EP2448803A2 - Einrichtung zum detektieren eines mittels eines magnetischen gleichfeldes übertragenen informations-signals - Google Patents

Einrichtung zum detektieren eines mittels eines magnetischen gleichfeldes übertragenen informations-signals

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EP2448803A2
EP2448803A2 EP10723620A EP10723620A EP2448803A2 EP 2448803 A2 EP2448803 A2 EP 2448803A2 EP 10723620 A EP10723620 A EP 10723620A EP 10723620 A EP10723620 A EP 10723620A EP 2448803 A2 EP2448803 A2 EP 2448803A2
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EP
European Patent Office
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magnetic
magnetic field
sensor
magnetic circuit
signal
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EP10723620A
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Frank Gertler
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Siemens AG
Original Assignee
Siemens AG
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Publication date
Application filed by Siemens AG filed Critical Siemens AG
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    • B61L—GUIDING RAILWAY TRAFFIC; ENSURING THE SAFETY OF RAILWAY TRAFFIC
    • B61L3/00—Devices along the route for controlling devices on the vehicle or train, e.g. to release brake or to operate a warning signal
    • B61L3/02—Devices along the route for controlling devices on the vehicle or train, e.g. to release brake or to operate a warning signal at selected places along the route, e.g. intermittent control simultaneous mechanical and electrical control
    • B61L3/08—Devices along the route for controlling devices on the vehicle or train, e.g. to release brake or to operate a warning signal at selected places along the route, e.g. intermittent control simultaneous mechanical and electrical control controlling electrically
    • B61L3/12—Devices along the route for controlling devices on the vehicle or train, e.g. to release brake or to operate a warning signal at selected places along the route, e.g. intermittent control simultaneous mechanical and electrical control controlling electrically using magnetic or electrostatic induction; using radio waves
    • B61L3/121—Devices along the route for controlling devices on the vehicle or train, e.g. to release brake or to operate a warning signal at selected places along the route, e.g. intermittent control simultaneous mechanical and electrical control controlling electrically using magnetic or electrostatic induction; using radio waves using magnetic induction
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
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    • B61L2003/122—German standard for inductive train protection, called "Induktive Zugsicherung"[INDUSI]

Definitions

  • the present invention relates to a device, in particular receiving device of a system for magnetic train control, for detecting an information signal transmitted by means of a direct magnetic field.
  • Such a device is known in the form of a receiving device of a system for magnetic train control from the company publication of Siemens AG "Magnetician Switzerlandbeein pressung", Order No. A25090-A542-A101-3.
  • the magnetic train control usually serves to transmit a binary information signal from a track of the rail or track-bound traffic to a vehicle.
  • a directional magnetic DC field is used for the transmission.
  • the magnetic train control can be used for example for the automatic delivery of commands to the vehicle, for example, to switch the driving voltage or as part of a braking and alertness control.
  • the main application of magnetic train control is the use as a driving lock for the emergency braking of rail vehicles on signals that stop them.
  • a switchable track magnet generates a DC magnetic field at stop signals.
  • the rail vehicle carries under the vehicle floor a receiving device which detects the applied, carrying the information signal or representing magnetic field of the track magnet and then generates a message or causes an action.
  • the receiving device of a system for the control of magnetic trains in the customary application for emergency braking of rail vehicles to stop signals bears security requirements, so that a, in particular unrecognized, failure of the receiving device is necessarily avoided.
  • the electromechanical relays which have been tried and tested over many years are usually used in the reception equipment used hitherto, the manageable error images of which exclude complex failure patterns and whose reliability is classified as adequate for daily use as a driving lock.
  • the known receiving devices constructed in this way have the disadvantage that their safety level can not be detected in theoretical form, so that they can only be classified as “proven in use.” It should be noted, however, that the mechanical components in the known As a result, today's customer requirements for the safety of receiving devices of the magnetic train control can often not be sufficiently fulfilled.
  • the present invention has for its object to provide a mechanically particularly robust and highest safety requirements sufficient device for detecting an information signal transmitted by means of a magnetic DC field.
  • This object is achieved by a device, in particular receiving device of a system for magnetic train control, for detecting an information signal transmitted by means of a magnetic dc field, wherein the device at least one magnetic field Has sensor for detecting the information signal and is designed to generate a magnetic test field and for independent verification of the operability of the at least one magnetic field sensor based on the generated magnetic test field.
  • the device according to the invention is advantageous because it allows the use of a magnetic field sensor for detecting the information signal.
  • such sensors are referred to as magnetic field sensors whose mode of operation is based on an effect of the magnetic field to be detected on hard or soft magnetic materials or other solids, such as resistance layers or, in particular, semiconductors. Examples include Hall sensors or GMR (Giant Magneto-Resistive), AMR (Anisotropy Magneto-Resistive), MDR (Magnetic Dependent Resistor) or Wiegand sensors.
  • GMR Hall sensors
  • AMR Adisotropy Magneto-Resistive
  • MDR Magnetic Dependent Resistor
  • Wiegand sensors With regard to use in safety-critical components, however, corresponding magnetic field sensors generally have the disadvantage that they do not give off any signal voltages both in the absence of a magnetic constant field and in the case of defects.
  • the device according to the invention is for generating a magnetic test field and independently checking the functionality of the at least one magnetic field sensor formed on the basis of the generated magnetic test field. This offers the advantage that the device is independent, i. without any interaction with an external component, such as a
  • Track magnet would be required, it can check whether the at least one magnetic field sensor, and possibly also used for signal processing, the at least one magnetic field sensor downstream electronic components are functional. This makes it possible for the device in the case of failure of the magnetic field sensor or one of the magnetic field sensors to initiate necessary measures.
  • a measure can on the one hand consist in the output of an error message or an alarm signal or also in that, for example, in the case of a device in the form of a receiving device of a system for magnetic train control as a precautionary emergency braking or a driving lock is triggered.
  • the device according to the invention is designed such that the device for detecting the magnetic flux caused by the magnetic DC field comprises a magnetic circuit.
  • the magnetic circuit which preferably consists of soft magnetic material, a concentration or bundling of the magnetic field lines is achieved.
  • the detection of the information signal by the at least one magnetic field sensor is thus improved. If the magnetic circuit consists of soft magnetic material, an influencing of the at least one magnetic field sensor by the magnetic circuit in the case of the absence of an information signal is also avoided.
  • the inventive device is designed such that the magnetic circuit is formed such that the detected magnetic flux is divided into at least two partial magnetic fluxes, so that a first part of the magnetic circuit of a first magnetic partial flux and a second part of Magnetic circuit is penetrated by a second magnetic partial flux.
  • the device according to the invention is developed in such a way that the device for generating the magnetic test field has at least one first test coil for feeding in it. a first magnetic test flux in the first part of the magnetic circuit, at least a second test coil for feeding a second magnetic beauzieres in the second part of the magnetic circuit and a signal generator for loading the fürspulen with an electric current.
  • the geometry of the magnetic circuit allows the division of the magnetic information flow into two parallel partial flows, whereby an annular overlay with the magnetic scholarflüssen is made possible.
  • the feeding of the test fluxes into the magnetic circuit takes place in such a way that obstruction of the useful signal processing is avoided.
  • the magnetic test field is advantageously already generated at the very beginning of the processing chain by means of the magnetic test flows, so that failures of subsequent components, in particular of the at least one magnetic field sensor, can be reliably detected.
  • the test coils are acted upon by the signal generator with a time-varying electric current. This offers the advantage that when checking the functionality of the at least one magnetic field sensor, not only the amplitude but also the frequency can be taken into account.
  • the test coils can be applied by the signal generator in principle, however, also with a constant electric current.
  • the device according to the invention can also be developed in such a way that the signal generator is designed to cyclically or continuously load the test coils with an electric current.
  • the functionality of the at least one magnetic field sensor and the evaluation electronics usually present during operation of the device can thus be permanently monitored by a cyclical or continuous measurement of the magnetic test field caused by the test fluxes.
  • the detection of a spontaneously occurring information signal, which causes a corresponding information flow in the magnetic circuit is hindered.
  • arrangements are conceivable in which only a magnetic field sensor is provided.
  • at least one first magnetic field sensor for generating a first sensor signal and in the region of the second part of the magnetic field is provided in the region of the first part of the magnetic circuit
  • Magnetic circuit provided at least a second magnetic field sensor for generating a second sensor signal.
  • This is advantageous because it allows a particularly simple processing of the sensor signals.
  • the security of the device is increased by the use of at least a first magnetic field sensor and at least one second magnetic field sensor in comparison to devices with only a magnetic field sensor in the rule.
  • the magnetic field sensors are arranged in air gaps of the magnetic circuit. This offers the advantage that the respective magnetic fluxes are selectively supplied to the respective magnetic field sensor so that the magnetic field sensors arranged in the air gaps of the magnetic circuit have a high sensitivity.
  • the device according to the invention is so pronounced that the at least one first magnetic field sensor is arranged in a first air gap of the first part of the magnetic circuit and the at least one second magnetic field sensor is arranged in a second air gap of the second part of the magnetic circuit.
  • the at least one first magnetic field sensor is preferably arranged in exactly one first air gap of the first part of the magnetic circuit
  • the at least one second magnetic field sensor is preferably arranged in exactly one air gap of the second part of the magnetic circuit.
  • both the first part of the magnetic circuit and the second part of the magnetic circuit have a plurality of air gaps and at least one respective magnetic field sensor is arranged in each of these air gaps.
  • two first magnetic field sensors are arranged in the first air gap of the first part of the magnetic circuit and two second magnetic field sensors are arranged in the second air gap of the second part of the magnetic circuit.
  • the magnetic field sensors can basically work according to different principles of action and be realized in various ways and ways.
  • the at least one first magnetic field sensor and the at least one second magnetic field sensor are each designed as a semiconductor sensor.
  • such sensors are referred to as semiconductor sensors, which are constructed essentially of semiconductors. Examples include Hall sensors or MDR sensors, which are also referred to as field plates.
  • Corresponding semiconductor sensors have the advantage that they have a small size, are often already available in the form of integrated circuits and are relatively reliable and inexpensive.
  • the at least one first magnetic field sensor and the at least one second magnetic field sensor are each designed as a Hall sensor. This is advantageous since Hall sensors have the aforementioned advantages of semiconductor sensors to a particularly high degree.
  • the device according to the invention can also be developed such that the device is designed such that the information signal is detected on the basis of a sum signal formed from the first sensor signal and the second sensor signal.
  • the device is designed in such a way that when there is no information signal, the sum signal caused by the magnetic test field is zero or substantially zero.
  • Such a compensation offers the advantage that an error detection of the magnetic test field as a DC magnetic field to be detected is particularly reliably avoided.
  • the device is preferably embodied such that the first magnetic partial flow and the second magnetic partial flow in the respective first or second magnetic field sensor cause signals of different polarity.
  • the device according to the invention can also be so pronounced that the device for independent checking of the functionality of the at least one first magnetic field sensor based on the first sensor signal and for independent verification of the operability of at least one second magnetic field sensor based on the second sensor Signal is formed.
  • the functionality of the semiconductor sensors is advantageously monitored separately for each of the semiconductor sensors. Dodges a - usually caused by the magnetic test field - Sensor signal in its frequency and / or amplitude from the expected value, the associated magnetic field sensor is thereby detected as failed and it can be initiated a safety-related reaction.
  • the device according to the invention can also be embodied such that in each case a first test coil is arranged on both sides of the first air gap in the region of the first part of the magnetic circuit and a second test coil is arranged on both sides of the second air gap in the region of the second part of the magnetic circuit.
  • This embodiment offers the advantage that this ensures to a particularly high degree that the magnetic test flux with the smallest possible scattering occurs annularly in the magnetic circuit. In this way, in particular, it is avoided that the magnetic test field occurs, or occurs more intensively, on pole plates which may be present for detecting the information signal, as a result of which masking or unintentional generation of an information flow could be effected.
  • Figure 1 in a plan view of a first embodiment of the inventive device
  • FIG. 2 shows a side view of a second embodiment of the device according to the invention.
  • FIG. 1 shows a top view of a first exemplary embodiment of the device according to the invention.
  • a device 10 for detecting an information signal transmitted by means of a direct magnetic field is shown.
  • the invention is applicable to any type of means for detecting an information signal transmitted by means of a DC magnetic field.
  • the device 10 is a receiving device of a system for magnetic train control.
  • Such a generation device 10 can also be referred to as a magnetic field antenna.
  • the device 10 a magnetic circuit 20 made of soft magnetic material.
  • the soft-magnetic material of the magnetic circuit 20 may be, for example, (soft) iron or steel.
  • a to be detected animal forming dc magnetic field causes an entering into the magnetic circuit 20 the magnetic flux ⁇ in f 0 •
  • the magnetic flux ⁇ in f o arranged from one below the apparatus 10 track magnet of the system to the magnetic train control system according to the illustration in Figure 1 substantially vertically upwards to the device 10 transmitted.
  • the magnetic circuit 20 is now designed such that the detected magnetic flux ⁇ inf0 is divided into at least two magnetic partial flows, so that a first part of the magnetic circuit 21 is a first magnetic partial flow ⁇ info i and a second part 22 of the magnetic circuit 20 is penetrated by a second magnetic partial flux ⁇ in f 0 2.
  • the device 10 furthermore has first test coils 30, 40 for feeding a first magnetic test flow into the first part 21 of the magnetic circuit 20, second test coils 50, 60 for feeding a second magnetic test flow into the second part 22 of the magnetic circuit 20 and a signal generator 70 for applying the test coils 30, 40, 50, 60 with an electric current.
  • the signal generator 70 is designed for cyclic or continuous loading of the test coils 30, 40, 50, 60 with an electric current.
  • the electric current is a time-variable current, ie an alternating current.
  • a switching over of the polarity of the electric current in FIG. 1 is indicated on the one hand with respect to the direction of the flowing electric current and on the other hand with respect to the direction of the total test flux ⁇ p formed overall by the first magnetic test flow and the second magnetic test flow.
  • At least one first magnetic field sensor 80 for generating a first sensor is located in the region of the first part 21 of the magnetic circuit 20 Signal Ui and in the region of the second part 22 of the magnetic circuit 20, at least one second magnetic field sensor 90 for generating a second sensor signal U2 provided.
  • the first magnetic field sensor 80 is arranged in a first air gap 100 of the first part 21 of the magnetic circuit 20 and the second magnetic field sensor 90 in a second air gap 110 of the second part 22 of the magnetic circuit 20.
  • the magnetic field sensors 80, 90 are semiconductor sensors in the form of Hall sensors.
  • the device 10 further has a summer 120 which forms a sum signal from the first sensor signal Ui and the second sensor signal U2.
  • the sensor signals Ui, U2 are used separately for checking the functionality of the first magnetic field sensor 80 and the second magnetic field sensor 90.
  • the device 10 monitoring devices 130, 140 which, in particular in the case of loading the test coils 30, 40, 50, 60 with an electric current check that the sensor signals Ui and U2 in terms of their frequency and / or amplitude with expected values to match. If unexpected deviations are detected, the associated magnetic field sensor 80 or 90 is detected as failed and a quiescent current contact 150 or 160 is opened.
  • a safety response of the device 10 is triggered, which may in particular be a driving lock or emergency brake of the rail vehicle in question.
  • a quiescent current contact 170 is opened by the summator 120 if the sum of the sensor signals Ui, U2 is above a threshold characterizing the presence of an information signal.
  • the sensor signals Ui, U 2 are supplied to the respective monitoring device 130 or 140 via capacitors 180 and 190, respectively. Due to the use of a time-varying current, which is fed by the signal generator 70, this results in a particularly reliable suppression of interference.
  • monitors 130 and 140 and the summer 120 may be preferably implemented as an integrated electronic component.
  • a microprocessor or a digital signal processor can be used.
  • the device shown in FIG. 1 also has the advantage that the sum of the sensor signals Ui and U2 of the two magnetic field sensors 80 and 90 caused by the test flow ⁇ p is zero or at least essentially zero at any time without additional information flow ⁇ mf o is zero.
  • the device described advantageously makes it possible to permanently monitor the magnetic field sensors 80, 90 and the subsequent evaluation electronics. This makes it possible to prove the resulting safety quality, for example, according to the known methods of the European Committee for Electrotechnical Standardization CENELEC, with the particular advantage that electromechanical components in the device 10 are not required.
  • the embodiment of the device 10 according to the invention according to FIG. 1 has the advantage that the division of the magnetic information mation flux ⁇ in f 0 into two parallel partial fluxes ⁇ irifo i, ⁇ mfo2 allows an annular superimposition with a magnetic test flux ⁇ p .
  • the geometry of the magnetic circuit 20 permits a connection-free construction of the pole plates feeding the information flow ⁇ in f o and the limbs of the magnetic circuit 20 acting as magnetic field concentrators.
  • the concatenation of test and information flow can thus be regarded as being captive.
  • the magnetic circuit 20 can advantageously be embodied in a particularly simple form, for example in the form of two stamped sheets.
  • the magnetic circuit 20 further allows the supply of the test signal or the test field without obstructing the useful signal processing. Due to the fact that the feeding of the test signal is carried out at the beginning of the processing chain, the possibility for data flow independent testing of the functionality of the magnetic field sensors 80, 90 in particular during operation of the device 10 is given.
  • the opposite arrangement of the magnetic field sensors 80 and 90 shown in FIG. 1 permits a particularly simple measurement of the generated magnetic test flux ⁇ p and a particularly simple reconstruction of the information flow ⁇ inf0 by forming the sum of the sensor signals Ui and U2 , This ensures that the test flow ⁇ p can at no time obscure or unintentionally cause an applied information flow ⁇ in f o .
  • the test coils 30, 40, 50, 60 are advantageously arranged so that the magnetic test flux ⁇ P occurs in the magnetic circuit 20 with the smallest possible scattering.
  • no test field occurs here on the lateral pole plates, so that an Covering or unwanted generation of an information flow ⁇ mfo is excluded.
  • FIG. 2 shows a side view of a second embodiment of the device according to the invention.
  • a particularly flat embodiment is shown in the device 10 according to the invention, are connected in the electronics and magnetic circuit to form a structural unit.
  • the device 10 has a printed circuit board 200, a spacer frame 210, a magnetic circuit or pole plates 220, a magnetic field sensor 230, coil carriers 240 and 250, electronic components 260 and a housing 270.
  • the electronic components 260 may be, for example, monitoring devices and summers corresponding to the illustration of FIG.
  • the basic functional structure of the device 10 may also correspond to that of FIG. 1, in which case concealed further components, such as further test coils and a further magnetic field sensor, are present in the representation of FIG.

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Abstract

Die Erfindung betrifft eine mechanisch besonders robuste sowie auch höchsten Sicherheitsanforderungen genügende Einrichtung (10), insbesondere Empfangs-Einrichtung eines Systems zur magnetischen Zugbeeinflussung, zum Detektieren eines mittels eines magnetischen Gleichfeldes übertragenen Informations-Signals, wobei die Einrichtung (10) erfindungsgemäß zumindest einen Magnetfeld-Sensor (80, 90) zum Detektieren des Informations-Signals aufweist und zur Erzeugung eines magnetischen Prüffeldes sowie zur eigenständigen Überprüfung der Funktionsfähigkeit des zumindest einen Magnetfeld-Sensors (80, 90) anhand des erzeugten magnetischen Prüffeldes ausgebildet ist.

Description

Beschreibung
Einrichtung zum Detektieren eines mittels eines magnetischen Gleichfeldes übertragenen Informations-Signals
Die vorliegende Erfindung betrifft eine Einrichtung, insbesondere Empfangs-Einrichtung eines Systems zur magnetischen Zugbeeinflussung, zum Detektieren eines mittels eines magnetischen Gleichfeldes übertragenen Informations-Signals.
Eine solche Einrichtung ist in Form einer Empfangs-Einrichtung eines Systems zur magnetischen Zugbeeinflussung aus der Firmenveröffentlichung der Siemens AG „Magnetische Zugbeeinflussung", Bestell-Nr. A25090-A542-A101-3 bekannt.
Generell dient die magnetische Zugbeeinflussung üblicherweise zur Übertragung eines binären Informations-Signals von einer Strecke des schienen- beziehungsweise spurgebundenen Verkehrs an ein Fahrzeug. Hierbei wird zur Übertragung ein gerichtetes magnetisches Gleichfeld eingesetzt. Die magnetische Zugbeeinflussung kann beispielsweise zur automatischen Abgabe von Kommandos an das Fahrzeug dienen, z.B. zum Umschalten der Fahrspannung oder im Rahmen einer Brems- und Wachsamkeitskontrolle. Verwendungsschwerpunkt der magnetischen Zugbeeinflus- sung ist jedoch der Einsatz als Fahrsperre zur Zwangsbremsung von Schienenfahrzeugen an Halt zeigenden Signalen. Hierzu erzeugt ein schaltbarer Gleismagnet an Halt zeigenden Signalen ein Gleichmagnetfeld. Das Schienenfahrzeug trägt unter dem Fahrzeugboden eine Empfangs-Einrichtung, die das anliegende, das Informations-Signal tragende beziehungsweise darstellende Magnetfeld des Gleismagneten erkennt und daraufhin eine Meldung erzeugt beziehungsweise eine Aktion veranlasst. Entsprechend den vorstehenden Ausführungen trägt die Empfangs-Einrichtung eines Systems zur magnetischen Zugbeeinflussung bei der gebräuchlichen Anwendung zur Zwangsbremsung von Schienenfahrzeugen an Halt zeigenden Signalen Sicher- heitsanforderungen, so dass ein, insbesondere unerkannter, Ausfall der Empfangs-Einrichtung unbedingt zu vermeiden ist. Um dies zu gewährleisten werden bei den bislang eingesetzten Empfangs-Einrichtungen üblicherweise langjährig bewährte elektromechanische Relais verwendet, deren überschaubare Feh- lerbilder komplexe Ausfallbilder ausschließen und deren Zuverlässigkeit bei täglicher Prüfung für die Anwendung als Fahrsperre als ausreichend eingestuft wird. Die derart aufgebauten bekannten Empfangs-Einrichtungen weisen jedoch den Nachteil auf, dass ihr Sicherheitsniveau nicht in theoreti- scher Form nachweisbar ist, so dass sie lediglich als „betriebsbewährt" eingestuft werden können. Zu beachten ist hierbei jedoch, dass die mechanischen Bauelemente in den bekannten elektromechanischen Empfangs-Einrichtungen erfahrungsgemäß einem Verschleiß unterliegen. Dies hat zur Folge, dass heutige Kundenanforderungen an die Sicherheit von Empfangs-Einrichtungen der magnetischen Zugbeeinflussung häufig nicht mehr ausreichend erfüllt werden können.
Der vorliegenden Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine mechanisch besonders robuste sowie auch höchsten Sicherheitsanforderungen genügende Einrichtung zum Detektieren eines mittels eines magnetischen Gleichfeldes übertragenen Informations-Signals anzugeben. Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß gelöst durch eine Einrichtung, insbesondere Empfangs-Einrichtung eines Systems zur magnetischen Zugbeeinflussung, zum Detektieren eines mittels eines magnetischen Gleichfeldes übertragenen Informations- Signals, wobei die Einrichtung zumindest einen Magnetfeld- Sensor zum Detektieren des Informations-Signals aufweist und zur Erzeugung eines magnetischen Prüffeldes sowie zur eigenständigen Überprüfung der Funktionsfähigkeit des zumindest einen Magnetfeld-Sensors anhand des erzeugten magnetischen Prüffeldes ausgebildet ist.
Die erfindungsgemäße Einrichtung ist vorteilhaft, da sie die Verwendung eines Magnetfeld-Sensors zum Detektieren des Informations-Signals ermöglicht. Dabei werden im Rahmen der vorliegenden Erfindung solche Sensoren als Magnetfeld- Sensoren bezeichnet, deren Funktionsweise auf einer Wirkung des zu detektierenden magnetischen Feldes auf hart- oder weichmagnetische Werkstoffe oder andere Festkörper, wie Widerstandsschichten oder insbesondere auch Halbleiter, beruht. Beispiele hierfür sind Hall-Sensoren oder auch so genannte GMR (Giant Magneto-Resistive) -, AMR (Anisotropie Magneto- Resistive)-, MDR (Magnetic Dependent Resistor)- oder Wiegand- Sensoren. Hinsichtlich eines Einsatzes bei sicherheitskritischen Komponenten weisen entsprechende Magnetfeld-Sensoren jedoch in der Regel den Nachteil auf, dass sie sowohl in Abwesenheit eines magnetischen Gleichfeldes als auch im Falle von Defekten keine Signalspannungen abgeben. Dies hat zur Folge, dass das in der Sicherheitstechnik üblicherweise angewendete Ruhestromprinzip bei entsprechenden Magnetfeld- Sensoren in der Regel nicht unmittelbar zur Anwendung gelangen kann. Dabei ist auch zu berücksichtigen, dass etwa im Falle einer Einrichtung in Form einer Empfangs-Einrichtung eines Systems zur magnetischen Zugbeeinflussung die Funktion der Fahrsperre üblicherweise nur sehr selten zum Tragen kom- men sollte, so dass ein das Informations-Signal übertragenes magnetisches Gleichfeld ebenfalls nur sehr selten an der Empfangs-Einrichtung anliegt. Dies bedeutet, dass eine Ausfalloffenbarung des zumindest einen Magnetfeld-Sensors im Rahmen des üblichen Betriebs der Einrichtung insbesondere bei si- cherheitskritischen Anwendungen nicht möglich beziehungsweise nicht gewährleistet ist.
Um nun auch im Falle der Verwendung zumindest eines Magnet- feld-Sensors zum Detektieren des Informations-Signals dennoch hohen beziehungsweise höchsten Sicherheitsanforderungen genügen zu können, ist die erfindungsgemäße Einrichtung zur Erzeugung eines magnetischen Prüffeldes sowie zur eigenständigen Überprüfung der Funktionsfähigkeit des zumindest einen Magnetfeld-Sensors anhand des erzeugten magnetischen Prüffeldes ausgebildet. Dies bietet den Vorteil, dass die Einrichtung eigenständig, d.h. ohne dass hierfür eine Interaktion mit einer externen Komponente, wie beispielsweise einem
Gleismagnet, erforderlich wäre, überprüfen kann, ob der zu- mindest eine Magnetfeld-Sensor, sowie gegebenenfalls darüber hinaus auch zur Signalverarbeitung verwendete, dem zumindest einem Magnetfeld-Sensor nachgeordnete Elektronikkomponenten, funktionsfähig sind. Hierdurch wird es der Einrichtung im Falle des Ausfalls des Magnetfeld-Sensors beziehungsweise ei- nes der Magnetfeld-Sensoren ermöglicht, erforderliche Maßnahmen zu veranlassen. Eine solche Maßnahme kann einerseits in der Ausgabe einer Fehlermeldung oder eines Alarmsignals bestehen oder auch darin, dass etwa im Falle einer Einrichtung in Form einer Empfangs-Einrichtung eines Systems zur magneti- sehen Zugbeeinflussung vorsorglich eine Zwangsbremsung beziehungsweise eine Fahrsperre ausgelöst wird.
Es sei darauf hingewiesen, dass grundsätzlich bereits das Anliegen des magnetischen Gleichfeldes als solches das Informa- tions-Signal darstellen kann. In solchen Fällen, in denen beispielsweise im Falle einer Einrichtung der magnetischen Zugbeeinflussung bei in beiden Richtungen befahrenen Gleisen eine Beeinflussung jeweils lediglich im Hinblick auf eine der beiden Richtungen gewünscht ist, kann darüber hinaus jedoch auch zusätzlich die Polarität beziehungsweise Richtung des magnetischen Gleichfeldes zusätzlich zum Anliegen des Gleichfeldes als solchen das mittels des magnetischen Gleichfeldes übertragene Informations-Signal bilden.
Gemäß einer besonders bevorzugten Weiterbildung ist die erfindungsgemäße Einrichtung derart ausgestaltet, dass die Einrichtung zum Erfassen des durch das magnetische Gleichfeld bewirkten magnetischen Flusses einen Magnetkreis aufweist. Dies bietet den Vorteil, dass mittels des Magnetkreises, der vorzugsweise aus weichmagnetischem Material besteht, eine Konzentration beziehungsweise Bündelung der magnetischen Feldlinien erreicht wird. Hierdurch wird somit die Detektion des Informations-Signals durch den zumindest einen Magnet- feld-Sensor verbessert. Sofern der Magnetkreis aus weichmagnetischem Material besteht, wird darüber hinaus eine Beeinflussung des zumindest einen Magnetfeld-Sensors durch den Magnetkreis im Falle der Abwesenheit eines Informations- Signals vermieden.
Gemäß einer weiteren besonders bevorzugten Ausführungsform ist die erfindungsgemäße Einrichtung derart ausgeführt, dass der Magnetkreis derart ausgebildet ist, dass der erfasste magnetische Fluss in zumindest zwei magnetische Teilflüsse aufgeteilt wird, so dass ein erster Teil des Magnetkreises von einem ersten magnetischen Teilfluss und ein zweiter Teil des Magnetkreises von einem zweiten magnetischen Teilfluss durchsetzt wird. Dies bietet den Vorteil, dass die Voraussetzungen für eine besonders zuverlässige und sichere Erzeugung des magnetischen Prüffeldes geschaffen werden.
Vorzugsweise ist die erfindungsgemäße Einrichtung derart weitergebildet, dass die Einrichtung zur Erzeugung des magnetischen Prüffeldes zumindest eine erste Prüfspule zum Einspei- sen eines ersten magnetischen Prüfflusses in den ersten Teil des Magnetkreises, zumindest eine zweite Prüfspule zum Einspeisen eines zweiten magnetischen Prüfflusses in den zweiten Teil des Magnetkreises sowie einem Signalgenerator zum Beauf- schlagen der Prüfspulen mit einem elektrischen Strom aufweist. Dies ist vorteilhaft, da mittels der Prüfspulen lokale Prüfflüsse in den Magnetkreis eingespeist werden können. Dabei werden ein gegebenenfalls anliegendes Informations- Signal, das einen entsprechenden Informationsfluss in den Magnetkreis bewirkt, sowie die jeweiligen Prüfflüsse vorteilhafterweise bereits im Magnetkreis selbst untrennbar miteinander verkoppelt. So erlaubt die Geometrie des Magnetkreises die Aufteilung des magnetischen Informationsflusses in zwei parallele Teilflüsse, wodurch eine ringförmige Überlagerung mit den magnetischen Prüfflüssen ermöglicht wird. Vorteilhafterweise erfolgt dabei die Einspeisung der Prüfflüsse in den Magnetkreis derart, dass eine Behinderung der Nutzsignalverarbeitung vermieden wird. Darüber hinaus wird das magnetische Prüffeld mittels der magnetischen Prüfflüsse vorteil- hafterweise bereits ganz am Anfang der Verarbeitungskette erzeugt, so dass Ausfälle nachfolgender Komponenten, insbesondere des zumindest einen Magnetfeld-Sensors, zuverlässig erkannt werden können. Vorzugsweise werden die Prüfspulen durch den Signalgenerator mit einem zeitlich veränderlichen elektrischen Strom beaufschlagt. Dies bietet den Vorteil, dass bei der Überprüfung der Funktionsfähigkeit des zumindest einen Magnetfeld-Sensors nicht nur die Amplitude, sondern darüber hinaus auch die Fre- quenz berücksichtigt werden kann. Darüber hinaus können in diesem Fall zumindest zum Nachweis des magnetischen Prüffeldes auch solche Magnetfeld-Sensoren verwendet werden, die lediglich zum Detektieren sich ändernder Magnetfelder in der Lage sind. Sofern der zumindest eine Magnetfeld-Sensor zum Detektieren eines magnetischen Gleichfeldes, d.h. eines konstanten Magnetfelds, ausgebildet ist, können die Prüfspulen durch den Signalgenerator grundsätzlich jedoch auch mit einem konstanten elektrischen Strom beaufschlagt werden.
Vorzugsweise kann die erfindungsgemäße Einrichtung auch derart weitergebildet sein, dass der Signalgenerator zum zyklischen oder kontinuierlichen Beaufschlagen der Prüfspulen mit einem elektrischen Strom ausgebildet ist. Dies ist vorteil- haft, da somit durch eine zyklische oder kontinuierliche Messung des durch die Prüfflüsse hervorgerufenen magnetischen Prüffeldes die Funktionsfähigkeit des zumindest einen Magnetfeld-Sensors und der üblicherweise vorhandenen Auswerteelektronik während des Betriebs der Einrichtung permanent über- wacht werden kann. Vorteilhafterweise ist hierbei ausgeschlossen, dass die Erkennung eines spontan auftretenden Informations-Signals, das einen entsprechenden Informations- fluss in dem Magnetkreis bewirkt, behindert wird. Grundsätzlich sind Anordnungen denkbar, bei denen lediglich ein Magnetfeld-Sensor vorgesehen ist. Gemäß einer weiteren besonders bevorzugten Ausführungsform der erfindungsgemäßen Einrichtung ist im Bereich des ersten Teils des Magnetkreises zumindest ein erster Magnetfeld-Sensor zum Erzeugen eines ersten Sensor-Signals und im Bereich des zweiten Teils des
Magnetkreises zumindest ein zweiter Magnetfeld-Sensor zum Erzeugen eines zweiten Sensor-Signals vorgesehen. Dies ist vorteilhaft, da hierdurch eine besonders einfache Verarbeitung der Sensor-Signale ermöglicht wird. Darüber hinaus wird die Sicherheit der Einrichtung durch die Verwendung zumindest eines ersten Magnetfeld-Sensors sowie zumindest eines zweiten Magnetfeld-Sensors im Vergleich zu Einrichtungen mit lediglich einem Magnetfeld-Sensor in der Regel erhöht. Gemäß einer weiteren besonders bevorzugten Weiterbildung der erfindungsgemäßen Einrichtung sind die Magnetfeld-Sensoren in Luftspalten des Magnetkreises angeordnet. Dies bietet den Vorteil, dass die jeweiligen magnetischen Flüsse den jeweili- gen Magnetfeld-Sensor gezielt zugeführt werden, so dass die in den Luftspalten des Magnetkreises angeordneten Magnetfeld- Sensoren eine hohe Sensitivität aufweisen.
Gemäß einer weiteren besonders bevorzugten Ausführungsform ist die erfindungsgemäße Einrichtung derart ausgeprägt, dass der zumindest eine erste Magnetfeld-Sensor in einem ersten Luftspalt des ersten Teils des Magnetkreises und der zumindest eine zweite Magnetfeld-Sensor in einem zweiten Luftspalt des zweiten Teils des Magnetkreises angeordnet ist. Dies be- deutet, dass der zumindest eine erste Magnetfeld-Sensor vorzugsweise in genau einem ersten Luftspalt des ersten Teils des Magnetkreises angeordnet ist, während der zumindest eine zweite Magnetfeld-Sensor vorzugsweise in genau einem Luftspalt des zweiten Teils des Magnetkreises angeordnet ist. Darüber hinaus sind alternativ jedoch auch Anordnungen denkbar, bei denen sowohl der erste Teil des Magnetkreises als auch der zweite Teil des Magnetkreises mehrere Luftspalte aufweisen und in jedem dieser Luftspalte zumindest ein jeweiliger Magnetfeld-Sensor angeordnet ist.
Gemäß einer weiteren besonders bevorzugten Ausgestaltung der erfindungsgemäßen Einrichtung sind in dem ersten Luftspalt des ersten Teils des Magnetkreises zwei erste Magnetfeld- Sensoren und in dem zweiten Luftspalt des zweiten Teils des Magnetkreises zwei zweite Magnetfeld-Sensoren angeordnet.
Dies bietet den Vorteil, dass beginnend mit der Signalentstehung eine zweikanalige Ausführung der Einrichtung gewährleistet wird. Bei entsprechender zweikanaliger Weiterverarbeitung der durch die jeweiligen Magnetfeld-Sensoren erzeugten Sen- sor-Signale wird eine besonders hohe Zuverlässigkeit und Ausfallsicherheit gewährleistet.
Entsprechend den diesbezüglichen vorstehenden Ausführungen können die Magnetfeld-Sensoren grundsätzlich nach unterschiedlichen Wirkprinzipien arbeiten sowie auf verschiedene Arten und Weisen realisiert sein. Gemäß einer besonders bevorzugten Weiterbildung der erfindungsgemäßen Einrichtung sind der zumindest eine erste Magnetfeld-Sensor sowie der zu- mindest eine zweite Magnetfeld-Sensor jeweils als Halbleitersensor ausgebildet. Dabei werden als Halbleitersensoren solche Sensoren bezeichnet, die im Wesentlichen aus Halbleitern aufgebaut sind. Beispiels hierfür sind Hall-Sensoren oder auch MDR-Sensoren, die auch als Feldplatten bezeichnet wer- den. Entsprechende Halbleitersensoren bieten den Vorteil, dass sie eine geringe Baugröße aufweisen, häufig bereits in Form integrierter Schaltungen verfügbar sind sowie vergleichsweise zuverlässig und kostengünstig sind. Gemäß einer weiteren besonders bevorzugten Ausführungsform der erfindungsgemäßen Einrichtung sind der zumindest eine erste Magnetfeld-Sensor sowie der zumindest eine zweite Magnetfeld-Sensor jeweils als Hall-Sensor ausgebildet. Dies ist vorteilhaft, da Hall-Sensoren die zuvor genannten Vorteile von Halbleitersensoren in besonders hohem Maße aufweisen.
Vorzugsweise kann die erfindungsgemäße Einrichtung auch derart weitergebildet sein, dass die Einrichtung derart ausgebildet ist, dass das Informations-Signal anhand eines aus dem ersten Sensor-Signal und dem zweiten Sensor-Signal gebildeten Summensignals detektiert wird. Dies ist vorteilhaft, da somit zum Detektieren des Informations-Signals der gesamte erfasste magnetische Fluss berücksichtigt wird. Gemäß einer weiteren besonders bevorzugten Ausführungsform der erfindungsgemäßen Einrichtung ist diese derart ausgebildet, dass bei nicht vorhandenem Informations-Signal das durch das magnetische Prüffeld bewirkte Summensignal null bezie- hungsweise im Wesentlichen null beträgt. Eine solche Kompensation bietet den Vorteil, dass eine Fehlerkennung des magnetischen Prüffeldes als zu detektierendes magnetisches Gleichfeld besonders zuverlässig vermieden wird. Vorzugsweise ist die Einrichtung dabei derart ausgeführt, dass der erste mag- netische Teilfluss sowie der zweite magnetische Teilfluss in dem jeweiligen ersten beziehungsweise zweiten Magnetfeld- Sensor Signale unterschiedlicher Polarität bewirken. Dies kann beispielsweise dadurch erfolgen, dass die jeweiligen magnetischen Flüsse in entsprechenden Luftspalten Magnetfel- der mit unterschiedlichen Vorzeichen erzeugen, die in den dort angeordneten Magnetfeld-Sensoren Signalspannungen mit unterschiedlichen Vorzeichen hervorrufen. Dadurch, dass die Summe der durch den Prüffluss hervorgerufenen Signalspannungen der Magnetfeld-Sensoren ohne zusätzlichen Informations- fluss, d.h. in Abwesenheit des Informations-Signals, zu jedem Zeitpunkt null oder zumindest im Wesentlichen null beträgt, haben Kurvenform und Amplitudenverlauf des Prüffeldes vorteilhafterweise keinen Einfluss auf das Summensignal. Vorzugsweise kann die erfindungsgemäße Einrichtung auch derart ausgeprägt sein, dass die Einrichtung zur eigenständigen Überprüfung der Funktionsfähigkeit des zumindest einen ersten Magnetfeld-Sensors anhand des ersten Sensor-Signals und zur eigenständigen Überprüfung der Funktionsfähigkeit des zumin- dest einen zweiten Magnetfeld-Sensors anhand des zweiten Sensor-Signals ausgebildet ist. Dies bedeutet, dass die Funktionsfähigkeit der Halbleiter-Sensoren vorteilhafterweise für jeden der Halbleiter-Sensoren separat überwacht wird. Weicht ein - in der Regel durch das magnetische Prüffeld bewirktes - Sensor-Signal in seiner Frequenz und/oder Amplitude vom erwarteten Wert ab, so wird der zugehörige Magnetfeld-Sensor hierdurch als ausgefallen erkannt und es kann eine sicher- heitsgerichtete Reaktion eingeleitet werden.
Vorzugsweise kann die erfindungsgemäße Einrichtung auch derart ausgeführt sein, dass im Bereich des ersten Teils des Magnetkreises beidseits des ersten Luftspalts jeweils eine erste Prüfspule und im Bereich des zweiten Teils des Magnet- kreises beidseits des zweiten Luftspalts jeweils eine zweite Prüfspule angeordnet ist. Diese Ausführungsform bietet den Vorteil, dass hierdurch in besonders hohem Maße gewährleistet wird, dass der magnetische Prüffluss mit kleinstmöglicher Streuung ringförmig im Magnetkreis auftritt. Hierdurch wird insbesondere vermieden, dass das magnetische Prüffeld an gegebenenfalls zum Erfassen des Informations-Signals vorhandenen Polplatten auftritt beziehungsweise verstärkt auftritt, wodurch eine Verdeckung oder ungewollte Erzeugung eines Informationsflusses bewirkt werden könnte.
Im Folgenden wird die Erfindung anhand von Ausführungsbeispielen näher erläutert. Hierzu zeigt
Figur 1 in einer Draufsicht ein erstes Ausführungsbei- spiel der erfindungsgemäßen Einrichtung und
Figur 2 in einer Seitenansicht ein zweites Ausführungsbeispiel der erfindungsgemäßen Einrichtung.
Figur 1 zeigt in einer Draufsicht ein erstes Ausführungsbeispiel der erfindungsgemäßen Einrichtung. Dargestellt ist eine Einrichtung 10 zum Detektieren eines mittels eines magnetischen Gleichfeldes übertragenen Informations-Signals. Zwar ist die Erfindung grundsätzlich auf beliebige Arten von Einrichtungen zum Detektieren eines mittels eines magnetischen Gleichfeldes übertragenen Informations-Signals anwendbar. Im Rahmen des beschriebenen Ausführungsbeispiels sei jedoch an- genommen, dass es sich bei der Einrichtung 10 um eine Empfangs-Einrichtung eines Systems zur magnetischen Zugbeeinflussung handelt. Eine solche Erzeugungs-Einrichtung 10 kann auch als Magnetfeldantenne bezeichnet werden. Zum Erfassen des durch das zu detektierende magnetische
Gleichfeld beziehungsweise das mittels dieses Gleichfeldes übertragene Informations-Signals bewirkten magnetischen Flusses weist die Einrichtung 10 einen Magnetkreis 20 aus weichmagnetischem Material auf. Bei dem weichmagnetischen Material des Magnetkreises 20 kann es sich beispielsweise um (Weich- )Eisen oder Stahl handeln.
Entsprechend der Darstellung in Figur 1 bewirkt ein zu detek- tierendes magnetisches Gleichfeld einen in den Magnetkreis 20 eintretenden magnetischen Fluss Φinf0• Dabei wird der magnetische Fluss Φinfo von einem unterhalb der Einrichtung 10 angeordneten Gleismagneten des Systems zur magnetischen Zugbeeinflussung entsprechend der Darstellung in der Figur 1 im Wesentlichen senkrecht nach oben gerichtet an die Einrichtung 10 übertragen.
Der Magnetkreis 20 ist nun derart ausgebildet, dass der er- fasste magnetische Fluss Φinf0 in zumindest zwei magnetische Teilflüsse aufgeteilt wird, so dass ein erster Teil des Mag- netkreises 21 von einem ersten magnetischen Teilfluss Φinfoi und ein zweiter Teil 22 des Magnetkreises 20 von einem zweiten magnetischen Teilfluss Φinf02 durchsetzt wird. Entsprechend der Darstellung in Figur 1 weist die Einrichtung 10 des Weiteren erste Prüfspulen 30, 40 zum Einspeisen eines ersten magnetischen Prüfflusses in den ersten Teil 21 des Magnetkreises 20, zweite Prüfspulen 50, 60 zum Einspeisen ei- nes zweiten magnetischen Prüfflusses in den zweiten Teil 22 des Magnetkreises 20 sowie einen Signalgenerator 70 zum Beaufschlagen der Prüfspulen 30, 40, 50, 60 mit einem elektrischen Strom auf. Dabei ist der Signalgenerator 70 zum zyklischen oder kontinuierlichen Beaufschlagen der Prüfspulen 30, 40, 50, 60 mit einem elektrischen Strom ausgebildet. Im Rahmen des beschriebenen Ausführungsbeispiels sei angenommen, dass es sich bei dem elektrischen Strom um einen zeitlich veränderlichen Strom, d.h. einen Wechselstrom, handelt. Dabei ist ein Umschalten der Polarität des elektrischen Stromes in Figur 1 einerseits hinsichtlich der Richtung des fließenden elektrischen Stromes und andererseits hinsichtlich der Richtung des durch den ersten magnetischen Prüffluss sowie den zweiten magnetischen Prüffluss insgesamt gebildeten gesamten Prüfflusses Φp angedeutet .
Zum Detektieren der in dem Magnetkreis 20 fließenden magnetischen Flüsse Φmfoi beziehungsweise Φinf02 sowie des magnetischen Prüfflusses Φp ist entsprechend Figur 1 im Bereich des ersten Teils 21 des Magnetkreises 20 zumindest ein erster Magnet- feld-Sensor 80 zum Erzeugen eines ersten Sensor-Signals Ui und im Bereich des zweiten Teils 22 des Magnetkreises 20 zumindest ein zweiter Magnetfeld-Sensor 90 zum Erzeugen eines zweiten Sensor-Signals U2 vorgesehen. Dabei ist der erste Magnetfeld-Sensor 80 in einem ersten Luftspalt 100 des ersten Teils 21 des Magnetkreises 20 und der zweite Magnetfeld- Sensor 90 in einem zweiten Luftspalt 110 des zweiten Teils 22 des Magnetkreises 20 angeordnet. Im Folgenden sei angenommen, dass es sich bei den Magnetfeld-Sensoren 80, 90 um Halbleiter-Sensoren in Form von Hall-Sensoren handelt. Die Einrichtung 10 weist weiterhin einen Summierer 120 auf, der aus dem ersten Sensor-Signal Ui sowie dem zweiten Sensor- Signal U2 ein Summensignal bildet. Die Sensor-Signale Ui, U2 werden darüber hinaus jeweils für sich zur Überprüfung der Funktionsfähigkeit des ersten Magnetfeld-Sensors 80 sowie des zweiten Magnetfeld-Sensors 90 verwendet. Hierzu weist die Einrichtung 10 Überwachungseinrichtungen 130, 140 auf, die insbesondere im Falle des Beaufschlagens der Prüfspulen 30, 40, 50, 60 mit einem elektrischen Strom überprüfen, dass die Sensor-Signale Ui beziehungsweise U2 hinsichtlich ihrer Frequenz und/oder Amplitude mit erwarteten Werten übereinstimmen. Werden hierbei unerwartete Abweichungen festgestellt, so wird der zugehörige Magnetfeld-Sensor 80 beziehungsweise 90 als ausgefallen erkannt und ein Ruhestromkontakt 150 bezie- hungsweise 160 geöffnet. Hierdurch wird eine sicherheitstechnische Reaktion der Einrichtung 10 ausgelöst, bei der es sich insbesondere um eine Fahrsperre beziehungsweise Zwangsbremse des betreffenden Schienenfahrzeugs handeln kann. In entsprechender Weise wird ein Ruhestromkontakt 170 durch den Summie- rer 120 geöffnet, sofern die Summe der Sensor-Signale Ui, U2 über einem das Anliegen eines Informations-Signals kennzeichnenden Schwellenwert liegt.
In dem Ausführungsbeispiel der Figur 1 werden die Sensor- Signale Ui, U2 der jeweiligen Überwachungseinrichtung 130 beziehungsweise 140 über Kondensatoren 180 beziehungsweise 190 zugeführt. Aufgrund der Verwendung eines zeitlich veränderlichen Stromes, der durch den Signalgenerator 70 eingespeist wird, wird hierdurch eine besonders zuverlässige Störunter- drückung erreicht.
Es sei darauf hingewiesen, dass die Überwachungseinrichtungen 130 und 140 sowie der Summierer 120 vorzugsweise als eine integrierte elektronische Komponente ausgeführt werden können. Hierbei kann beispielsweise ein Mikroprozessor oder ein digitaler Signalprozessor eingesetzt werden.
Die in Figur 1 gezeigte Einrichtung weist insbesondere auch den Vorteil auf, dass die Summe der durch den Prüffluss Φp hervorgerufenen Sensor-Signale Ui und U2 der beiden Magnetfeld-Sensoren 80 und 90 ohne zusätzlichen Informationsfluss Φmfo zu jedem Zeitpunkt null beziehungsweise zumindest im Wesentlichen null beträgt. Tritt jedoch zusätzlich zum Prüf- fluss ein Informationsfluss Φinf0 im Magnetkreis 20 auf, so addieren beziehungsweise subtrahieren sich die jeweiligen Informationsflüsse Φmfoi/ Φmfo2 und der jeweilige Prüffluss Φp in Abhängigkeit von der jeweiligen Polarität des Prüfflusses Φp in den jeweiligen Luftspalten 100 beziehungsweise 110. Hier- durch wird gerade erreicht, dass die Summe der Sensor-Signale Ui, U2 ein Maß für die magnetischen Teilflüsse ΦinfOi und Φinf02 ist. Dies bedeutet, dass die Summe der Sensor-Signale beziehungsweise Signalspannungen Ui, U2 der Magnetfeldsensoren 80, 90 in den beiden Luftspalten 100, 110 in diesem Fall nicht mehr null ist, sondern ein Maß für den von außen zugeführten Informationsfluss Φinf0 darstellt.
Somit ermöglicht es die beschriebene Einrichtung vorteilhafterweise, dass die Magnetfeld-Sensoren 80, 90 sowie die nach- folgende Auswerteelektronik permanent überwacht werden. Dies erlaubt es, die resultierende Sicherheitsqualität beispielsweise nach den bekannten Verfahren des europäischen Komitees für elektrotechnische Normung CENELEC nachzuweisen, wobei insbesondere der Vorteil besteht, dass elektromechanische Bauelemente in der Einrichtung 10 nicht erforderlich sind.
Entsprechend den vorstehenden Ausführungen weist die Ausführungsform der erfindungsgemäßen Einrichtung 10 gemäß Figur 1 den Vorteil auf, dass die Aufteilung des magnetischen Infor- mationsflusses Φinf0 in zwei parallele Teilflüsse Φirifoi, Φmfo2 eine ringförmige Überlagerung mit einem magnetischen Prüf- fluss Φp erlaubt. Dabei erlaubt die Geometrie des Magnetkreises 20 eine verbindungsfreie Konstruktion der den Informati- onsfluss Φinfo zuführenden Polplatten und der als Magnetfeld- konzentratoren wirkenden Schenkel des Magnetkreises 20. Die Verkettung von Prüf- und Informationsfluss kann somit als unverlierbar angesehen werden. Dabei kann der Magnetkreis 20 vorteilhafterweise in besonderes einfacher Form, beispiels- weise in Form zweier Stanzbleche, ausgeführt werden.
Vorteilhafterweise erlaubt der Magnetkreis 20 weiterhin die Einspeisung des Prüfsignals beziehungsweise des Prüffeldes ohne Behinderung der Nutzsignalverarbeitung. Dadurch, dass die Einspeisung des Prüf-Signals am Anfang der Verarbeitungskette erfolgt, ist die Möglichkeit zur Datenfluss unabhängigen Prüfung der Funktionsfähigkeit insbesondere der Magnetfeld-Sensoren 80, 90 im Betrieb der Einrichtung 10 gegeben. Darüber hinaus erlaubt insbesondere die in Figur 1 gezeigte gegenüberliegende Anordnung der Magnetfeld-Sensoren 80 und 90 eine besonders einfache Messung des erzeugten magnetischen Prüfflusses Φp sowie eine besonders einfache Rekonstruktion des Informationsflusses Φinf0 durch Bildung der Summe der Sen- sor-Signale Ui und U2. Dabei ist gewährleistet, dass der Prüf- fluss Φp zu keinem Zeitpunkt einen anliegenden Informations- fluss Φinfo verdecken oder ungewollt hervorrufen kann.
Gemäß der Darstellung der Figur 1 sind die Prüfspulen 30, 40, 50, 60 vorteilhafterweise so angeordnet, dass der magnetische Prüffluss ΦP mit kleinstmöglicher Streuung ringförmig im Magnetkreis 20 auftritt. Vorteilhafterweise tritt hierbei kein Prüffeld an den seitlichen Polplatten auf, so dass eine Ver- deckung oder ungewollte Erzeugung eines Informationsflusses Φmfo ausgeschlossen ist.
Figur 2 zeigt in einer Seitenansicht ein zweites Ausführungs- beispiel der erfindungsgemäßen Einrichtung. Dabei ist eine besonders flache Ausführungsform in der erfindungsgemäßen Einrichtung 10 gezeigt, bei der Elektronik und Magnetkreis zu einer konstruktiven Einheit verbunden sind. Hierzu weist die Einrichtung 10 eine Leiterplatte 200, einen Abstandsrahmen 210, einen Magnetkreis beziehungsweise Polplatten 220, einen Magnetfeld-Sensor 230, Spulenträger 240 und 250, elektronische Bauelemente 260 sowie ein Gehäuse 270 auf.
Entsprechend der Darstellung in Figur 2 sind die verschiede- nen Komponenten miteinander verschraubt, wodurch eine zuverlässige Verbindung gewährleistet wird.
Bei den elektronischen Bauelementen 260 kann es sich beispielsweise um Überwachungseinrichtungen sowie Summierer ent- sprechend der Darstellung der Figur 1 handeln. Darüber hinaus kann auch der grundsätzliche funktionale Aufbau der Einrichtung 10 demjenigen der Figur 1 entsprechen, in welchem Fall in der Darstellung der Figur 2 verdeckte weitere Komponenten, wie weitere Prüfspulen sowie ein weiterer Magnetfeld-Sensor, vorhanden sind.
Durch die Ausführungsform der erfindungsgemäßen Einrichtung 10 gemäß Figur 2 wird vorteilhafterweise eine besonders kompakte, Platz sparende und gegenüber Störungen besonders un- empfindliche Anordnung erzielt.

Claims

Patentansprüche
1. Einrichtung (10), insbesondere Empfangs-Einrichtung eines Systems zur magnetischen Zugbeeinflussung, zum Detektieren eines mittels eines magnetischen Gleichfeldes übertragenen Informations-Signals,
d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t , dass
die Einrichtung (10) zumindest einen Magnetfeld-Sensor (80, 90) zum Detektieren des Informations-Signals aufweist und zur Erzeugung eines magnetischen Prüffeldes sowie zur eigenständigen Überprüfung der Funktionsfähigkeit des zumindest einen Magnetfeld-Sensors (80, 90) anhand des erzeugten magnetischen Prüffeldes ausgebildet ist.
2. Einrichtung 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
die Einrichtung (10) zum Erfassen des durch das magnetische Gleichfeld bewirkten magnetischen Flusses (Φinf0) einen Magnetkreis (20) aufweist.
3. Einrichtung nach Anspruch 2,
d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t , dass
der Magnetkreis (20) derart ausgebildet ist, dass der erfass- te magnetische Fluss (Φinf0) in zumindest zwei magnetische Teilflüsse (Φinfoi, Φinf02) aufgeteilt wird, so dass ein erster Teil (21) des Magnetkreises (20) von einem ersten magnetischen Teilfluss (Φmfoi) und ein zweiter Teil (22) des Magnet¬ kreises (20) von einem zweiten magnetischen Teilfluss (Φinf02) durchsetzt wird.
4. Einrichtung 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 Einrichtung (10) zur Erzeugung des magnetischen Prüffeldes zumindest eine erste Prüfspule (30, 40) zum Einspeisen eines ersten magnetischen Prüfflusses in den ersten Teil (21) des Magnetkreises (20), zumindest eine zweite Prüfspule (50, 60) zum Einspeisen eines zweiten magnetischen Prüfflusses in den zweiten Teil (22) des Magnetkreises (20) sowie einem Signalgenerator (70) zum Beaufschlagen der Prüfspulen (30, 40, 50, 60) mit einem elektrischen Strom aufweist.
5. Einrichtung nach Anspruch 4,
d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t , dass
der Signalgenerator (70) zum zyklischen oder kontinuierlichen Beaufschlagen der Prüfspulen (30, 40, 50, 60) mit einem elektrischen Strom ausgebildet ist.
6. Einrichtung nach einem der Ansprüche 3 bis 5,
d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t , dass
im Bereich des ersten Teils (21) des Magnetkreises (20) zumindest ein erster Magnetfeld-Sensor (80) zum Erzeugen eines ersten Sensor-Signals (Ui) und im Bereich des zweiten Teils
(22) des Magnetkreises (20) zumindest ein zweiter Magnetfeld- Sensor (90) zum Erzeugen eines zweiten Sensor-Signals (U2) vorgesehen ist.
7. Einrichtung nach Anspruch 6,
d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t , dass
die Magnetfeld-Sensoren (80, 90) in Luftspalten (100, 110) des Magnetkreises (20) angeordnet sind.
8. Einrichtung 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
der zumindest eine erste Magnetfeld-Sensor (80) in einem ersten Luftspalt (100) des ersten Teils (21) des Magnetkreises (20) und der zumindest eine zweite Magnetfeld-Sensor (90) in einem zweiten Luftspalt (110) des zweiten Teils (22) des Magnetkreises (20) angeordnet ist.
9. Einrichtung nach Anspruch 8,
d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t , dass
in dem ersten Luftspalt (100) des ersten Teils (21) des Magnetkreises (20) zwei erste Magnetfeld-Sensoren (80) und in dem zweiten Luftspalt (110) des zweiten Teils (22) des Mag- netkreises (20) zwei zweite Magnetfeld-Sensoren (90) angeordnet sind.
10. Einrichtung nach einem der Ansprüche 6 bis 9,
d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t , dass
der zumindest eine erste Magnetfeld-Sensor (80) sowie der zumindest eine zweite Magnetfeld-Sensor (90) jeweils als Halbleitersensor ausgebildet sind.
11. Einrichtung nach Anspruch 10,
d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t , dass
der zumindest eine erste Magnetfeld-Sensor (80) sowie der zumindest eine zweite Magnetfeld-Sensor (90) jeweils als Hall- Sensor ausgebildet sind.
12. Einrichtung nach einem der Ansprüche 6 bis 11,
d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t , dass
die Einrichtung (10) derart ausgebildet ist, dass das Informations-Signal anhand eines aus dem ersten Sensor-Signal (Ui) und dem zweiten Sensor-Signal (U2) gebildeten Summensignals detektiert wird.
13. Einrichtung nach Anspruch 12,
d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t , dass die Einrichtung (10) derart ausgebildet ist, dass bei nicht vorhandenem Informations-Signal das durch das magnetische Prüffeld bewirkte Summensignal null beträgt.
14. Einrichtung nach einem der Ansprüche 6 bis 13,
d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t , dass
die Einrichtung (10) zur eigenständigen Überprüfung der Funktionsfähigkeit des zumindest einen ersten Magnetfeld-Sensors (80) anhand des ersten Sensor-Signals (Ui) und zur eigenstän- digen Überprüfung der Funktionsfähigkeit des zumindest einen zweiten Magnetfeld-Sensors (90) anhand des zweiten Sensor- Signals (U2) ausgebildet ist.
15. Einrichtung nach einem der Ansprüche 8 bis 14,
d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t , dass
im Bereich des ersten Teils (20) des Magnetkreises (20) beidseits des ersten Luftspalts (100) jeweils eine erste Prüfspule (30, 40) und im Bereich des zweiten Teils (22) des Magnetkreises (20) beidseits des zweiten Luftspalts (110) jeweils eine zweite Prüfspule (50, 60) angeordnet ist.
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