EP0482324A1 - Data transmission for sliding contactlines - Google Patents

Data transmission for sliding contactlines Download PDF

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Publication number
EP0482324A1
EP0482324A1 EP91114975A EP91114975A EP0482324A1 EP 0482324 A1 EP0482324 A1 EP 0482324A1 EP 91114975 A EP91114975 A EP 91114975A EP 91114975 A EP91114975 A EP 91114975A EP 0482324 A1 EP0482324 A1 EP 0482324A1
Authority
EP
European Patent Office
Prior art keywords
contact
circuit arrangement
arrangement according
circuit
voltage
Prior art date
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Ceased
Application number
EP91114975A
Other languages
German (de)
French (fr)
Inventor
Hermann Dr. Lanfer
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
R Stahl Foerdertechnik GmbH
Original Assignee
R Stahl Foerdertechnik GmbH
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by R Stahl Foerdertechnik GmbH filed Critical R Stahl Foerdertechnik GmbH
Publication of EP0482324A1 publication Critical patent/EP0482324A1/en
Ceased legal-status Critical Current

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Classifications

    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01RELECTRICALLY-CONDUCTIVE CONNECTIONS; STRUCTURAL ASSOCIATIONS OF A PLURALITY OF MUTUALLY-INSULATED ELECTRICAL CONNECTING ELEMENTS; COUPLING DEVICES; CURRENT COLLECTORS
    • H01R41/00Non-rotary current collectors for maintaining contact between moving and stationary parts of an electric circuit

Definitions

  • the invention relates to a circuit arrangement for data transmission in the baseband or by means of a modulated carrier via conductor lines, according to the preamble of claim 1.
  • the contact resistance that occurs between the contact strip and the contact line as a result of contamination and oxidation has a non-linear characteristic and is the more disturbing the lower the signal voltage that is to be transmitted via the contact lines and contact strips.
  • the nonlinear resistance characteristic of the oxide layer on the conductor lines there is a lower voltage below which the oxide layer cannot be removed by the flowing electrical current.
  • the contact resistance at this point is reduced from a very high value in the range of megohms to values of mOhm.
  • Data transmission systems are also known in practice, in which the information is supplied via a network line, similar to the in-house telephones, whose carrier frequency systems communicate with one another via the mains sockets.
  • a network line similar to the in-house telephones, whose carrier frequency systems communicate with one another via the mains sockets.
  • a current can be generated via the contact line and the two contact pieces, which current eliminates the oxide skin between the contact pieces and the contact line. Since this is otherwise galvanically isolated for the conductor lines, the data signal can be fed in and taken off with low electrical power and at low voltage. It is only necessary with regard to the frequency of the data signal, the voltage sources for the individual conductor lines to largely decouple gene from each other, which results overall in a very simple circuit arrangement.
  • the decoupling is very simple if the frequency of the data signal is significantly higher than the frequency of the output voltage of each voltage source, because then no steep-sided filters are required for the separation, but simple capacitors and inductors are sufficient.
  • the voltage source itself does not need to have a high output either, because it is sufficient if it outputs a current of a few mA in the event of a short circuit and a voltage of approximately 100 V in the event of an open circuit. Such a tension is otherwise not dangerous for humans, since it collapses at the slightest load, but on the other hand is sufficient to penetrate the oxide skin.
  • the high internal resistance on the one hand and the decoupling on the other hand can be achieved in a very simple manner by using inductors which are located in the circuit between the voltage source and the contact strips.
  • inductors which are located in the circuit between the voltage source and the contact strips.
  • the use of inductors reduces the power losses because essentially only reactive power is converted in the inductor.
  • the voltage source consists of a secondary winding of a transformer, which is otherwise galvanically isolated from all other windings.
  • the data circuit is advantageously connected to the contact strips via a filter circuit, the filter circuit suppressing the frequency of the output voltage of the voltage source, i.e. prevents it from being forwarded to the input or output of the data circuit.
  • the data signal itself is advantageously a DC-free signal, namely either a DC-free baseband signal or a data signal modulated on a carrier, which is anyway DC-free due to the modulation.
  • a section 1 of a monorail overhead conveyor is illustrated in the detail, along which a vehicle 2 can travel back and forth.
  • the running 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 one another by a vertical web.
  • the vehicle 2 runs, as can be seen in the figure, with its wheels 6 on the upper side of the lower flange 4.
  • the vehicle is provided in the known manner with a lifting device 8, on the traction means 9 of which the load 7 is attached.
  • the vehicle 2 is moved by a drive motor (not shown in the drawing) which drives at least one of the wheels 6 so that the vehicle 2 can move along the rail 1.
  • a drive motor (not shown in the drawing) which drives at least one of the wheels 6 so that the vehicle 2 can move along the rail 1.
  • 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.
  • a control circuit 11 In order to set the drive motor to a corresponding standstill or in motion so that the vehicle 2 stops at the correct point or continues to run, a control circuit 11 is provided which also starts or stops the lifting device 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 mounted on the web 5.
  • the vehicle 2 picks up the data signals present on the conductor lines 12, 13 via contact strips 14... 17, which are shown in FIG. 2 and are movably mounted, for example, in a receptacle 18 of the vehicle 2.
  • the vehicle 2 has two contact strips 14 and 15 or 16 and 17 per contact line 12, 13. Between the contact pieces 14 and 15 and the contact pieces 16 and 17, a voltage is applied in each case.
  • 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 to another via a line 24 and a throttle 25 Secondary winding 26 connected, the other end of which lies on 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 in 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 isolated from each other and from the primary winding 29, form voltage sources, one of which is connected to a pair of contact strips 14, 15 and 16, 17, respectively.
  • the schematically indicated control circuit 11 also contains a schematic data circuit 31 with a transmission device 32 in order to process 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 isolating transformer 35 with two electrically isolated windings 36 and 37 is connected to an input 34 of the transmission circuit, the winding 37 being connected directly to the transmission circuit 32.
  • the other winding 36 is connected to the contact strips 14 .. 17.
  • One end of winding 36 is AC connected to lines 19 and 23 via two capacitors 38, 39, i.e. the two contact strips 14 and 15, which both run on the contact line 12.
  • the other end of the winding 36 is also connected to the other two contact strips 16 and 17 in terms of alternating current via two capacitors 41 and 42.
  • These two contact strips run, as the figure shows, on the contact line 13, i.e. the data circuit 31 receives, as an input signal, the signal which is present between the conductor lines 12 and 13.
  • 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 standing waves to prevent on the conductor lines 12, 13.
  • 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.
  • FIG. 2 Because not only one, but several vehicles 2 are running on the running rail 1, the part of a second vehicle 2 ′ that is essential for data transmission is also shown in FIG. 2. This electrical part of the vehicle 2 'is constructed in the same way as for the vehicle 2.
  • FIG. 3 is simplified and shows an extract from FIG. 2, namely the conductor line 13 with the two contact pieces 16 and 17 running thereon and the transformer 28, including the secondary winding 26 connected to the two contact pieces 16 and 17.
  • the transformer 28 on its primary winding 29 is also supplied with the driving voltage, for example. 220 V AC voltage, applied.
  • 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 inductor 25 on the two contact strips 16 and 17, which are on the same contact line , namely the conductor line 13, run.
  • FIG. 4 The relationship between the no-load output voltage, which 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 which flows when the two contact strips 16 and 17 are connected to one another with virtually no resistance, is shown in FIG. 4 shown.
  • the relationship is essentially linear if the internal resistance has an active component that is approximately equal to the reactive component. If the reactive component predominates, the curve approximates an elliptical arc as shown in broken lines in FIG. In any case, the lower the resistance between the contact strips 16 and 17, the smaller the tension between the two contact strips 16 and 17. Under certain circumstances, it may also be expedient to install a non-linear element in one of the lines 24, 27 or 19, 23 in order to achieve a faster voltage drop.
  • 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. If an oxide skin has formed on the conductor line 13, onto which the contact strips 16 and 17 run when the vehicle 2 is moving, As can be seen from the relationship in FIG. 4, the voltage between the two contact strips 16 and 17 automatically increases in the direction of the open circuit voltage and thereby achieves values which are large enough to break through the oxide skin between the contact line 13 and the contact strips 16, 17 , so that the contact resistance at the contact point between the conductor line 13 and the relevant contact piece 16 or 17 practically disappears.
  • the high internal resistance prevents intolerably large values in the event of a "short circuit", 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.
  • the use of the choke 25 in connection with, for example, a transformer 28 produced with high leakage inductance allows the large internal resistance to be generated, which on top of that has practically only a reactive component, so that almost no active power is converted.
  • 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.
  • the contact strips 14... 17 running on one and the same contact line 13 or 12 are connected in parallel, since the contact pieces 36 running on a contact line have one end of the isolating transformer 36 via the capacitors 38, 39 and the other Conductor line, for example 12, running contact strips 14, 15 are connected to the other end of the isolating transformer 36 via the capacitors 41 and 42.
  • 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, i.e. the data circuit 31 is connected to a pair of contact strips 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.
  • 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 Contact lines 12, 13. Since the internal resistance, measured between the contact pieces 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 this 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.
  • the voltage present between each pair of contact strips 14, 15 or 16, 17 ensures that the contact resistance between each pair of contact pieces 14, 15 or 16, 17 and the associated contact line 12, 13 is eliminated. so that the data signals can also be transmitted with very low voltages, for example 12 V or less. Without the use of the additional voltage generated by transformer 28, the voltage of the data signals would be too low to be able to place an oxide skin between the conductor lines 12, 13 and the contact pieces 14. 17 running on them to eliminate. 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.
  • 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 use a half duplex or a To set up 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).
  • the new circuit arrangement can work both in the baseband when a DC-free binary signal is transmitted, or it can work with the aid of a 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 back and forth 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, in such a way that the binary values 0 and 1 are formed by the signal edges and no longer by the signal levels.
  • 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. It is thereby achieved that the mean voltage value is practically always 0 and can be easily transmitted via the capacitors 38 .. 42.
  • the two secondary windings 21 and 26 are not only coupled magnetically but also capacitively to one another, it can be advantageous if the inductor 22 and 25 shown in each circuit is divided and one part in the line 23 and the other part in the 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.

Landscapes

  • Train Traffic Observation, Control, And Security (AREA)
  • Cable Transmission Systems, Equalization Of Radio And Reduction Of Echo (AREA)

Abstract

A circuit arrangement for data transmission in base band or by means of a modulated carrier contains two sliding contact lines (12, 13). Two sliding contact pieces (14...17), which are connected in pairs to in each case one terminal of a data circuit (31), run on each sliding contact line. Each pair of sliding contact pieces (14, 15, 16, 17) has allocated to it in each case one voltage source (21, 26) which allows a current to flow via the associated pair of sliding contact pieces (14, 15 and 16, 17 respectively) and the corresponding sliding contact line (12, 13), which current burns through any existing insulating oxide skins and the like in order to produce a low-resistance connection between at least one of the sliding contact pieces (14...17) and the sliding contact line (12, 13). The two voltage sources (21, 26) are decoupled from one another with respect to the frequency to be transmitted. <IMAGE>

Description

Die Erfindung betrifft eine Schaltungsanordnung zur Datenübertragung im Basisband oder mittels moduliertem Träger über Schleifleitungen, gemäß dem Oberbegriff des Anspruches 1.The invention relates to a circuit arrangement for data transmission in the baseband or by means of a modulated carrier via conductor lines, according to the preamble of claim 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.In rail-bound vehicles, such as those used in the area of shelf warehouses or in production, in order to transport goods or workpieces back and forth between different locations, there is an increasing need to transmit information to the vehicles. This information comes from a central computer system and is used to control the running of the vehicles. In particular, this makes it possible to simultaneously run several vehicles simultaneously and stop them at the correct points without operating block stations.

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.To control the vehicles, additional contact lines are laid in the travel rail, which serve for the transmission of information and on which slide pieces fitted in the vehicles slide, which are electrically connected to corresponding electronic circuits of the individual vehicles. The greater the number of vehicles moving at the same time, the greater the amount of information that must be exchanged between the central unit and the individual vehicles. It is therefore necessary to move to ever higher data rates, which in turn increases the data frequency and thus makes the data transmission more sensitive to electrical interference. A major cause of electrical interference that leads to transmission errors is the contact resistance that occurs between the contact strips and the contact lines. The conductor rails are unprotected and are therefore exposed to the atmosphere in the storage room or the factory building. This in turn results in contamination of the conductor rail surface with dust or other precipitation, as well as corrosion of the conductor rail surface due to aggressive components in the atmosphere. The air oxygen alone is sufficient to quickly produce an oxide skin on the surface of the conductor lines, which is usually a very good insulator and hinders the transmission of current from the conductor line to the contact strip.

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.The contact resistance that occurs between the contact strip and the contact line as a result of contamination and oxidation has a non-linear characteristic and is the more disturbing the lower the signal voltage that is to be transmitted via the contact lines and contact strips. As a result of the nonlinear resistance characteristic of the oxide layer on the conductor lines, there is a lower voltage below which the oxide layer cannot be removed by the flowing electrical current. At higher voltages, however, there is a voltage flashover through the oxide layer, which then disappears locally at this point, whereby the contact resistance at this point is reduced from a very high value in the range of megohms 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 voltages that occur in modern digital circuits are below the voltage that allows the oxide layer of conductor rails made of base metal to break through.

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.For this reason, attempts have already been made in practice to transmit the data with impressed current at high voltage. This requires a corresponding power output stage on the data transmitter side, which is capable, for example, of supplying an open circuit voltage of 100 V and a short circuit current of 500 mA. The effort that must be driven in the output stage of such a circuit is enormous, apart from the fact that the voltage at the output of such a transmitter is already life-threatening and requires special safety precautions.

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.Data transmission systems are also known in practice, in which the information is supplied via a network line, similar to the in-house telephones, whose carrier frequency systems communicate with one another via the mains sockets. Although this has the advantage that the high voltage of approx. 220 V eliminates the oxide layer between the conductor line and the contact piece, on the other hand, precautions must be taken so that the signal is limited to the desired system and does not stray. In addition, the effort on the transmitter side is also not insignificant.

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.Proceeding from this, it is an object of the invention to provide data transmission via conductor lines which does not require any great expenditure on the device side and in which neither the transmitter nor the receiver has to be designed for large signal voltages.

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

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.By using a further contact strip per contact line in connection with the voltage source, a current can be generated via the contact line and the two contact pieces, which current eliminates the oxide skin between the contact pieces and the contact line. Since this is otherwise galvanically isolated for the conductor lines, the data signal can be fed in and taken off with low electrical power and at low voltage. It is only necessary with regard to the frequency of the data signal, the voltage sources for the individual conductor lines to largely decouple gene from each other, which results overall in a very simple circuit arrangement.

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.The decoupling is very simple if the frequency of the data signal is significantly higher than the frequency of the output voltage of each voltage source, because then no steep-sided filters are required for the separation, but simple capacitors and inductors are sufficient.

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.The voltage source itself does not need to have a high output either, because it is sufficient if it outputs a current of a few mA in the event of a short circuit and a voltage of approximately 100 V in the event of an open circuit. Such a tension is otherwise not dangerous for humans, since it collapses at the slightest load, but on the other hand is sufficient to penetrate the oxide skin.

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 achieved in a very simple manner by using inductors which are located in the circuit between the voltage source and the contact strips. On the other hand, the use of inductors reduces the power losses because essentially only reactive power is converted in the inductor.

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 a secondary winding of a transformer, which is otherwise galvanically isolated from all other windings.

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.The data circuit is advantageously connected to the contact strips via a filter circuit, the filter circuit suppressing the frequency of the output voltage of the voltage source, i.e. prevents it from being forwarded to the input or output of the data circuit.

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.In order to simplify the filter circuit, the data signal itself is advantageously a DC-free signal, namely either a DC-free baseband signal or a data signal modulated on a carrier, which is anyway DC-free due to the modulation.

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 order to prevent the propagation of line waves on the conductor lines at higher frequencies as far as possible, it is expedient if two conductor lines are terminated in each case via an ohmic resistor which has the magnitude of the wave resistance of the two conductor lines.

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 the drawing, an embodiment of the object of the invention is shown. Show it:
  • 1 shows a section of a monorail overhead conveyor system with a vehicle running on the rail,
  • 2 shows the partially schematic circuit diagram of the circuit arrangement for data transmission,
  • 3 shows a detail of the circuit diagram from FIG. 2,
  • 4 shows the current-voltage characteristic of the voltage sources according to FIGS. 2 and 3, and
  • 5 shows a direct current-free binary signal for signal transmission in the circuit arrangement according to 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 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.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 running 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 one another by a vertical web. The vehicle 2 runs, as can be seen in the figure, with its wheels 6 on the upper side of the lower flange 4. In order to raise and lower a load 7 transported by the vehicle, the vehicle is provided in the known manner with a lifting device 8, on the traction means 9 of which the load 7 is attached.

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.The vehicle 2 is moved by a drive motor (not shown 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 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.In order to set the drive motor to a corresponding standstill or in motion so that the vehicle 2 stops at the correct point or continues to run, a control circuit 11 is provided which also starts or stops the lifting device 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 mounted on 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 picks up the data signals present on the conductor lines 12, 13 via contact strips 14... 17, which are shown in FIG. 2 and are movably mounted, for example, in a receptacle 18 of the vehicle 2.

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.As can be seen in FIG. 2, the vehicle 2 has two contact strips 14 and 15 or 16 and 17 per contact line 12, 13. Between the contact pieces 14 and 15 and the contact pieces 16 and 17, a voltage is applied in each case.

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.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 to another via a line 24 and a throttle 25 Secondary winding 26 connected, the other end of which lies on 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 in 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 isolated from each other and from 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 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.The schematically indicated control circuit 11 also contains a schematic data circuit 31 with a transmission device 32 in order to process 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 isolating transformer 35 with two electrically isolated windings 36 and 37 is connected to an input 34 of the transmission circuit, the winding 37 being connected directly to the transmission circuit 32. The other winding 36 is connected to the contact strips 14 .. 17. One end of winding 36 is AC connected to lines 19 and 23 via two capacitors 38, 39, i.e. the two contact strips 14 and 15, which both run on the contact line 12. The other end of the winding 36, however, is also connected to the other two contact strips 16 and 17 in terms of alternating current via two capacitors 41 and 42. These two contact strips run, as the figure shows, on the contact line 13, i.e. the data circuit 31 receives, as an input signal, the signal which is present between the conductor lines 12 and 13.

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.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 standing waves to prevent 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 gleichen Weise wie beim Fahrzeug 2 aufgebaut.Because not only one, but several vehicles 2 are running on the running rail 1, the part of a second vehicle 2 ′ that is essential for data transmission is also shown in FIG. 2. This electrical part of the vehicle 2 'is constructed in the same way as for the vehicle 2.

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.To explain the mode of 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 pieces 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 Spannungsquelle 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 lines of the running rail 1 in order to supply the vehicles 2 with the necessary voltages, the transformer 28 on its primary winding 29 is also supplied with the driving voltage, for example. 220 V AC voltage, applied. 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 inductor 25 on the two contact strips 16 and 17, which are on the same contact line , namely the conductor line 13, run. 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 pieces 16 and 17, the internal resistance of the voltage source feeding them from the secondary winding 26 and the choke 25 has a relatively high internal resistance Has.

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.The relationship between the no-load output voltage, which 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 which flows when the two contact strips 16 and 17 are connected to one another with virtually no resistance, is shown in FIG. 4 shown. The relationship is essentially linear if the internal resistance has an active component that is approximately equal to the reactive component. If the reactive component predominates, the curve approximates an elliptical arc as shown in broken lines in FIG. In any case, the lower the resistance between the contact strips 16 and 17, the smaller the tension between the two contact strips 16 and 17. Under certain circumstances, it may also be expedient 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 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.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. If an oxide skin has formed on the conductor line 13, onto which the contact strips 16 and 17 run when the vehicle 2 is moving, As can be seen from the relationship in FIG. 4, the voltage between the two contact strips 16 and 17 automatically increases in the direction of the open circuit voltage and thereby achieves values which are large enough to break through the oxide skin between the contact line 13 and the contact strips 16, 17 , so that the contact resistance at the contact point between the conductor 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 event of a "short circuit", 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 Transformator 28 läßt den großen Innenwiderstand erzeugen, der obendrein praktisch nur einen Blindanteil hat, so daß nahezu keine Wirkleistung umgesetzt wird.The use of the choke 25 in connection with, for example, a transformer 28 produced with high leakage inductance allows the large internal resistance to be generated, which on top of that has practically only a reactive component, so that almost no active power is converted.

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.The relationships explained in connection with FIG. 3 for the contact strips 16 and 17 also apply to the two contact pieces 14 and 15 on the conductor line 12. These two contact pieces 14 and 15 are provided with their own voltage source in the form of the secondary winding 21 and the choke 22 Voltage or current is applied so that the oxide skin between the contact strips 14 and 15 and the contact line 12, which increases the contact resistance, is constantly removed.

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.Due to the high internal resistance from the point of view of the contact strips 14, 15 or 16, 17, there is practically no AC coupling between the contact strips 14 and 16, i.e. the existing alternating current and direct current separation between the conductor lines 12 and 13 is not impaired by the transformer 28, which feeds the contact strips 14... 17. 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 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.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. From the point of view of the data circuit 31, on the other hand, the contact strips 14... 17 running on one and the same contact line 13 or 12 are connected in parallel, since the contact pieces 36 running on a contact line have one end of the isolating transformer 36 via the capacitors 38, 39 and the other Conductor line, for example 12, running contact strips 14, 15 are connected to the other end of the isolating transformer 36 via the capacitors 41 and 42. 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, i.e. the data circuit 31 is connected to a pair of contact strips 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 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.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 Contact lines 12, 13. Since the internal resistance, measured between the contact pieces 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 this 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 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.In the new circuit arrangement shown, the voltage present between each pair of contact strips 14, 15 or 16, 17 ensures that the contact resistance between each pair of contact pieces 14, 15 or 16, 17 and the associated contact line 12, 13 is eliminated. so that the data signals can also be transmitted with very low voltages, for example 12 V or less. Without the use of the additional voltage generated by transformer 28, the voltage of the data signals would be too low to be able to place an oxide skin between the conductor lines 12, 13 and the contact pieces 14. 17 running on them to eliminate. 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 Datenschaltung 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 use a half duplex or a To set up 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 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.The new circuit arrangement can work both in the baseband when a DC-free binary signal is transmitted, or it can work with the aid of a 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 back and forth 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, 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. It is thereby achieved that the mean voltage value is practically always 0 and can be easily transmitted via the capacitors 38 .. 42.

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.Since the two secondary windings 21 and 26 are not only coupled magnetically but also capacitively to one another, it can be advantageous if the inductor 22 and 25 shown in each circuit is divided and one part in the line 23 and the other part in the 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 (12)

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.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) either to receive electrical data signals transmitted via the conductor lines (12, 13), or to transmit data signals to be transmitted via the conductor lines (12, 13), or to record both data signals transmitted via the conductor lines (12, 13) , as well as to transmit data to be transmitted via the conductor lines (12, 13), characterized in that a second contact piece (14 .. 17) is present for each contact line (12, 13), which is separate from the associated first contact piece (14 .. 17th ) is kept isolated and forms a pair (14,15; 16,17) together with the slider running on the same conductor line (12,13), that each pair of sliders (14,15; 16,17) has its own sp 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 conductor line (12, 13) which lies between the two contact pieces of each pair (14, 15; 16, 17), and that the voltage sources (21, 26) from one another at least with regard to the frequency of the electrical data signal to be transmitted are at least approximately decoupled. 2. Schaltungsanordnung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Frequenz des Datensignals über der Frequenz der Ausgangsspannung jeder Spannungsquelle (21, 26) liegt.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. 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.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 having. 4. Schaltungsanordnung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Spannungsquelle (21, 26) einen hohen Innenwiderstand bei der Frequenz des Datensignals aufweist.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. 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.5. A circuit arrangement according to claim 1, characterized in that an inductor (22, 25) is contained in each circuit leading over a pair of the contact strips (14, 15; 16, 17). 6. Schaltungsanordnung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Ausgangsspannung der Spannungsquelle (21,26) Netzfrequenz aufweist.6. Circuit arrangement according to claim 1, characterized in that the output voltage of the voltage source (21, 26) has a mains frequency. 7. Schaltungsanordnung nach Anspruch 1, dadurch. gekennzeichnet, daß die Spannungsquellen von je einer galvanisch getrennten Sekundärwicklung (21, 26) eines Transformators (28) gebildet sind.7. Circuit arrangement according to claim 1, characterized. characterized in that the voltage sources are each formed by a galvanically isolated secondary winding (21, 26) of a transformer (28). 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.8. Circuit arrangement according to claim 1, characterized in that the data circuit (31) is connected via a filter circuit (38 .. 42) to the contact strips (14 .. 17), which suppresses the frequency of the output voltage. 9. Schaltungsanordnung nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, daß die Filterschaltung von Koppelkondensatoren (38 .. 42) gebildet ist.9. Circuit arrangement according to claim 8, characterized in that the filter circuit of coupling capacitors (38 .. 42) is formed. 10. Schaltungsanordnung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Datensignal ein gleichstromfreies Basisbandsignal ist.10. Circuit arrangement according to claim 1, characterized in that the data signal is a DC-free baseband signal. 11. Schaltungsanordnung nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, daß das Datensignal ein Digitalsignal ist.11. Circuit arrangement according to claim 10, characterized in that the data signal is a digital signal. 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.12. Circuit arrangement according to claim 1, characterized in that in each case two conductor lines (12, 13) are terminated via an ohmic resistor (43) which has the magnitude of the characteristic impedance of the two conductor lines.
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