EP1841617A1 - Abstandssensor-anordnung für einen magneten des tragmagneten einer magnetschwebebahn - Google Patents

Abstandssensor-anordnung für einen magneten des tragmagneten einer magnetschwebebahn

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Publication number
EP1841617A1
EP1841617A1 EP06704594A EP06704594A EP1841617A1 EP 1841617 A1 EP1841617 A1 EP 1841617A1 EP 06704594 A EP06704594 A EP 06704594A EP 06704594 A EP06704594 A EP 06704594A EP 1841617 A1 EP1841617 A1 EP 1841617A1
Authority
EP
European Patent Office
Prior art keywords
distance sensor
location information
magnet
installation space
distance
Prior art date
Legal status (The legal status 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 status listed.)
Withdrawn
Application number
EP06704594A
Other languages
English (en)
French (fr)
Inventor
Robert Schmid
Benno Weis
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.)
ThyssenKrupp AG
Original Assignee
Siemens AG
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 Siemens AG filed Critical Siemens AG
Publication of EP1841617A1 publication Critical patent/EP1841617A1/de
Withdrawn legal-status Critical Current

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    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B60—VEHICLES IN GENERAL
    • B60L—PROPULSION OF ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES; SUPPLYING ELECTRIC POWER FOR AUXILIARY EQUIPMENT OF ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES; ELECTRODYNAMIC BRAKE SYSTEMS FOR VEHICLES IN GENERAL; MAGNETIC SUSPENSION OR LEVITATION FOR VEHICLES; MONITORING OPERATING VARIABLES OF ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES; ELECTRIC SAFETY DEVICES FOR ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES
    • B60L13/00—Electric propulsion for monorail vehicles, suspension vehicles or rack railways; Magnetic suspension or levitation for vehicles
    • B60L13/04—Magnetic suspension or levitation for vehicles
    • B60L13/06—Means to sense or control vehicle position or attitude with respect to railway
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B60—VEHICLES IN GENERAL
    • B60L—PROPULSION OF ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES; SUPPLYING ELECTRIC POWER FOR AUXILIARY EQUIPMENT OF ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES; ELECTRODYNAMIC BRAKE SYSTEMS FOR VEHICLES IN GENERAL; MAGNETIC SUSPENSION OR LEVITATION FOR VEHICLES; MONITORING OPERATING VARIABLES OF ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES; ELECTRIC SAFETY DEVICES FOR ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES
    • B60L2200/00—Type of vehicles
    • B60L2200/26—Rail vehicles

Definitions

  • the invention relates to a distance sensor arrangement for a magnet of the support magnet of a magnetic levitation train with a plurality of distance sensors, wherein each distance sensor has a loaded with an operating frequency distance measuring coil and is mounted in an installation space on the magnet.
  • a distance sensor arrangement of this type is used in the Transrapid TR08 magnetic levitation train.
  • the drive system of this maglev is shown schematically, has a non-illustrated maglev vehicle firmly connected support magnet 1 three magnets 2, 3 and 4, below a partially illustrated long stator 5 at a predetermined distance from about 10 mm in the movement of the maglev vehicle relative to the long stator 5 are held.
  • the distance of the support magnet 1 from the long stator 5 is kept constant by a magnetic control unit, not shown in the figure 1, which is acted upon on the input side with output variables of distance sensors.
  • each of the Magne ⁇ th 2 to 4 of the supporting magnet 1 each with a pair of distance sensors Sl, S2 and S3, or S4.
  • each of these distance sensors Sl to S12 detects the distance between the magnets 2, 3 and 4 on the one hand and the long stator 5 on the other hand according to the inductive measuring principle.
  • each of the distance sensors Sl to S12 has, in the region of its surface, a coil which can not be seen in FIG. 1 and which has a certain voltage Frequency, z. B. 1 MHz, is applied.
  • the impedance of each coil of the distance sensors Sl to S12 is dependent on the distance of the coil to the long stator 5. By measuring the impedance thus results in a measured variable corresponding to the distance of the respective distance sensor from the long stator 5.
  • the impedance measurements are fed to the magnetic control unit, which then ensure by a corresponding excitation of the magnets 2 to 4 that the support magnet 1 maintains a constant distance from the long stator 5 while driving.
  • FIG. 1 further shows schwebebahn are disposed relatively close together in the known magnetic ⁇ two distance sensors, so that any influence of the coil of a distance sensor by the field of the coil of the neighboring distance sensor can not be excluded.
  • the distance sensors are respectively. their coils operated with voltages of different frequencies, wherein the distance of the frequencies is chosen so large that the frequencies of entste ⁇ ing beats are relatively large and therefore can be easily separated from the Nutz ⁇ signal with a low-pass at the output of the distance sensor.
  • the distance sensors Sl, S5 and S 9 are operated at the same operating frequency; The same applies to the distance sensors S2, advertising depending ⁇ but acted upon by one of the operating frequency of the distance sensors Sl, S5 and S9 different operating frequency S 6 and the SIO the. In a corresponding manner, the other distance sensors are operated.
  • the geometric distance between two Ab ⁇ sensors of the same frequency thus corresponds exactly to the length of a magnet 2, 3 and 4. This distance is sufficient In order to rule out mutual interference of the distance sensors as far as possible, since the field of the coils of the distance sensors decreases sharply with increasing distance.
  • the invention has for its object to design a Abstandssen ⁇ sor arrangement of the type specified in such a way that it reliably delivers correct distance measurements.
  • each distance sensor connected to a programmable ⁇ ble block for operating frequency generation, and each distance sensor includes a location information interrogator for querying a installation space individual location information providing device in the installation space and the location information interrogator is connected to the programmable module on the input side.
  • a significant advantage of the distance sensor arrangement according to the invention is that by using uniformly constructed sensors and the installation of individually self-operating ⁇ set operating frequencies mutual interference the distance sensors are avoided from the outset, which leads to reliable readings.
  • each distance sensor is of identical construction and can be readily placed in the installation space of the magnet, because its respective operating frequency is determined by the location information providing device and the position information device interacting therewith. Interrogator is determined after installation. Mutual interference of the distance sensors can not occur because the operating frequencies are set via the programmable device via the location information Abgrage worn accordingly.
  • the programmable component for operating frequency generation can be designed in different ways.
  • the programmable component is an FPGA (Field Programmable Gate Array), because such an integrated, programmable logic circuit of the design is small and inexpensive.
  • the distance sensor arrangement according to the invention can also be designed differently with regard to the configuration of the location information providing device and the location information interrogation device.
  • the location information providing device contains in the installation space of the magnet a plurality of passive components in an installation space-individual spatial arrangement to which in the mounted state of the distance sensor. sinformations interrogator lie opposite. In this case, namely only passive components need to be provided in the magnet, which manage without any power supply.
  • the interrogation elements are sense coils and the passive components are metallic or insulating reaction surfaces.
  • This embodiment namely offers the advantageous possibility particularly easy to design the location information retrieval means, when an electrical contact member to a pole of an auxiliary voltage source and at least one white ⁇ teres electrical contact element is connected via a resistor to the other pole of the auxiliary voltage source and when the said one electrical Contact element opposite lying contact part is electrically connected to the other electrical contact element opposite contact part is electrically connected and the at least one further electrical con ⁇ tact element is connected to the programmable module.
  • an additional location information providing device is associated with a plurality of additional passive components in a matching installation space individual spatial arrangement, which are in the mounted state of the distance sensor additional ⁇ Liche query elements of an additional location information interrogation device, and the location information interrogation devices are connected on the input side via a computing module to the programmable component.
  • Interrogation device are opposite, and the Ortsinformati- ons query devices output side are connected to a respective computing block, the computing blocks mit- are connected to each other and each release an enable signal to the otherwise locked, programmable device.
  • the distance sensor arrangement is when the spot sinformations providing means in the installation space of the magnet an additional Ortsinformations- providing means with a plurality of additional passive components in matching installation space of individual spatial arrangement is assigned, which in the mounted state of the distance sensor additional query elements of an additional location information interrogator are opposite, and the location information interrogators are connected on the output side to a telegram generator of the distance sensor for transmitting the location information to a magnetic control unit of the support magnet.
  • the Abstandsmes ⁇ can be sung dispensed at a distance sensor to a separate analysis because the Spacer measured size and the location information directly to the solenoid control unit ⁇ the supporting magnet are given.
  • the distance sensor arrangement in which in each case two pairs of distance sensors on a magnet with control of a respective pair of a magnetic control unit, the location information interrogators are connected to a telegram generator of the respective distance sensor and the solenoid control unit is designed so that a check the plausibility of the übertra ⁇ genes location information in it.
  • the installation space is in the inventive proximity sensor assembly in a mounting strip, the ne along the magnet ⁇ ben protruding pole heads of the magnet is attached.
  • the fastening strip is provided at both ends with detection elements in a different arrangement or configuration, and if the detection elements are connected to a detection circuit at at least one end of the fastening strip, then the reliability of the distance information output by the distance sensor arrangement according to the invention is even greater elevated .
  • the distance sensor is a local sinusoidal sensor. Contains interrogation device for querying an installation space-specific location information providing device in the installation space.
  • Query elements of the distance sensor according to the invention can be designed differently, as the claims 16 to 20 can be seen.
  • FIG. 2 schematically shows one half of a magnet of a support magnet in a side view
  • Figure 3 shows an embodiment of a location information providing device and a location information interrogator and in FIG. 4 shows an arrangement for evaluating the location information obtained by means of two location information provision devices assigned to a distance sensor.
  • a magnet 20 which may correspond at ⁇ play the magnet 2 according to Figure 1, with a plurality of main poles 21 and provided with a end pole 22nd
  • Each of the main poles 21 has a pole head 23 which transitions downward in a manner not shown into a narrower leg, on which magnet windings 24 are wound.
  • a continuous magnetic back 25th is below the legs of the main poles 21 and. the magnet windings 24 .
  • fastening strip 26 which may consist of titanium.
  • This fastening strip 26 represents the installation space for distance sensors 27 and 28, which in the example correspond in their spatial arrangement to the distance sensors S3 and S4 according to FIG.
  • Each of the distance sensors 27 resp. 28 is equipped with a location information retrieval device 30 as shown in FIG.
  • the location information interrogator 30 is located in the installation space 31 of the magnet 20 opposite a location information providing device 32.
  • the location information providing device 32 is configured individually for each room, in that it is accommodated with electrical contact parts 33 and 34 in an arrangement assigned to the respective installation space; In the illustrated embodiment, only two electrical contact parts 33 and 34 are at a relatively large distance zuein- arranged other and connected via an electrical connection 35 with ⁇ each other.
  • the location information retrieval device 30 includes contact parts 36, 37 and 38 in such an arrangement that the contact parts 36 and 38 oppose the contact elements 33 and 34 in the location information providing device 32.
  • a pole 39 of a Radiosquel- Ie 40 is connected in the location information interrogator 30.
  • the other pole 41 of the operating voltage ⁇ source 40 is connected to ground on the one hand and on the other hand through two resistors 42 and 43 electrically connected to the contact parts 37 and 38th
  • Each of the contact parts 37 and 38 is connected to an output 44 and 45 of the location information interrogator 30. These outputs 44 and 45 are connected to a not shown in the figure 3 programmable device for operating frequency generation.
  • the non-illustrated programmable device thus generates a voltage with a certain operating frequency, which is applied to a distance measuring coil, also not shown, in the sensor.
  • the reliability of the distance measurement can be further increased by the fact that for each distance sensor the location information providing device and the location information
  • FIG. 4 shows that a distance sensor, not shown here, has a first location information providing device 50a and, to a certain extent, parallel to this, another location information device.
  • Provisioning device 50b are assigned; Both location information providing devices 50a and 50b can each be designed as shown in FIG. 3 in the form of the device 32. Means of a respective Ortsinformati ⁇ ons interrogator 51a respectively. 51b, for example entspre ⁇ accordingly the location information inquiry means 30 according to Figure 3, location information signals OSa and OSb be generated, both of which are supplied in common to each of a Micro-Controller 52a and 52b.
  • This Micro-Controller 52a and 52b verglei ⁇ chen its result via channels 53 and 54 with one another and passed to the not shown programmable devices each provide a signal Sa and Sb from, if they have determined a proper location information.
  • S3, S4 controls and thus is able to detect a certain combination of location information of the two pairs and to check for correctness.

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Abstract

Die Erfindung bezieht sich auf eine Abstandssensor-Anordnung für einen Magneten des Tragmagneten einer Magnetschwebebahn mit mehreren Abstandssensoren, wobei jeder Abstandssensor eine mit einer Betriebsfrequenz beaufschlagte Abstandsmessspule aufweist und in einem Einbauraum an dem Magneten anbringbar ist. Um mit einer solchen Abstandssensor-Anordnung zuverlässig Abstandsmesswerte zu gewinnen, ist erfindungsgemäß die Abstandsmessspule jedes Abstandssensors (S1 bis S12) an einen programmierbaren Baustein zur Betriebsfrequenzerzeugung angeschlossen. Der Abstandssensor (S1 bis S12) enthält eine Ortsinformations-Abfrageeinrichtung (30) zur Abfrage einer einbauraumindividuellen Ortsinformations-Bereitstelleinrichtung (32) in dem Einbauraum (31). Die Ortsinformations-Abfrageeinrichtung (30) ist mit dem programmierbaren Baustein eingangseitig verbunden.

Description

Beschreibung
Abstandssensor-Anordnung für einen Magneten des Tragmagneten einer Magnetschwebebahn
Die Erfindung betrifft eine Abstandssensor-Anordnung für einen Magneten des Tragmagneten einer Magnetschwebebahn mit mehreren Abstandssensoren, wobei jeder Abstandssensor eine mit einer Betriebsfrequenz beaufschlagte Abstandsmessspule aufweist und in einem Einbauraum an dem Magneten anbringbar ist .
Eine Abstandssensor-Anordnung dieser Art wird bei der Magnetschwebebahn Transrapid TR08 benutzt . Wie die Figur 1 zeigt , in der das Antriebssystem dieser Magnetschwebebahn schematisch dargestellt ist , weist ein mit dem nicht dargestellten Magnetschwebebahn-Fahrzeug fest verbundener Tragmagnet 1 drei Magnete 2 , 3 und 4 auf, die unterhalb eines ausschnittsweise dargestellten Langstators 5 in einem vorgegebenen Abstand von etwa 10 mm bei der Bewegung des Magnetschwebebahn-Fahrzeuges relativ zu dem Langstator 5 gehalten werden . Der Abstand des Tragmagneten 1 vom Langstator 5 wird durch eine in der Figur 1 nicht dargestellte Magnetregeleinheit konstant gehalten, die eingangsseitig mit Ausgangsgrößen von Abstandssensoren beaufschlagt ist . Wie die Figur 1 zeigt , ist jeder der Magne¬ ten 2 bis 4 des Tragmagneten 1 mit jeweils einem Paar von Abstandssensoren Sl , S2 sowie S3 , S4 bzw . S5 , S 6 und S7 , S8 sowie S 9, SlO und Sil , S12 versehen . Jeder dieser Abstandssensoren Sl bis S12 erfasst den Abstand zwischen den Magneten 2 , 3 und 4 einerseits und dem Langstator 5 andererseits nach dem induktiven Messprinzip . So besitzt jeder der Abstandssensoren Sl bis S12 im Bereich seiner Oberfläche eine in der Figur 1 nicht erkennbare Spule, die mit einer Spannung bestimmter Frequenz , z . B . 1 MHz , beaufschlagt wird . Die Impedanz jeder Spule der Abstandssensoren Sl bis S12 ist abhängig vom Abstand der Spule zu dem Langstator 5. Durch Messung der Impedanz ergibt sich somit eine Messgröße, die dem Abstand des jeweiligen Abstandssensors vom Langstator 5 entspricht . Die Impedanzmessgrößen werden der Magnetregeleinheit zugeführt , die dann durch eine entsprechende Anregung der Magneten 2 bis 4 dafür sorgen, dass der Tragmagnet 1 einen konstanten Abstand vom Langstator 5 während der Fahrt einhält .
Wie die Figur 1 ferner zeigt , sind bei der bekannten Magnet¬ schwebebahn jeweils zwei Abstandssensoren relativ dicht beieinander angeordnet , so dass eine Beeinflussung der Spule des einen Abstandssensors durch das Feld der Spule des benachbar- ten Abstandsensors nicht ausgeschlossen werden kann . Um Beeinträchtigungen des Messergebnisses des einzelnen Abstands¬ sensors und damit Beeinträchtigungen der Regelung des Abstandes des Tragmagneten 1 vom Langstator 5 auszuschließen, werden die Abstandssensoren bzw . ihre Spulen mit Spannungen ver- schiedener Frequenzen betrieben, wobei der Abstand der Frequenzen so groß gewählt ist , dass die Frequenzen von entste¬ henden Schwebungen relativ groß sind und daher mit einem Tiefpass am Ausgang des Abstandssensors problemlos vom Nutz¬ signal getrennt werden können . Deshalb sind bei dem erwähnten Magnetschwebebahnfahrzeug die Abstandssensoren Sl , S5 und S 9 mit übereinstimmender Betriebsfrequenz betrieben; Entsprechendes gilt für die Abstandssensoren S2 , S 6 und SlO , die je¬ doch mit einer von der Betriebsfrequenz der Abstandssensoren Sl , S5 und S 9 abweichenden Betriebsfrequenz beaufschlagt wer- den . In entsprechender Weise werden die übrigen Abstandssensoren betrieben . Der geometrische Abstand zwischen zwei Ab¬ standssensoren gleicher Frequenz entspricht damit genau der Länge eines Magneten 2 , 3 und 4. Dieser Abstand ist ausrei- chend, um eine gegenseitige Beeinflussung der Abstandssenso¬ ren weitestgehend auszuschließen, da das Feld der Spulen der Abstandssensoren mit zunehmendem Abstand stark abnimmt .
Aus den obigen Darlegungen ergibt sich, dass bei der bekannten Magnetschwebebahn die Abstandssensoren vier unterschiedliche Geräte darstellen, was zu einem erheblichen Mehraufwand in Fertigung, Logistik und Ersatzteilhaltung führt . Darüber hinaus besitzen die verschiedenen Abstandssensor-Typen glei- ches oder zumindest ähnliches Aussehen, wodurch die Notwen¬ digkeit besteht , die Abstandssensoren mit großer Sorgfalt auf den Magneten des Tragmagneten zu platzieren, um eine zuverlässige Funktionsweise zu erreichen .
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Abstandssen¬ sor-Anordnung der eingangs angegebenen Art so auszugestalten, dass sie zuverlässig richtige Abstandsmesswerte liefert .
Zur Lösung dieser Aufgabe ist bei einer Abstandssensor- Anordnung der eingangs angegebenen Art erfindungsgemäß die
Abstandsmessspule jedes Abstandssensors an einen programmier¬ baren Baustein zur Betriebsfrequenzerzeugung angeschlossen, und jeder Abstandssensor enthält eine Ortsinformations- Abfrageeinrichtung zur Abfrage einer einbauraumindividuellen Ortsinformations-Bereitstelleinrichtung in dem Einbauraum und die Ortsinformations-Abfrageeinrichtung ist mit dem programmierbaren Baustein eingangseitig verbunden .
Ein wesentlicher Vorteil der erfindungsgemäßen Abstandsensor- Anordnung besteht darin, dass durch die Verwendung einheitlich aufgebauter Sensoren und beim Einbau individuell selbst¬ tätig eingestellter Betriebsfrequenzen gegenseitige Störungen der Abstandsensoren von vornherein vermieden sind, was zu zuverlässigen Messwerten führt .
Ein weiterer wesentlicher Vorteil der erfindungsgemäßen Ab- standssensor-Anordnung besteht darin, dass bei ihr jeder Abstandssensor gleich ausgebildet ist und ohne Weiteres in dem Einbauraum des Magneten platziert werden kann, weil seine jeweilige Betriebsfrequenz durch die Ortsinformations- Bereitstelleinrichtung und die mit dieser zusammenwirkende Ortsinformations-Abfrageeinrichtung nach dem Einbau bestimmt ist . Gegenseitige Störungen der Abstandssensoren können nicht auftreten, weil die Betriebsfrequenzen über den programmierbaren Baustein über die Ortsinformations-Abgrageeinrichtung entsprechend eingestellt sind .
Bei der erfindungsgemäßen Abstandssensor-Anordnung kann der programmierbare Baustein zur Betriebsfrequenzerzeugung in unterschiedlicher Weise ausgebildet sein . Als besonders vor¬ teilhaft wird es jedoch erachtet , wenn der programmierbare Baustein ein FPGA (Field Programmable Gate Array) ist , weil ein solcher integrierter, programmierbarer Logikschaltkreis von der Bauform klein und kostengünstig ist .
Die erfindungsgemäße Abstandssensor-Anordnung kann auch be- züglich der Ausgestaltung der Ortsinformations- Bereitstelleinrichtung und der Ortsinformations- Abfrageeinrichtung unterschiedlich ausgebildet sein . Im Hinblick auf eine technisch einfache und damit wirtschaftlich günstige Lösung wird es jedoch als vorteilhaft angesehen, wenn die Ortsinformations-Bereitstelleinrichtung in dem Einbauraum des Magneten mehrere passive Bauelemente in einbau- raumindividueller räumlicher Anordnung enthält , denen im montierten Zustand des Abstandssensors Abfrageelemente der Ort- sinformations-Abfrageeinrichtung gegenüber liegen . In diesem Falle brauchen nämlich im Magneten nur passive Bauelemente vorgesehen werden, die ohne jegliche Stromversorgung auskommen .
Bei einer vorteilhaft einfachen Ausführung sowohl der Ortsin- formations-Bereitstelleinrichtung als auch der Ortsinformations-Abfrageeinrichtung sind die Abfrageelemente Abtastspulen und die passiven Bauelemente metallische oder isolierende Re- aktionsflachen .
Es ist aber auch möglich und unter Umständen zur Übertragungssicherheit besonders vorteilhaft , wenn die Abfrageele¬ mente optische Abfrageelemente und die passiven Bauelemente Reflektoren sind .
Eine weitere vorteilhafte Ausgestaltung der Abstandssensor- Anordnung wird darin gesehen, dass die Abfrageelemente Reed¬ kontakte oder Hallelemente und die passiven Bauelemente Per- manentmagnete sind .
Als besonders einfach wird eine Ausführung der erfindungsge¬ mäßen Abstandssensor-Anordnung angesehen, bei der die Abfrageelemente elektrische Kontaktelemente und die passiven Bau- elemente elektrische Kontaktteile sind .
Diese Ausgestaltung bietet nämlich die vorteilhafte Möglichkeit , die Ortsinformations-Abfrageeinrichtung besonders einfach auszugestalten, wenn ein elektrisches Kontaktelement an einen Pol einer Hilfsspannungsquelle und mindestens ein wei¬ teres elektrisches Kontaktelement über einen Widerstand an den anderen Pol der Hilfsspannungsquelle angeschlossen ist und wenn das dem einen elektrischen Kontaktelement gegenüber- liegende Kontaktteil elektrisch mit dem weiteren elektrischen Kontaktelement gegenüberliegenden Kontaktteil elektrisch verbunden ist und das mindestens eine weitere elektrische Kon¬ taktelement mit dem programmierbaren Baustein verbunden ist .
Da die einwandfreie Abstandsregelung bei einer Magnetschwebe¬ bahn von großer Bedeutung für eine zuverlässige Funktionswei¬ se ist und deshalb auch die Messgrößen mit den Abstandssenso¬ ren mit großer Zuverlässigkeit zu erfassen sind, wird es diesbezüglich als besonders vorteilhaft angesehen, wenn bei der erfindungsgemäßen Abstandssensor-Anordnung der Ortsinfor- mations-Bereitstelleinrichtung in dem Einbauraum des Magneten eine zusätzliche Ortsinformations-Bereitstelleinrichtung mit mehreren zusätzlichen passiven Bauelemente in übereinstimmen- der einbauraumindividueller räumlicher Anordnung zugeordnet ist , denen im montierten Zustand des Abstandssensors zusätz¬ liche Abfrageelemente einer zusätzlichen Ortsinformations- Abfrageeinrichtung gegenüber liegen, und die Ortsinformati- ons-Abfrageeinrichtungen über einen Rechenbaustein mit dem programmierbaren Baustein eingangsseitig verbunden sind .
Bei einer anderen vorteilhaften Ausführungsform der erfindungsgemäßen Abstandssensor-Anordnung mit besonders zuverlässiger Erfassung des Abstandes ist der Ortsinformations- Bereitstelleinrichtung in dem Einbauraum des Magneten eine zusätzliche Ortsinformations-Bereitstelleinrichtung mit mehreren zusätzlichen passiven Bauelemente in übereinstimmender einbauraumindividueller räumlicher Anordnung zugeordnet , denen im montierten Zustand des Abstandssensors zusätzliche Ab- frageelemente einer zusätzlichen Ortsinformations-
Abfrageeinrichtung gegenüber liegen, und die Ortsinformati- ons-Abfrageeinrichtungen ausgangsseitig sind an jeweils einen Rechenbaustein angeschlossen, wobei die Rechenbausteine mit- einander verbunden sind und jeweils ein Freigabesignal an den ansonsten gesperrten, programmierbaren Baustein abgeben .
Ebenfalls vorteilhaft in Bezug auf eine zuverlässige Erfas- sung des Abstandes mittels des Abstandssensors der erfin¬ dungsgemäßen Abstandssensor-Anordnung ist es , wenn der Ort- sinformations-Bereitstelleinrichtung in dem Einbauraum des Magneten eine zusätzliche Ortsinformations- Bereitstelleinrichtung mit mehreren zusätzlichen passiven Bauelemente in übereinstimmender einbauraumindividueller räumlicher Anordnung zugeordnet ist , denen im montierten Zustand des Abstandssensors zusätzliche Abfrageelemente einer zusätzlichen Ortsinformations-Abfrageeinrichtung gegenüber liegen, und die Ortsinformations-Abfrageeinrichtungen aus- gangsseitig an einen Telegramm-Erzeuger des Abstandssensors zur Übertragung der Ortsinformationen an eine Magnetregeleinheit des Tragmagneten angeschlossen sind . Bei dieser Ausführungsform kann auf eine separate Auswertung der Abstandsmes¬ sung im Abstandssensor verzichtet werden, weil die Abstand- messgröße und die Ortsinformation direkt an die Magnetregel¬ einheit des Tragmagneten gegeben werden .
In dieser Beziehung ebenfalls sehr vorteilhaft ist eine Aus¬ führungsform der erfindungsgemäßen Abstandssensor-Anordnung, bei der bei jeweils zwei Paaren von Abstandssensoren auf einem Magneten mit Ansteuerung jeweils eines Paares von einer Magnetregeleinheit die Ortsinformations-Abfrageeinrichtungen an einen Telegrammerzeuger des jeweiligen Abstandssensors angeschlossen sind und die Magnetregeleinheit so ausgebildet ist , dass in ihr eine Prüfung der Plausibilität der übertra¬ genen Ortsinformationen erfolgt . Ferner wird es als vorteilhaft angesehen, wenn sich bei der erfindungsgemäßen Abstandssensor-Anordnung der Einbauraum in einer Befestigungsleiste befindet , die längs des Magneten ne¬ ben überstehenden Polköpfen des Magneten angebracht ist .
Ist dann zusätzlich die Befestigungsleiste an ihren beiden Enden mit Erkennungselementen in unterschiedlicher Anordnung oder Ausgestaltung versehen und sind die Erkennungselemente an mindestens einem Ende der Befestigungsleiste mit einer Er- kennungsschaltung verbunden, dann ist damit die Zuverlässigkeit der von der erfindungsgemäßen Abstandssensor-Anordnung abgegebenen Abstandsinformationen noch weiter erhöht .
Zur Gewinnung zuverlässig richtiger Abstandsmesswerte ist es ferner vorteilhaft , wenn bei einem Abstandssensor für einen Magneten des Tragmagneten einer Magnetschwebebahn, der eine mit einer Betriebsfrequenz beaufschlagbare Abstandsmess- spule aufweist und in einem Einbauraum an dem Magneten anbringbar ist , erfindungsgemäß der Abstandssensor eine Ort- sinformations-Abfrageeinrichtung zur Abfrage einer einbau- raumindividuellen Ortsinformations-Bereitstelleinrichtung in dem Einbauraum enthält .
Abfrageelemente des erfindungsgemäßen Abstandssensors können unterschiedlich ausgebildet sein, wie die Ansprüche 16 bis 20 erkennen lassen .
Zur weiteren Erläuterung der Erfindung ist in
Figur 2 schematisch eine Hälfte eines Magneten eines Tragmag- neten in einer Seitenansicht gezeigt , in
Figur 3 ein Ausführungsbeispiel einer Ortsinformations- Bereitstelleinrichtung und einer Ortsinformations- Abfrageeinrichtung und in Figur 4 eine Anordnung zur Auswertung der mittels zweier einem Abstandssensor zugeordneter Ortsinformations- Bereitstelleinrichtungen gewonnener Ortsinformationen gezeigt .
Wie die Figur 2 erkennen lässt , ist ein Magnet 20 , der bei¬ spielsweise dem Magneten 2 nach Figur 1 entsprechen kann, mit mehreren Hauptpolen 21 und einem Endpol 22 versehen . Jeder der Hauptpole 21 weist einen Polkopf 23 auf, der nach unten in nicht dargestellter Weise in einen schmaleren Schenkel ü- bergeht , auf den Magnetwicklungen 24 gewickelt sind . Unterhalb der Schenkel der Hauptpole 21 bzw . der Magnetwicklungen 24 liegt ein durchgehender Magnetrücken 25.
Oben auf dem Magneten 20 verläuft neben den Polköpfen 23 eine Befestigungsleiste 26 , die aus Titan bestehen kann . Diese Be¬ festigungsleiste 26 stellt den Einbauraum für Abstandssenso¬ ren 27 und 28 dar, die in dem Beispiel in ihrer räumlichen Anordnung den Abstandssensoren S3 und S4 nach Figur 1 ent- sprechen .
Jeder der Abstandssensoren 27 bzw . 28 ist mit einer Ortsin- formations-Abfrageeinrichtung 30 ausgerüstet , wie sie in Figur 3 gezeigt ist . Der Ortsinformations-Abfrageeinrichtung 30 liegt im Einbauraum 31 des Magneten 20 eine Ortsinformations- Bereitstelleinrichtung 32 gegenüber .
Die Ortsinformations-Bereitstelleinrichtung 32 ist einbau- raumindividuell ausgestaltet , indem sie mit elektrischen Kon- taktteilen 33 und 34 in einer dem jeweiligen Einbauraum individuell zugeordneten Anordnung untergebracht sind; bei dem dargestellten Ausführungsbeispiel sind nur zwei elektrische Kontaktteile 33 und 34 in einem relativ großen Abstand zuein- ander angeordnet und über eine elektrische Verbindung 35 mit¬ einander verbunden .
Die Ortsinformations-Abfrageeinrichtung 30 enthält Kontakt- teile 36 , 37 und 38 in einer solchen Anordnung, dass die Kontaktteile 36 und 38 den Kontaktelementen 33 und 34 in der Ortsinformations-Bereitstelleinrichtung 32 gegenüberliegen . An das Kontaktteil 36 ist in der Ortsinformations- Abfrageeinrichtung 30 ein Pol 39 einer Betriebsspannungsquel- Ie 40 angeschlossen . Der andere Pol 41 der Betriebsspannungs¬ quelle 40 liegt an Masse einerseits und ist andererseits über zwei Widerstände 42 und 43 mit den Kontaktteilen 37 und 38 elektrisch verbunden . Jedes der Kontaktteile 37 und 38 ist mit jeweils einem Ausgang 44 und 45 der Ortsinformations- Abfrageeinrichtung 30 verbunden . Diese Ausgänge 44 und 45 sind an einen in der Figur 3 nicht dargestellten programmierbaren Baustein zur Betriebsfrequenzerzeugung angeschlossen . Im dargestellten Falle ergibt sich am Ausgang 44 ein Bit- Signal „0" und am Ausgang 45 ein Bitsignal „1" . Der nicht ge- zeigte programmierbare Baustein erzeugt damit eine Spannung mit einer bestimmten Betriebsfrequenz , mit der eine ebenfalls nicht dargestellte Abstandsmessspule im Sensor beaufschlagt wird .
Es ist verständlich, dass mit einer derartigen Abstandssensor-Anordnung insgesamt vier Abstandssensoren mit Spannung unterschiedlicher Betriebsfrequenz beaufschlagt werden können, weil zusätzlich zu den elektrischen Kontaktelementen 33 und 34 auch noch ein weiteres - hier nicht dargestelltes - drittes mittleres elektrisches Kontaktelement vorgesehen wer¬ den kann für den Einbauraum weiterer Abstandssensoren . Für den praktischen Betrieb einer Magnetschwebebahn derzeitiger Ausführung des Tragmagneten ist dies völlig ausreichend, weil dadurch sichergestellt werden kann, dass die auf jeweils einem der drei Magneten eines Tragmagneten angebrachten vier Abstandssensoren dadurch mit Sicherheit mit Spannungen unterschiedlicher Betriebsfrequenz beaufschlagt werden .
Die Zuverlässigkeit der Abstandsmessung kann noch dadurch erhöht werden, dass für jeden Abstandssensor die Ortsinformati- ons-Bereitstelleinrichtung und die Ortsinformations-
Abfrageeinrichtung doppelt ausgeführt wird, so dass dann von den Ortsinformations-Abfrageeinrichtungen jeweils paarweise Signale abgegeben werden . In Figur 4 ist gezeigt , dass einem, hier nicht dargestellten, Abstandssensor eine erste Ortsin- formations-Bereitstelleinrichtung 50a und gewissermaßen parallel dazu eine weitere Ortsinformations-
Bereitstelleinrichtung 50b zugeordnet sind; beide Ortsinfor- mations-Bereitstelleinrichtungen 50a und 50b können jeweils so ausgeführt sein, wie es in der Figur 3 in Form der Ein- richtung 32 gezeigt ist . Mittels jeweils einer Ortsinformati¬ ons-Abfrageeinrichtung 51a bzw . 51b, beispielsweise entspre¬ chend der Ortsinformations-Abfrageeinrichtung 30 entsprechend Figur 3 , werden Ortsinformationssignale OSa und OSb erzeugt , die beide gemeinsam jeweils einem Micro-Controler 52a und 52b zugeführt werden . Diese Micro-Controler 52a und 52b verglei¬ chen ihr Ergebnis über Kanäle 53 und 54 miteinander und geben an den hier nicht dargestellten programmierbaren Bausteinen jeweils ein Signal Sa und Sb ab, wenn sie eine einwandfreie Ortsinformation ermittelt haben . Erst , wenn beide Signale Sa und Sb am programmierbaren Baustein vorliegt , wird von diesem eine Spannung mit der Betriebsfrequenz erzeugt , wie sie dem jeweiligen Abstandssensor zugeteilt ist . Es ist aber auch möglich, die Zuverlässigkeit der erfindungs¬ gemäßen Abstandssensor-Anordnung dadurch zu erhöhen, dass dem vom Abstandssensor üblicherweise erzeugten Telegramm zur Information einer Magnetregeleinheit als Information über den jeweils gemessenen Abstand auch eine Information über die Betriebsfrequenz der Abstandsmessspule übertragen wird . Wurde die Ortsinformation mittels zweier Ortsinformations- Bereitstelleinrichtungen und zweier Ortsinformations- Abfrageeinrichtungen gewonnen, dann werden die Informationen in der Magnetregeleinheit auf Gleichheit überprüft . Im Ver¬ gleich zu der Ausführungsform nach Figur 4 kann dann auf besondere Micro-Controler verzichtet werden .
Andererseits ist es auch möglich, den richtigen Einbau eines Abstandssensors und die Arbeitsweise der Ortsinformations- Bereitstellungseinrichtung und seiner Ortsinformations- Abfrageeinrichtung dadurch zu überprüfen, dass die entsprechenden Ortsinformationen von zwei benachbarten Abstandssensoren in der Magnetregeleinheit überprüft werden, weil eine Magnetregeleinheit immer entweder die Sensoren Sl , S2 oder
S3 , S4 (vgl . Figur 1 ) steuert und somit in der Lage ist , eine bestimmte Kombination von Ortsinformationen der beiden Paare zu erfassen und auf Richtigkeit zu überprüfen .

Claims

Patentansprüche
1. Abstandssensor-Anordnung für einen Magneten (2 , 3 , 4 ) des Tragmagneten ( 1 ) einer Magnetschwebebahn mit mehreren Ab- Standssensoren ( Sl bis S4 ; S5 bis S8 ; S 9 bis S12 ) , wobei jeder Abstandssensor ( Sl bis S12 )
• eine mit einer Betriebsfrequenz beaufschlagte Abstands- messspule aufweist und
• in einem Einbauraum ( 31 ) an dem Magneten (2 bis 4 ) anbringbar ist , d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t , dass
• die Abstandsmessspule jedes Abstandssensors ( Sl bis S12 ) an einen programmierbaren Baustein zur Betriebsfrequenzerzeugung angeschlossen ist , • jeder Abstandssensor ( Sl bis S12 ) eine Ortsinformations- Abfrageeinrichtung ( 30 ) zur Abfrage einer einbauraumin- dividuellen Ortsinformations-Bereitstelleinrichtung ( 32 ) in dem Einbauraum ( 31 ) enthält und
• die Ortsinformations-Abfrageeinrichtung ( 30 ) mit dem programmierbaren Baustein eingangseitig verbunden ist .
2. Abstandssensor-Anordnung nach Anspruch 1, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t , dass
• der programmierbare Baustein ein FPGA (Field Program- mable Gate Array) ist .
3. Abstandssensor-Anordnung mit einem Sensor nach Anspruch 1 oder 2 , d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t , dass • die Ortsinf ormations-Bereitstelleinrichtung (32) in dem
Einbauraum ( 31 ) des Magneten mehrere passive Bauelemente (33 , 34 ) in einbauraumindividueller räumlicher Anordnung enthält , denen im montierten Zustand des Abstandssensors (Sl bis S12 ) Abfrageelemente ( 36 bis 38 ) der Ortsinfor- mations-Abfrageeinrichtung ( 30 ) gegenüber liegen .
4. Abstandssensor-Anordnung nach Anspruch 3 , d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t , dass
• die Abfrageelemente Abtastspulen sind und die passiven Bauelemente metallische oder isolierende Reaktionsflä¬ chen sind .
5. Abstandssensor-Anordnung nach Anspruch 3, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t , dass
• die Abfrageelemente optische Abfrageelemente und die passiven Bauelemente Reflektoren sind .
6. Abstandssensor-Anordnung nach Anspruch 3, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t , dass
• die Abfrageelemente Reedkontakte oder Hallelemente und die passiven Bauelemente Permanentmagnete sind .
7. Abstandssensor-Anordnung nach Anspruch 3, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t , dass
• die Abfrageelemente elektrische Kontaktelemente ( 36 bis 38 ) und die passiven Bauelemente elektrische Kontakttei- Ie ( 35 , 34 ) sind .
8. Abstandssensor-Anordnung nach Anspruch 7, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t , dass
• ein elektrisches Kontaktelement ( 36 ) an einen Pol ( 39) einer Hilfsspannungsquelle ( 40 ) und mindestens ein wei¬ teres elektrisches Kontaktelement ( 37 , 38 ) über einen Wi¬ derstand ( 42 , 43 ) an den anderen Pol ( 41 ) der Hilfsspannungsquelle ( 40 ) angeschlossen ist , • das dem einen elektrischen Kontaktelement ( 36 ) gegenü¬ berliegende Kontaktteil ( 33 ) elektrisch mit dem dem wei¬ teren elektrischen Kontaktelement ( 38 ) gegenüberliegenden Kontaktteil ( 34 ) elektrisch verbunden ist und • das mindestens eine weitere elektrische Kontaktelement (38 ) mit dem programmierbaren Baustein verbunden ist .
9. Abstandssensor-Anordnung nach einem der vorangehenden Ansprüche, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t , dass
• der Ortsinformations-Bereitstelleinrichtung in dem Einbauraum des Magneten eine zusätzliche Ortsinformations- Bereitstellungseinrichtung mit mehreren zusätzlichen passiven Bauelemente in übereinstimmender einbauraumin- dividueller räumlicher Anordnung zugeordnet ist , denen im montierten Zustand des Abstandssensors zusätzliche Abfrageelemente einer zusätzlichen Ortsinformations- Abfrageeinrichtung gegenüber liegen, und
• die Ortsinformations-Abfrageeinrichtungen über einen Re- chenbaustein mit dem programmierbaren Baustein eingangs- seitig verbunden sind .
10. Abstandssensor-Anordnung nach einem der Ansprüche 1 bis 8 , d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t , dass
• der Ortsinformations-Bereitstelleinrichtung ( 50a) in dem Einbauraum des Magneten eine zusätzliche Ortsinformati- ons-Bereitstellungseinrichtung ( 50b) mit mehreren zusätzlichen passiven Bauelemente in übereinstimmender einbauraumindividueller räumlicher Anordnung zugeordnet ist , denen im montierten Zustand des Abstandssensors zu¬ sätzliche Abfrageelemente einer zusätzlichen Ortsinfor- mations-Abfrageeinrichtung ( 51b) gegenüber liegen, und • die Ortsinformations-Abfrageeinrichtungen ( 51a, 51b) ausgangsseitig an jeweils einen Rechenbaustein ( 52a, 52b) angeschlossen sind, wobei die Rechenbausteine ( 52a, 52b) miteinander verbunden sind und jeweils ein Freiga¬ besignal ( Sa, Sb) an den ansonsten gesperrten, programmierbaren Baustein abgeben .
11. Abstandssensor-Anordnung nach einem der Ansprüche 1 bis
' t d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t , dass
• der Ortsinformations-Bereitstelleinrichtung in dem Einbauraum des Magneten eine zusätzliche Ortsinformations- Bereitstellungseinrichtung mit mehreren zusätzlichen passiven Bauelemente in übereinstimmender einbauraumin- dividueller räumlicher Anordnung zugeordnet ist , denen im montierten Zustand des Abstandssensors zusätzliche Abfrageelemente einer zusätzlichen Ortsinformations- Abfrageeinrichtung gegenüber liegen, und
• die Ortsinformations-Abfrageeinrichtungen ausgangsseitig an einen Telegramm-Erzeuger des Abstandssensors zur Ü- bertragung der Ortsinformationen an eine Magnetregeleinheit des Tragmagneten angeschlossen sind .
12. Abstandssensor-Anordnung nach einem der Ansprüche 1 bis 8 , d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t , dass
• bei jeweils zwei Paaren von Abstandssensoren auf einem Magneten mit Ansteuerung jeweils eines Paares von einer Magnetregeleinheit die Ortsinformations- Abfrageeinrichtungen an einen Telegrammerzeuger des jeweiligen Abstandssensors angeschlossen sind und • die Magnetregeleinheit so ausgebildet ist , dass in ihr eine Prüfung der Plausibilität der übertragenen Ortsinformationen erfolgt .
13. Abstandssensor-Anordnung nach einem der vorangehenden Ansprüche, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t , dass
• sich der Einbauraum in einer Befestigungsleiste (26 ) be¬ findet , die längs des Magneten (20 ) neben überstehenden Polköpfen (20 ) des Magneten angebracht ist .
14. Abstandssensor-Anordnung nach Anspruch 13, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t , dass
• die Befestigungsleiste an ihren beiden Enden mit Erken- nungselementen in unterschiedlicher Anordnung oder Ausgestaltung versehen ist und
• die Erkennungselemente an mindestens einem Ende der Be¬ festigungsleiste mit einer Erkennungsschaltung verbunden sind .
15. Abstandssensor für einen Magneten (2 , 3 , 4 ) des Tragmagneten ( 1 ) einer Magnetschwebebahn, der
• eine mit einer Betriebsfrequenz beaufschlagbare Ab- standsmessspule aufweist und • in einem Einbauraum ( 31 ) an dem Magneten (2 bis 4 ) anbringbar ist, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t , dass
• der Abstandssensor ( Sl bis S12 ) eine Ortsinformations- Abfrageeinrichtung ( 30 ) zur Abfrage einer einbauraumin- dividuellen Ortsinformations-Bereitstelleinrichtung in dem Einbauraum ( 31 ) enthält .
16. Abstandssensor nach Anspruch 15, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t , dass
• Abfrageelemente der Ortsinformations-Abfrageeinrichtung Abtastspulen sind .
17. Abstandssensor nach Anspruch 15, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t , dass
• Abfrageelemente der Ortsinformations-Abfrageeinrichtung optische Abfrageelemente sind .
18. Abstandssensor nach Anspruch 15, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t , dass
• Abfrageelemente der Ortsinformations-Abfrageeinrichtung Reedkontakte sind .
19. Abstandssensor nach Anspruch 15, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t , dass
• Abfrageelemente der Ortsinformations-Abfrageeinrichtung elektrische Kontaktelemente ( 36 bis 38 ) sind .
20. Abstandssensor nach Anspruch 19, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t , dass
• ein elektrisches Kontaktelement ( 36 ) an einen Pol ( 39) einer Hilfsspannungsquelle ( 40 ) und mindestens ein weiteres elektrisches Kontaktelement ( 37 , 38 ) über einen Widerstand
( 42 , 43 ) an den anderen Pol ( 41 ) der Hilfsspannungsquelle ( 40 ) angeschlossen ist .
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