EP1541440A1 - Verfahren zur Phasenmodulation eines elektrischen und elektromagnetischen Schwingkreises, insbesondere für Achszähler - Google Patents
Verfahren zur Phasenmodulation eines elektrischen und elektromagnetischen Schwingkreises, insbesondere für Achszähler Download PDFInfo
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- B61L1/16—Devices for counting axles; Devices for counting vehicles
- B61L1/167—Circuit details
Definitions
- the invention relates to a method for phase modulation of a electromagnetic resonant circuit and an electromagnetic Oscillating circuit for carrying out the method.
- the method is suitable in particular for use in axle counting points (axle counters) of Treadles.
- Each axle counter contains metering points with two rail contacts and one or more evaluation units.
- Each axle counter monitors a track section assigned to it. detected the axle counter is a passing rail vehicle, the track section switched busy. Detects in the direction of travel of the rail vehicle nearest axle counter the passing rail vehicle, the Track section released again.
- Electronic rail contacts often consist of two at one Mounted on the rail, spatially consecutive transmission coils, which are fed with audio frequency alternating currents and two on the each opposite rail side arranged with the Transmit coils inductively coupled receiver coils.
- One send and one each Receiver coil together form a pulse generator.
- the in the Receive coil induced voltages will be near the Rail contact arranged evaluation unit supplied and evaluated there.
- the falling off and the phase rotation of the receiving voltages is due to the Coupling between the transmitting and receiving coils when passing a Vehicle wheel.
- the induced voltages in the receiver coils are in implemented digital signals from which finally direction-dependent Counts are derived.
- Prerequisite for proper operation of the electronic Rail contacts controlled axle counting systems is that of the Receiving coils passed to the evaluation Reception voltages in their amplitude not dependent on parameters are those who have nothing to do with the influence of the vehicle wheels.
- interference fields can adversely affect the operation of the Impact rail contacts. This can be the case in particular if the sensors by interference fields, for example, by eddy current brakes be generated.
- European patent application 03360046.1 discloses a method for increasing the signal-to-noise ratio at points of delivery of an axle counting system in which an artificially noisy signal is generated on the transmitter side from at least one transmission signal and the noisy signal is converted into the original signal for further processing on the receiver side.
- the transmission signal has been noisy. Accordingly, the original transmission signal can be reconstructed on the receiver side from the noisy signal.
- An interference signal is converted on the receiving side into a noise. Hence, no meaningful signal can be obtained from this. This noise can be removed by filtering.
- the transmission coil of the axle counter has a resonant oscillating circuit in order to achieve a maximum electromagnetic field strength of the transmission signal.
- the original transmit signal is phase modulated with digital noise, ie, 180 degrees each.
- digital noise ie, 180 degrees each.
- phase modulation in the prior art complex electronic circuits comprising amplifiers and bandpass filters used.
- Such electronic circuits modulate the phase of a Resonant circuit not directly. They are therefore in production, operation and maintenance consuming.
- the object of the invention is a method for phase modulation of a electric resonant circuit and an electromagnetic resonant circuit for Implementation of the method to provide the disadvantages of the prior art avoid the technique, in particular the 180 degree phase modulation with low cost, preferably for use in axle counters allow.
- the described by the Coil arrangement formed transformer acts as a modulation transformer.
- the opposite fields are preferably either the first and the second coupling coil wound in the opposite direction and are traversed in the same direction by electric current, or they are wrapped in the same direction and are in the opposite direction of a current flows through it.
- phase modulation phase shift keying
- the switching is made such that the Switching time is at a current zero crossing of the resonant circuit.
- the switching is then made when the resonant Element, i. the coils of the resonant circuit, are energyless.
- the voltage application of the Einkopplungsspulen is made such that after switching a 180 ° phase modulation of the resonant circuit results. This is done a modulation of the phase such that the electromagnetic field of the Resonator coil a digital noise can be impressed. This is suitable especially for the application of the method according to the invention for Purpose of an axle counter.
- an artificial noise of a transmission signal of the resonant circuit preferably in a transmitting coil of a rail contact in a counting point of a Achsterrorismsystems generated.
- a noisy magnetic field is generated on the transmitter side with the method according to the invention, from the receiving end, the original transmission signal is obtained.
- Such a magnetic field with a noise character can be generated particularly easily by the fed coil with the noisy signal of a rail contact.
- the noisy (electrical) transmission signal thus stimulates the transmitting coil.
- the transmitter coil generates a noisy transmission (magnet) field, which in turn is received by a receiver coil.
- the transmitting coil generates a magnetic field of constant frequency, which runs around the rail and which is evaluated by the receiver in magnitude and phase
- the invention generates a magnetic field with noise character, from which by the cancellation of the noise in the evaluation of the received signal, the original signal can be obtained.
- the electromagnetic resonant circuit for performing the The method according to the invention is achieved by a electromagnetic resonant circuit having a resonator coil and a first and a second coupling coil solved.
- the Incoil coils the primary side and the resonator coil the secondary side a transformer.
- Switching means are provided which are set up for switching a generator voltage from the first coupling coil to the second coupling coil, such that from the second Coupling coil at least partially to the magnetic field of the first Coupling coil opposite magnetic field can be generated.
- the coupling coils are connected in series and the switching means are each Einkopplungsspule a switch, wherein the switches are adapted to Connecting the generator voltage to the coupling coils, such that the coils in the opposite direction of an electric current be flowed through.
- This circuit allows a special compact circuit structure of the electromagnetic according to the invention Resonant circuit.
- the switching means to a modulator, wherein the switches can be switched by the modulator.
- a modulator e.g. a modulator
- Such a combination of one Modulator and switches as switching means allows control of the Switching time of the switches e.g. depending on one AC voltage with which the coupling coils are acted upon. This will e.g. enabling a generation of digital noise.
- the modulator is set up, the switch on a Switchover time as a function of the amplitude of the generator voltage switch. This allows the switching times to be selected that these are at a current zero crossing of the resonant circuit.
- the coupling coils of the resonance coil are galvanic separated.
- the modulation transmitter i. an arrangement of Einkopplungsspulen and the resonator coil can thereby to galvanic Separation of e.g. a transmitting coil of a rail contact and a Modulation circuit can be used.
- interference currents e.g. be produced by eddy current brakes of a rail vehicle, from the Modulation circuit shielded.
- An axle counting point with an electronic rail contact with a Transmitter with an electromagnetic resonant circuit according to the invention significantly increases the safety of rail transport.
- the invention is not limited to the above Embodiment. Rather, a number of variants is conceivable, which even with fundamentally different type of execution of the characteristics of Invention.
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- Control Of Eletrric Generators (AREA)
Abstract
Description
Die Sendespule des Achszählers weist einen resonanten Schwingkreis auf, um eine maximale elektromagnetische Feldstärke des Sendesignals zu erreichen. Ohne einen derartigen resonanten Schwingkreis könnten bei Achszählern lediglich 10 Prozent der Sendeleistung erreicht werden. Das ursprüngliche Sendesignal wird mit einem digitalen Rauschen, d.h. jeweils um 180 Grad, phasenmoduliert. So kann insbesondere bei Modulation mit einem so genannten Pseudo-Noise auf besonders einfache Art und Weise ein breitbandiges, verrauschtes bzw. rauschartiges Signal erzeugt werden.
- Spannungsbeaufschlagung einer ersten Einkopplungsspule des Schwingkreises mit einer Generatorspannung,
- Spannungsbeaufschlagung einer zweiten Einkopplungsspule des Schwingkreises mit einer Generatorspannung derart, dass von der zweiten Einkopplungsspule ein mindestens teilweise zum magnetischen Feld der ersten Einkopplungsspule entgegengesetztes magnetisches Feld erzeugt wird, wobei die Einkopplungsspulen mit einer Resonatorspule des Schwingkreises derart zusammenwirken, dass die Einkopplungsspulen als Primärseite und die Resonatorspule als Sekundärseite eines Transformators wirken.
Dabei wird senderseitig mit dem erfindungsgemäßen Verfahren ein verrauschtes Magnetfeld erzeugt, aus dem empfangsseitig das ursprüngliche Sendesignal gewonnen wird. Ein solches Magnetfeld mit Rauschcharakter kann besonders einfach durch die mit dem verrauschten Signal gespeiste Sendespule eines Schienenkontaktes erzeugt werden. Das verrauschte (elektrische) Sendesignal regt also die Sendespule an. Die Sendespule erzeugt ein verrauschtes Sende(magnet)feld, das wiederum von einer Empfangsspule aufgenommen wird. Gegenüber einem Verfahren, bei dem die Sendespule ein Magnetfeld mit konstanter Frequenz erzeugt, das um die Schiene herum verläuft und das vom Empfänger nach Betrag und Phase ausgewertet wird, wird erfindungsgemäß ein Magnetfeld mit Rauschcharakter erzeugt, aus dem durch das Rückgängigmachen des Rauschens bei der Auswertung des Empfangssignals das ursprüngliche Signal gewonnen werden kann.
- Fig. 1
- zeigt ein Blockschaltbild eines erfindungsgemäßen Schwingkreises.
Die Phasenmodulation wird durch ein Umschalten von entgegengesetzt gepolten als Primärwicklungen eines Modulationsüberträgers, d.h. eines Transformators 10 ausgebildeten Einkopplungsspulen 1, 2 (Primärspulen) erreicht. Die Primärspulenseite des Transformators umfasst also zwei Primärspulen. Die Phasenmodulation des Transformators wird durch Umschalten einer Wechselstromquelle, d.h. eines Generators 7 auf jeweils eine der Primärspulen realisiert, wobei die Primärspulen entgegengesetzt gepolt sind. Die Umschaltung wird durch einen Modulator 8 kontrolliert. Es sind also Umschaltmittel 6 vorhanden, die eine Generatorspannung von einer auf die andere Primärspule umschalten. Die Umschaltmittel 6 umfassen zwei Schalter S1 und S2 und einen Modulator 8, der eingerichtet ist, die Schalter umzuschalten. Die zwei Primärspulen 1, 2 sind in Reihe geschaltet. Der Modulator 8 aktiviert die zwei Schalter S1 und S2 , wobei ein erster Schalter S1 den Generator 7 mit der ersten Primärspule 1 und ein zweiter Schalter S2 den Generator 7 mit einer zweiten Primärspule 2 derart verbindet, dass die Spulen, bei gleicher Orientierung der Spulenwicklungen, in entgegengesetzter Richtung von Strom durchflossen werden können. Das resonante Element des Schwingkreises, also die durch die Anordnung gemäß eines Transformators 10 im Modulationsüberträger mit Energie versorgte Resonatorspule 3 wird durch das Umschalten der Primärspulen umgepolt. Bei der Resonatorspule 3 handelt es sich um die Sekundärseite des Transformators 10. Dadurch wird eine Phasendrehung um 180 Grad des Stromes durch die Resonatorspule 3, bzw. des erzeugten elektromagnetischen Feldes erreicht. Die in der Figur dargestellte Schaltung hat zwei Zustände:
Claims (10)
- Verfahren zur Phasenmodulation eines elektromagnetischen Schwingkreises, mit den Verfahrensschritten:Spannungsbeaufschlagung einer ersten Einkopplungsspule (1) des Schwingkreises mit einer Generatorspannung,Spannungsbeaufschlagung einer zweiten Einkopplungsspule (2) des Schwingkreises mit einer Generatorspannung derart, dass von der zweiten Einkopplungsspule (2) ein mindestens teilweise zum magnetischen Feld der ersten Einkopplungsspule (1) entgegengesetztes magnetisches Feld erzeugt wird, wobei die Einkopplungsspulen (1,2) mit einer Resonatorspule (3) des Schwingkreises derart zusammenwirken, dass die Einkopplungsspulen (1,2) als Primärseite und die Resonatorspule (3) als Sekundärseite eines Transformators (10) wirken, und wobei
- Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das Umschalten derart vorgenommen wird, dass der Umschaltzeitpunkt an einem Strom-Nulldurchgang des Schwingkreises liegt.
- Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Spannungsbeaufschlagung der Einkopplungsspulen derart vorgenommen wird, dass nach dem Umschalten eine 180° Phasenmodulation des Schwingkreises resultiert.
- Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass mit dem Verfahren ein künstliches Rauschen eines Sendesignals des Schwingkreises, bevorzugt in einer Sendespule eines Schienenkontaks in einem Zählpunktes eines Achszählsystems, erzeugt wird.
- Elektromagnetischer Schwingkreis zum Durchführen des Verfahrens nach mindestens einem der Ansprüche 1 bis 4, mit einer Resonatorspule (3), dadurch gekennzeichnet, dass eine erste und eine zweite Einkopplungsspule (1, 2) vorgesehen sind, wobei die Einkopplungsspulen (1, 2) die Primärseite und die Resonatorspule (3) die Sekundärseite eines Transformators (10) bilden, und dass Umschaltmittel (6) vorgesehen sind, eingerichtet zum Umschalten einer Generatorspannung von der ersten Einkopplungsspule (1) auf die zweite Einkopplungsspule (2), derart, dass von der zweiten Einkopplungsspule (2) ein mindestens teilweise zum magnetischen Feld der ersten Einkopplungsspule (1) entgegengesetztes magnetisches Feld erzeugbar ist.
- Elektromagnetischer Schwingkreis nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass die Einkopplungsspulen in Reihe geschaltet sind und die Umschaltmittel je Einkopplungsspule einen Schalter aufweisen, wobei die Schalter eingerichtet sind zum Aufschalten der Generatorspannung auf die Einkopplungsspulen, derart, dass die Spulen in entgegengesetzter Richtung von einem elektrischen Strom durchflossen werden.
- Elektromagnetischer Schwingkreis nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass die Umschaltmittel (6) einen Modulator (8) aufweisen, wobei die Schalter von dem Modulator (8) umschaltbar sind.
- Elektromagnetischer Schwingkreises nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, dass der Modulator (8) eingerichtet ist, die Schalter an einem Umschaltzeitpunkt in Abhängigkeit von der Amplitude der Generatorspannung umzuschalten.
- Elektromagnetischer Schwingkreis nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass die Einkopplungsspulen von der Resonanzspule galvanisch getrennt sind.
- Achszählpunkt mit einem elektronischen Schienenkontakt mit einem Sender mit einem elektromagnetischen Schwingkreis nach Anspruch 5.
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