 bzw. 19, 23 ein nichtlineares Glied einzubauen, um einen schnelleren Spannungsabfall zu erreichen.
Die vergleichsweise hohe Leerlaufspannung sorgt nun dafür, daß immer ein guter galvanischer Kontakt zwischen dem Schleifstück 16 und der Schleifleitung 13 einerseits und dem Schleifstück 17 und der Schleifleitung 13 andererseits besteht. Sollte sich auf der Schleifleitung 13 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 Oxidhaut 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.
Die Verwendung der Drossel 25 in Verbindung bspw. mit einem mit hoher Streuinduktivität hergestellten Transformator 28 läßt den großen Innenwiderstand erzeugen, der obendrein praktisch nur einen Blindanteil hat, so daß nahezu keine Wirkleistung umgesetzt wird.
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 Schleifleitung 12. Diese beiden Schleifstükke 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 Übergangswiderstand erhöhende Oxidhaut zwischen den Schleifstücken 14 und 15 sowie der Schleifleitung 12 beseitigt wird.
Infolge des hohen Innenwiderstandes aus der Sicht der Schleifstücke 14, 15 bzw. 16, 17 besteht praktisch keine wechselstrommäßige Kopplung zwischen den Schleifstücken 14 und 16, d.h. die an sich vorhandene wechselstrommäßige und gleichstrommäßige Trennung zwischen den Schleifleitungen 12 und 13 wird durch den Transformator 28,der die Schleifstücke 14 .. 17 speist, nicht beeinträchtigt. 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.
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 Schleifleitung, 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 Schleifstücke 14 und 15 einerseits und die Schleifstücke 16 und 17 andererseits parallelgeschaltet, d.h. die Datenschaltung 31 ist mit je einem Paar von Schleifstücken 14, 15 bzw. 16, 17 verbunden. Die Datenschaltung 31 bekommt somit als Signal die Spannung, die zwischen den beiden Schleifleitungen 12,13 ansteht.
Wenn angenommen wird, daß die Datensignale nur zu dem Fahrzeug 2 hin übertragen werden, besteht die Datenschaltung 31 aus einer Empfangseinheit, die Datensignale 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 Datenschaltung 31 wird an ihrem Eingang 34 ebenfalls nicht durch die von dem Transformator 28 eingespeiste 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 potentialfrei sind.
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 Schleifstücken 14,15 bzw. 16,17 und der zugehörigen Schleifleitung 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 Transformators 28 erzeugt wird, wäre die Spannung der Datensignale 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 beseitigen. So jedoch treffen die Datensignale immer auf eine niederohmige Kontaktstelle, die mit Hilfe der durch den Transformator 28 gelieferten hohen Spannung beseitigt wird.
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 Datenschaltung 31 gleichzeitig auch als Sender wirken kann, um ihrerseits Informationen zu einer nicht veranschaulichten zentralen Steuerung zu liefern.
Die neue Schaltungsanordnung kann sowohl im Basisband arbeiten, wenn ein gleichstromfreies Binärsignal übertragen wird, oder aber sie kann mit Hilfe von Trägerfrequenz arbeiten, bei der die Information auf einen Wechselstromträger aufmoduliert ist. Ein Beispiel für ein wechselstromfreies Binärsignal 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 digitalen 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 gezeigte Signal, und zwar in der Weise, daß die binären Werte 0 und 1 von den Signalflanken gebildet werden, und nicht mehr von den Signalpegeln. Beispielsweise 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 erreicht, daß der Spannungsmittelwert praktisch immer 0 ist und ohne weiteres über die Kondensatoren 38 .. 42 übertragen werden kann.
Da die beiden Sekundärwicklungen 21 und 26 nicht nur magnetisch, sondern auch kapazitiv miteinander gekoppelt sind, kann es von Vorteil sein, wenn die in jedem Stromkreis eingezeichnete Drossel 22 bzw. 25 aufgeteilt 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 Weise wird die Entkopplung der beiden Sekundärwicklungen 21 und 26 aus der Sicht des Datensignals verbessert, weil kapazitive Kopplungseinflüsse geringere Wirkung haben.

Claims

1. Schaltungsanordnung zur Datenübertragung im Basisband oder mittels moduliertem Träger, mit wenigstens zwei Schleifleitungen (12,13), wenigstens einem Schleifstück (14 .. 17) je Schleifleitung (12,13), sowie einer an die Schleifstücke (14 .. 17) angeschlossenen Datenschaltung (31), um entweder über die Schleifleitungen (12,13) übertragene elektrische Datensignale aufzunehmen, oder um über die Schleifleitungen (12,13) zu übertragende Datensignale auszusenden, oder um sowohl über die Schleifleitungen (12,13) übertragene Datensignale aufzunehmen, als auch über die Schleifleitungen (12,13) zu übertragende Daten auszusenden, dadurch gekennzeichnet, daß je Schleifleitung (12,13) ein zweites Schleifstück (14 .. 17) vorhanden ist, das von dem zugehörigen ersten Schleifstück (14 .. 17) isoliert gehaltert ist und zusammen mit dem auf derselben Schleifleitung (12,13) laufenden Schleifstück ein Paar (14,15; 16,17) bildet, daß je Paar Schleifstücke (14,15; 16,17) eine eigene Spannungsquelle (21, 26) vorgesehen ist, die eine Ausgangsspannung abgibt und die einen Strom erzeugt, der durch die beiden Schleifstücke jedes Paares (14,15; 16,17) und einen jeweiligen Abschnitt der Schleifleitung (12,13) fließt, der zwischen den beiden Schleifstücken jedes Paares (14,15; 16,17) liegt, und daß die Spannungsquellen (21,26) voneinander zumindest hinsichtlich der Frequenz des zu übertragenden elektrischen Datensignals zumindest angenähert entkoppelt sind.

2. Schaltungsanordnung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Frequenz des Datensignals über der Frequenz der Ausgangsspannung jeder Spannungsquelle (21, 26) liegt.

3. Schaltungsanordnung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Spannungsquelle (21, 26) einen hohen Innenwiderstand zumindest bei der Frequenz der Ausgangsspannung der Spannungsquelle (21, 26) aufweist, wobei der Innenwiderstand einen induktiven Blindanteil und/oder einen linearen oder nichtlinearen Wirkanteil aufweist.

4. Schaltungsanordnung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Spannungsquelle (21, 26) einen hohen Innenwiderstand bei der Frequenz des Datensignals aufweist.

5. Schaltungsanordnung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß in jedem über ein Paar der Schleifstücke (14,15; 16,17) führenden Stromkreis eine Induktivität (22,25) enthalten ist.

6. Schaltungsanordnung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Ausgangsspannung der Spannungsquelle (21,26) Netzfrequenz aufweist.

7. Schaltungsanordnung nach Anspruch 1, dadurch. gekennzeichnet, daß die Spannungsquellen von je einer galvanisch getrennten Sekundärwicklung (21, 26) eines Transformators (28) gebildet sind.

8. Schaltungsanordnung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Datenschaltung (31) über eine Filterschaltung (38 .. 42) an die Schleifstücke (14 .. 17) angeschlossen ist, die die Frequenz der Ausgangsspannung unterdrückt.

9. Schaltungsanordnung nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, daß die Filterschaltung von Koppelkondensatoren (38 .. 42) gebildet ist.

10. Schaltungsanordnung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Datensignal ein gleichstromfreies Basisbandsignal ist.

11. Schaltungsanordnung nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, daß das Datensignal ein Digitalsignal ist.

12. Schaltungsanordnung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß jeweils zwei Schleifleitungen (12,13) über eine ohmschen Widerstand (43) abgeschlossen sind, der die Größe des Wellenwiderstandes der beiden Schleifleitungen aufweist.