EP4180300A1

EP4180300A1 - Sensor device and method for detecting a magnetic field change

Info

Publication number: EP4180300A1
Application number: EP22203514.9A
Authority: EP
Inventors: Rainer Freise
Original assignee: Siemens Mobility GmbH
Current assignee: Siemens Mobility GmbH
Priority date: 2021-11-15
Filing date: 2022-10-25
Publication date: 2023-05-17
Also published as: DE102021212809A1

Abstract

Die Erfindung betrifft eine Sensoreinrichtung (1) zum Erfassen einer Magnetfeldänderung, die durch ein sich der Sensoreinrichtung (1) annäherndes Objekt, insbesondere durch ein Rad (8) eines Schienenfahrzeugs, verursacht wird, wobei die Sensoreinrichtung (1) wenigstens einen Sendeschwingkreis (4) zum Erzeugen eines Magnetfeldes (12), wenigstens einen Empfangsschwingkreis (5) zum Erzeugen wenigstens eines vom Magnetfeld (12) hervorgerufenen Messsignals (13) und wenigstens eine Verarbeitungseinrichtung (6) zum Verarbeiten des wenigstens einen Messsignals (13) umfasst.Um eine gegen Störungen unempfindliche Sensoreinrichtung (1) bereitzustellen, ist erfindungsgemäß vorgesehen, dass die Sensoreinrichtung (1) zwecks einer Störkompensation ausgestaltet ist, den Sendeschwingkreis (4) in einem ersten Zeitraum (T1) mit einer ersten Betriebsart und in einem zweiten Zeitraum (T2) mit einer von der ersten Betriebsart unterschiedlichen zweiten Betriebsart zu betreiben, und die Verarbeitungseinrichtung (6) so ausgestaltet ist, dass während des ersten Zeitraums (T1) anhand des Messsignals (13) wenigstens ein erster Messwert und während des zweiten Zeitraums (T2) wenigstens ein zweiter Messwert ermittelt werden und der erste und der zweite Messwert zum Erzeugen wenigstens eines kompensierten Messwerts verwendet werden.Die Erfindung betrifft auch ein Verfahren zum Erfassen einer Magnetfeldänderung.The invention relates to a sensor device (1) for detecting a change in magnetic field caused by an object approaching the sensor device (1), in particular by a wheel (8) of a rail vehicle, the sensor device (1) having at least one transmitting resonant circuit (4) for generating a magnetic field (12), at least one receiving resonant circuit (5) for generating at least one measurement signal (13) caused by the magnetic field (12) and at least one processing device (6) for processing the at least one measurement signal (13). In order to provide an insensitive sensor device (1), the invention provides that the sensor device (1) is designed for the purpose of interference compensation, the transmitting resonant circuit (4) in a first time period (T1) with a first operating mode and in a second time period (T2) with one of to operate a second operating mode that differs from the first operating mode, and the processing device (6) is designed in such a way that at least one first measured value is determined using the measurement signal (13) during the first time period (T1) and at least one second measured value is determined during the second time period (T2). and the first and the second measured value are used to generate at least one compensated measured value. The invention also relates to a method for detecting a magnetic field change.

Description

Die Erfindung betrifft eine Sensoreinrichtung zum Erfassen einer Magnetfeldänderung, die durch ein sich der Sensoreinrichtung annäherndes Objekt, insbesondere durch ein Rad eines Schienenfahrzeugs, verursacht wird, wobei die Sensoreinrichtung wenigstens einen Sendeschwingkreis zum Erzeugen eines Magnetfeldes, wenigstens einen Empfangsschwingkreis zum Erzeugen wenigstens eines vom Magnetfeld hervorgerufenen Messsignals und wenigstens eine Verarbeitungseinrichtung zum Verarbeiten des wenigstens einen Messsignals umfasst.The invention relates to a sensor device for detecting a change in magnetic field caused by an object approaching the sensor device, in particular by a wheel of a rail vehicle, the sensor device having at least one oscillating transmission circuit for generating a magnetic field and at least one oscillating receiving circuit for generating at least one oscillating circuit caused by the magnetic field Measurement signal and at least one processing device for processing the at least one measurement signal.

Weiterhin betrifft die Erfindung auch ein Verfahren zum Erfassen einer Magnetfeldänderung, die durch ein sich der Sensoreinrichtung annäherndes Objekt, insbesondere durch ein Rad eines Schienenfahrzeugs, verursacht wird, bei dem ein Magnetfeld von einem Sendeschwingkreis erzeugt wird und wenigstens ein vom Magnetfeld hervorgerufenes Messsignal in einem Empfangsschwingkreis erzeugt und in einer Verarbeitungseinrichtung verarbeitet wird.Furthermore, the invention also relates to a method for detecting a magnetic field change caused by an object approaching the sensor device, in particular by a wheel of a rail vehicle, in which a magnetic field is generated by a transmitting resonant circuit and at least one measurement signal caused by the magnetic field is generated in a receiving resonant circuit is generated and processed in a processing device.

Eingangs genannte Sensoreinrichtungen sind aus dem Stand der Technik bekannt und werden beispielsweise in eisenbahntechnischen Anlagen für Gleisfreimeldungen von Streckenabschnitten verwendet. Dabei wird es ausgenutzt, dass ein vorbeifahrendes Rad eines Schienenfahrzeugs das von der Sensoreinrichtung erzeugte Magnetfeld messbar verändert und so das Rad detektiert werden kann.The sensor devices mentioned at the outset are known from the prior art and are used, for example, in railway technical systems for track vacancy reports of route sections. This exploits the fact that a passing wheel of a rail vehicle measurably changes the magnetic field generated by the sensor device and the wheel can thus be detected.

Derartige induktiv arbeitende Sensoreinrichtungen haben die Gemeinsamkeit, dass sie störempfindlich sind gegenüber induktiv eingekoppelten Störspannungen, die beispielsweise durch Schienenströme entstehen können. Hierbei kann beispielsweise der Rückleiterstrom einer Lokomotive oder eines Zugs durch die Schiene ein Störsignal in dem Empfangsschwingkreis der Sensoreinrichtung verursachen. Diese Art von Signalstörungen kann mit einer durch ein vorbeifahrendes Rad bedingten Magnetfeldänderung verwechselt werden und dadurch zu Problemen in der Gleisfreimeldung führen.Such inductively operating sensor devices have in common that they are susceptible to interference from inductively coupled interference voltages that can arise, for example, from rail currents. Here, for example, the return conductor current of a locomotive or a train through the rail, an interference signal in the receiving resonant circuit cause sensor setup. This type of signal interference can be mistaken for a change in the magnetic field caused by a passing wheel, which can lead to problems in track vacancy detection.

Diese Problematik ist seit längerem bekannt und es gibt unterschiedliche Lösungsversuche, um sie zu beseitigen.This problem has been known for a long time and there are different attempts to solve it.

Aus der DE 10 2017 220 281 A1 , DE 199 155 97 A1 , DE 10 2014 207 409 A1 , DE 101 375 19 A1 und DE 10 2008 056 481 A1 sind Sensoreinrichtungen mit Lösungen zur Störkompensation bekannt. Allerdings sind diese Lösungen mit relativ hohem Hardware-Aufwand verbunden und haben dadurch beispielsweise Nachteile bei den Materialkosten, der Baugröße oder der Fehleranfälligkeit.From the DE 10 2017 220 281 A1 , DE 199 155 97 A1 , DE 10 2014 207 409 A1 , DE 101 375 19 A1 and DE 10 2008 056 481 A1 sensor devices with solutions for interference compensation are known. However, these solutions are associated with relatively high hardware expenditure and thus have disadvantages, for example, in terms of material costs, size or susceptibility to errors.

Es ist daher die Aufgabe der vorliegenden Erfindung, eine Sensoreinrichtung und ein Verfahren der eingangs genannten Art bereitzustellen, die eine verbesserte Störfestigkeit aufweisen.It is therefore the object of the present invention to provide a sensor device and a method of the type mentioned at the outset which have improved interference immunity.

Erfindungsgemäß wird die Aufgabe für die eingangs genannte Sensoreinrichtung dadurch gelöst, dass die Sensoreinrichtung zwecks einer Störkompensation oder Störfeldkompensation ausgestaltet ist, den Sendeschwingkreis in einem ersten Zeitraum mit einer ersten Betriebsart und in einem zweiten Zeitraum mit einer von der ersten Betriebsart unterschiedlichen zweiten Betriebsart zu betreiben, und die Verarbeitungseinrichtung so ausgestaltet ist, dass während des ersten Zeitraums anhand des Messsignals wenigstens ein erster Messwert und während des zweiten Zeitraums wenigstens ein zweiter Messwert ermittelt werden und der erste und der zweite Messwert zum Erzeugen wenigstens eines kompensierten Messwerts verwendet werden.According to the invention, the object of the sensor device mentioned at the outset is achieved in that the sensor device is designed for the purpose of interference compensation or interference field compensation, to operate the transmitting resonant circuit in a first period of time with a first operating mode and in a second period with a second operating mode that differs from the first operating mode, and the processing device is designed such that at least one first measured value is determined using the measurement signal during the first time period and at least one second measured value is determined during the second time period, and the first and second measured values are used to generate at least one compensated measured value.

Für das eingangs genannte Verfahren löst die Erfindung die Aufgabe dadurch, dass der Sendeschwingkreis zwecks einer Störkompensation in einem ersten Zeitraum mit einer ersten Betriebsart und in einem zweiten Zeitraum mit einer von der ersten Betriebsart unterschiedlichen zweiten Betriebsart betrieben wird, und während des ersten Zeitraums anhand des Messsignals wenigstens ein erster Messwert und während des zweiten Zeitraums wenigstens ein zweiter Messwert ermittelt werden und der erste und der zweite Messwert zum Erzeugen wenigstens eines kompensierten Messwerts verwendet werden.For the method mentioned above, the invention solves the problem in that the transmission resonant circuit for the purpose of interference compensation in a first period with a first operating mode and is operated in a second period with a second operating mode different from the first operating mode, and during the first period based on the measurement signal at least one first measured value and during the second period at least one second measured value are determined and the first and the second measured value for generating at least one compensated measured value can be used.

Die erfindungsgemäße Lösung hat den Vorteil, dass auf besonders einfache Weise und mit geringem zusätzlichen Hardwareaufwand der Einfluss einer Störgröße ermittelt und aus dem Messergebnis entfernt werden kann. Dabei wird während der ersten Betriebsart in üblicher Weise gemessen und anschließend während der zweiten Betriebsart mit dem zweiten Messwert der Einfluss einer möglichen Störgröße erfasst. Der ermittelte Einfluss der Störgröße kann anschließend berücksichtigt, also beispielsweise herausgerechnet werden, wenn der kompensierte Messwert bestimmt wird. Da der zweite Zeitraum, in dem mit der zweiten Betriebsart der Störeinfluss bestimmt wird, nur relativ kurz im Vergleich zur Einflussdauer eines vorbeifahrenden Rades ist, hat dies keinen negativen Einfluss auf die Qualität der Achszählung. Während des ersten Zeitraums wird der wenigstens eine erste Messwert erfasst und während des zweiten Zeitraums wird der wenigstens eine zweite Messwert erfasst. Der kompensierte Messwert, der von der ermittelten Störgröße bereinigt ist, kann beispielsweise einfach durch Subtraktion des zweiten Messwerts vom ersten Messwert bestimmt werden. Die Messwertermittlung wird von der Verarbeitungseinrichtung durchgeführt. Die Verarbeitungseinrichtung kann in einer beispielhaften Ausführungsform der Erfindung auch komplett computergestützt ausgebildet sein.The solution according to the invention has the advantage that the influence of a disturbance variable can be determined and removed from the measurement result in a particularly simple manner and with little additional outlay on hardware. In this case, measurements are taken in the usual manner during the first operating mode and the influence of a possible disturbance variable is then recorded during the second operating mode using the second measured value. The determined influence of the disturbance variable can then be taken into account, ie calculated out for example, when the compensated measured value is determined. Since the second period of time, in which the interference is determined using the second operating mode, is only relatively short compared to the duration of the influence of a passing wheel, this has no negative impact on the quality of the axle count. The at least one first measurement is taken during the first time period and the at least one second measurement is taken during the second time period. The compensated measured value, which has been cleared of the disturbance variable determined, can be determined, for example, simply by subtracting the second measured value from the first measured value. The determination of measured values is carried out by the processing device. In an exemplary embodiment of the invention, the processing device can also be completely computer-aided.

Die erfindungsgemäße Lösung kann durch vorteilhafte Ausgestaltung weiterentwickelt werden, die im Folgenden beschrieben sind.The solution according to the invention can be further developed by advantageous configurations that are described below.

So kann die Sensoreinrichtung so ausgestaltet sein, dass sich der erste und der zweite Zeitraum jeweils periodisch wiederholen. Dies hat den Vorteil, dass der Einfluss einer Störgröße ständig neu erfasst wird und jeder Messwert im ersten Zeitraum hierdurch kompensiert werden kann.The sensor device can be designed in such a way that the first and the second period of time are repeated periodically. This has the advantage that the influence of a disturbance variable is constantly re-recorded and each measured value in the first period can be compensated for in this way.

Um eine hohe Abtastrate der Sensoreinrichtung zu gewährleisten, kann der zweite Zeitraum kürzer als 500 Millisekunden sein. Diese Angabe ist selbstverständlich nur als Obergrenze zu verstehen, kürzere Zeiträume sind selbstverständlich möglich.In order to ensure a high sampling rate of the sensor device, the second time period can be shorter than 500 milliseconds. Of course, this information is only to be understood as an upper limit; shorter periods are of course possible.

Ferner können der erste Zeitraum und der zweite Zeitraum im Wesentlichen gleich lang sein. Dies hat den Vorteil, dass gleichlange Zeiträume sich besonders leicht umsetzen lassen.Furthermore, the first time period and the second time period can be of essentially the same length. This has the advantage that periods of equal length can be implemented particularly easily.

In einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung kann die Sensoreinrichtung den Sendeschwingkreis in der ersten Betriebsart mit einer ersten Frequenz und in der zweiten Betriebsart mit einer von der ersten Frequenz unterschiedlichen zweiten Frequenz betreiben. Dies hat den Vorteil, dass so der Wechsel zwischen den beiden Betriebsarten am Sendeschwingkreis besonders leicht umsetzbar ist. Eine alternative Variante, bei der der Sendeschwingkreis in der zweiten Betriebsart gar nicht angeregt, sondern abgeschaltet wird, ist in der praktischen Umsetzung schwieriger, obwohl prinzipiell machbar.In a further advantageous embodiment, the sensor device can operate the transmitting resonant circuit in the first operating mode at a first frequency and in the second operating mode at a second frequency that differs from the first frequency. This has the advantage that it is particularly easy to switch between the two operating modes on the transmitting resonant circuit. An alternative variant, in which the transmitting resonant circuit is not excited at all in the second operating mode but is switched off, is more difficult to implement in practice, although it is feasible in principle.

Weiterhin kann die Verarbeitungseinrichtung ausgestaltet sein, den Einfluss des Sendeschwingkreises in der ersten oder zweiten Betriebsart auf den Empfangsschwingkreis zu kompensieren. So ist es möglich, dass in einer der beiden Betriebsarten der Einfluss der Störgröße erfasst werden kann, so dass daraus das kompensierte Messignal erstellt werden kann. Insbesondere kann die Verarbeitungseinrichtung wenigstens einen Synchrongleichrichter aufweisen, dessen Gleichrichtfrequenz auf die erste oder zweite Betriebsart des Sendeschwingkreises abgestimmt ist. Dies hat den Vorteil, dass in der jeweiligen anderen Betriebsart die Gleichrichtfrequenz ungleich zur Frequenz des Sendeschwingkreises ist und dadurch in der nachfolgenden Signalverarbeitung leichter herausgefiltert werden kann. Hierfür kann die Verarbeitungseinrichtung wenigstens einen in der Signalverarbeitung hinter dem Synchrongleichrichter angeordneten Tiefpassfilter aufweisen, dessen Grenzfrequenz auf die erste oder zweite Betriebsart abgestimmt ist. Ein solcher Tiefpassfilter bietet den Vorteil, dass er auf einfache Weise mit dem Synchrongleichrichter abgestimmt werden kann und dadurch in der entsprechenden Betriebsart lediglich ein durch die Störgröße beeinflusstes Messignal durchlässt, das dann erfasst werden kann.Furthermore, the processing device can be designed to compensate for the influence of the transmitting resonant circuit on the receiving resonant circuit in the first or second operating mode. It is thus possible for the influence of the disturbance variable to be recorded in one of the two operating modes, so that the compensated measurement signal can be created from this. In particular, the processing device can have at least one synchronous rectifier whose rectification frequency is tuned to the first or second operating mode of the transmitting resonant circuit. This has the advantage that in the respective other operating mode the rectification frequency is unequal to the frequency of the transmitting resonant circuit and can therefore be filtered out more easily in the subsequent signal processing can. For this purpose, the processing device can have at least one low-pass filter which is arranged after the synchronous rectifier in the signal processing and whose cut-off frequency is tuned to the first or second operating mode. Such a low-pass filter offers the advantage that it can be tuned to the synchronous rectifier in a simple manner and as a result only lets through a measurement signal influenced by the disturbance variable in the corresponding operating mode, which can then be detected.

Um die Abtastrate der erfindungsgemäßen Sensoreinrichtung zu erhöhen, kann die Verarbeitungseinrichtung wenigstens zwei Verarbeitungskanäle aufweisen, die zum parallelen Verarbeiten des Messignals auf unterschiedliche Arten ausgebildet sind, wobei der eine Verarbeitungskanal auf die eine Betriebsart und der andere Verarbeitungskanal auf die zweite Betriebsart abgestimmt ist. Die Sensoreinrichtung liefert hierdurch eine größere Anzahl von kompensierten Messwerten pro Zeit.In order to increase the sampling rate of the sensor device according to the invention, the processing device can have at least two processing channels which are designed for parallel processing of the measurement signal in different ways, one processing channel being tuned to one operating mode and the other processing channel to the second operating mode. As a result, the sensor device supplies a larger number of compensated measured values per time.

Die Erfindung betrifft weiterhin eine Gleisfreimeldeeinrichtung einer eisenbahntechnischen Anlage mit zumindest einer Sensoreinrichtung nach einer der zuvor genannten Ausführungsformen. Dabei kann die Sensoreinrichtung in an sich bekannter Weise an einer Schiene der eisenbahntechnischen Anlage angeordnet sein, um so ein vorbeifahrendes Rad eines Schienenfahrzeugs leicht detektieren zu können. Dabei können der Sendeschwingkreis und der Empfangsschwingkreis der erfindungsgemäßen Sensoreinrichtung entweder gegenüberliegend auf unterschiedlichen Seiten der Schiene angeordnet sein oder alternativ auch auf der gleichen Seite der Schiene angeordnet sein.The invention further relates to a track vacancy detection device of a railway system with at least one sensor device according to one of the aforementioned embodiments. The sensor device can be arranged in a manner known per se on a rail of the railway system in order to be able to easily detect a passing wheel of a rail vehicle. The transmitting resonant circuit and the receiving resonant circuit of the sensor device according to the invention can either be arranged opposite one another on different sides of the rail or, alternatively, can also be arranged on the same side of the rail.

In einer vorteilhaften Ausgestaltung des erfindungsgemäßen Verfahrens können der Sendeschwingkreis in der ersten Betriebsart mit einer ersten Frequenz und in einer zweiten Betriebsart mit einer von der ersten Frequenz unterschiedlichen zweiten Frequenz betrieben werden. Dies hat den oben bereits beschriebenen Vorteil, dass der Sendeschwingkreis im Betrieb dadurch besonders gut zwischen den beiden Betriebsarten hin und her geschaltet werden kann.In an advantageous embodiment of the method according to the invention, the transmitting resonant circuit can be operated at a first frequency in the first operating mode and at a second frequency that differs from the first frequency in a second operating mode. This has the advantage already described above that the transmission resonant circuit in operation This makes it particularly easy to switch back and forth between the two operating modes.

Ferner kann zwischen der ersten und der zweiten Betriebsart periodisch umgeschaltet werden, insbesondere mit einer Frequenz von größer als 100 Hz. Dies hat den Vorteil, dass die Abtastrate ausreichend hoch ist, um ein sicheres Detektieren eines Rades auch bei hohen Geschwindigkeiten der Schienenfahrzeuge zu gewährleisten und trotzdem kurzzeitig auftretende Störgrößen zu erfassen.Furthermore, it is possible to switch periodically between the first and the second operating mode, in particular at a frequency of greater than 100 Hz. This has the advantage that the sampling rate is sufficiently high to ensure reliable detection of a wheel even at high rail vehicle speeds and nevertheless to detect short-term disturbance variables.

Im Folgenden wird die Erfindung mit Bezug auf die beigefügten Zeichnungen und den darin gezeigten beispielhaften Ausführungsformen der Erfindung erläutert.The invention is explained below with reference to the attached drawings and the exemplary embodiments of the invention shown therein.

Es zeigen:

Figur 1: eine schematische Darstellung einer ersten beispielhaften Ausführungsform einer erfindungsgemäßen Sensoreinrichtung;
Figur 2: eine schematische Darstellung eines zeitlichen Ablaufs der Sensoreinrichtung aus Figur 1;
Figur 3: eine schematische Darstellung einer weiteren beispielhaften Ausführungsform einer erfindungsgemäßen Sensoreinrichtung;
Figur 4: eine schematische Darstellung des zeitlichen Ablaufs der Sensoreinrichtung aus Figur 3;
Figur 5: eine schematische Darstellung einer weiteren beispielhaften Ausführungsform einer erfindungsgemäßen Sensoreinrichtung;
Figur 6: eine schematische Darstellung eines zeitlichen Ablaufs der Sensoreinrichtung aus Figur 5.

Show it:

figure 1: a schematic representation of a first exemplary embodiment of a sensor device according to the invention;
figure 2: a schematic representation of a time sequence of the sensor device figure 1 ;
figure 3: a schematic representation of a further exemplary embodiment of a sensor device according to the invention;
figure 4: a schematic representation of the time sequence of the sensor device figure 3 ;
figure 5: a schematic representation of a further exemplary embodiment of a sensor device according to the invention;
figure 6: a schematic representation of a time sequence of the sensor device figure 5 .

Zunächst wird die erfindungsgemäße Sensoreinrichtung und das erfindungsgemäße Verfahren anhand der beispielhaften Ausführungsform der Figuren 1 und 2 erläutert.First, the sensor device according to the invention and the method according to the invention based on the exemplary embodiment Figures 1 and 2 explained.

Figur 1 zeigt eine beispielhafte Ausführungsform einer erfindungsgemäßen Sensoreinrichtung 1, die an einer Schiene 2 einer eisenbahntechnischen Anlage 3 angeordnet ist. figure 1 shows an exemplary embodiment of a sensor device 1 according to the invention, which is arranged on a rail 2 of a railway system 3 .

Die Sensoreinrichtung 1 umfasst einen Sendeschwingkreis 4, einen Empfangsschwingkreis 5 und eine Verarbeitungseinrichtung 6. Die erfindungsgemäße Sensoreinrichtung 1 ist Teil einer Gleisfreimeldeeinrichtung 7 und detektiert ein auf der Schiene 2 entlangfahrendes Rad 8 eines Schienenfahrzeugs anhand einer durch das Rad 8 verursachten Magnetfeldänderung.The sensor device 1 comprises a transmitting resonant circuit 4, a receiving resonant circuit 5 and a processing device 6. The sensor device 1 according to the invention is part of a track vacancy detection device 7 and detects a wheel 8 of a rail vehicle traveling along the rail 2 based on a magnetic field change caused by the wheel 8.

In an sich bekannter Weise weisen der Sendeschwingkreis 4 und der Empfangsschwingkreis 5 jeweils eine Spule 9 und einen Kondensator 10 auf, wobei der Empfangsschwingkreis 5 zusätzlich noch einen Widerstand 11 umfasst. Im Betrieb erzeugt der Sendeschwingkreis 4 ein Magnetfeld 12, das den Empfangsschwingkreis 5 so beeinflusst, dass in ihm ein Messsignal 13, insbesondere eine Wechselspannung hervorgerufen wird. Das Messsignal 13 wird in der Verarbeitungseinrichtung 6 zu einem Ausgangssignal 14 verarbeitet, das beispielsweise an die Gleisfreimeldeeinrichtung 7 oder ein Stellwerk der eisenbahntechnischen Anlage ausgegeben wird. Anhand des Ausgangssignals 14 kann entweder direkt das detektierte Rad 8 oder die Magnetfeldänderung durch das Rad 8 erkannt werden.In a manner known per se, the transmitting resonant circuit 4 and the receiving resonant circuit 5 each have a coil 9 and a capacitor 10 , with the receiving resonant circuit 5 additionally comprising a resistor 11 . During operation, the transmitting resonant circuit 4 generates a magnetic field 12, which influences the receiving resonant circuit 5 in such a way that a measurement signal 13, in particular an AC voltage, is produced in it. The measurement signal 13 is processed in the processing device 6 to form an output signal 14 which is output, for example, to the track vacancy detection device 7 or a signal box of the railway system. Either the detected wheel 8 or the change in the magnetic field caused by the wheel 8 can be recognized directly on the basis of the output signal 14 .

Die Verarbeitungseinrichtung 6 weist bei der beispielhaften Ausführungsform in Figur 1 in der Signalverarbeitung hintereinander angeordnet einen Synchrongleichrichter 15, einen ersten Tiefpassfilter 16, eine Verstärkungseinrichtung 17 zur Pegelanpassung und einen Mikroprozessor 18 zur computerbasierten weiteren Signalverarbeitung auf.In the exemplary embodiment, the processing device 6 has figure 1 Arranged in series in the signal processing, a synchronous rectifier 15, a first low-pass filter 16, an amplifying device 17 for level adjustment and a microprocessor 18 for further computer-based signal processing.

Im Betrieb wird der Sendeschwingkreis 4 in einem ersten Zeitraum T1 mit einer ersten Betriebsart betrieben. In dieser ersten Betriebsart wird der Sendeschwingkreis 4 mit einer ersten Frequenz F1 angeregt. Diese erste Frequenz F1 wird bei der beispielhaften Ausführungsform in Figur 1 von dem Mikroprozessor 18 der Verarbeitungseinrichtung 6 über eine Steuerleitung 19 vorgegeben. Alternativ kann die Steuerfrequenz F1 auch fest am Sendeschwingkreis 4 eingestellt oder von anderer Stelle vorgegeben werden.During operation, the oscillating transmission circuit 4 is operated in a first operating mode in a first time period T1. In this In the first mode, the transmitting resonant circuit 4 is excited at a first frequency F1. This first frequency F1 is used in the exemplary embodiment in FIG figure 1 specified by the microprocessor 18 of the processing device 6 via a control line 19. Alternatively, the control frequency F1 can also be permanently set on the transmitting resonant circuit 4 or specified from another location.

Der zeitliche Ablauf bei der Sensoreinrichtung 1 ist in Figur 2 dargestellt.The timing of the sensor device 1 is in figure 2 shown.

Nach dem ersten Zeitraum T1 wird der Sendeschwingkreis 4 der beispielhaften Ausführungsform der Figuren 1 und 2 im zweiten Zeitraum T2 abgeschaltet, d. h. dass der Sendeschwingkreis 4 im Wesentlichen kein Magnetfeld 12 während des zweiten Zeitraums T2 erzeugt. Anschließend folgt ein weiterer Zeitraum T1, in dem der Sendeschwingkreis 4 erneut mit der Frequent f1 betrieben wird. Wie in Figur 2 dargestellt, sind der erste Zeitraum T1 und der zweite Zeitraum T2 im Wesentlichen gleich lang und wechseln sich im Betrieb periodisch ab. Der Ablauf wie in Figur 2 dargestellt wird vom Mikroprozessor 18 über die Steuerleitung 19 vorgegeben.After the first time period T1, the oscillating circuit 4 of the exemplary embodiment of the Figures 1 and 2 switched off in the second time period T2, ie the transmission resonant circuit 4 generates essentially no magnetic field 12 during the second time period T2. A further time period T1 follows, in which the transmitting resonant circuit 4 is again operated with the frequency f1. As in figure 2 shown, the first time period T1 and the second time period T2 are essentially of the same length and periodically alternate during operation. The procedure as in figure 2 is specified by the microprocessor 18 via the control line 19.

Innerhalb des ersten Zeitraums T1 wird im Empfangsschwingkreis 5 ein durch den Sendeschwingkreis 4 verursachtes Messsignal 13 erzeugt und in der Verarbeitungseinrichtung verarbeitet.Within the first time period T1, a measurement signal 13 caused by the transmitting resonant circuit 4 is generated in the receiving resonant circuit 5 and processed in the processing device.

In der folgenden Signalverarbeitung in der Verarbeitungseinrichtung 6 wird das Messsignal 13 zunächst von dem Synchrongleichrichter 15 gleichgerichtet. Der Synchrongleichrichter 15 arbeitet unabhängig von den Zeiträumen T1 und T2 mit gleicher Frequenz f_e im Wesentlichen phasenstarr. Die Frequenz f_e ist gleich der Frequenz f1. In dem ersten Zeitraum T1, in dem der Sendeschwingkreis 4 das magnetische Wechselfeld erzeugt, ist eine vorgegebene oder ermittelte Phasenlage zwischen der ersten Frequenz f1 und der Frequenz f_e des Synchrongleichrichters 15 fest eingestellt. Die Phasenlage ist so angepasst, dass das Messsignal 13 mit einer für die Signalverarbeitung 6 geeigneten Amplitude gleichgerichtet wird.In the subsequent signal processing in the processing device 6 , the measurement signal 13 is first rectified by the synchronous rectifier 15 . The synchronous rectifier 15 operates independently of the time periods T1 and T2 with the same frequency f_e essentially in a phase-locked manner. The frequency f_e is equal to the frequency f1. In the first time period T1, in which the transmitting resonant circuit 4 generates the alternating magnetic field, a predetermined or determined phase position between the first frequency f1 and the frequency f_e of the synchronous rectifier 15 is permanently set. The phasing is adjusted so that the measurement signal 13 is rectified with an amplitude suitable for the signal processing 6.

Das gleichgerichtete Signal wird anschließend vom Tiefpassfilter 16 so gefiltert, dass erste Störungen oberhalb einer Grenzfrequenz herausgefiltert werden. Hierbei handelt es sich noch nicht unbedingt um Störungen, die z.B. durch Schienenströme auf einer Arbeitsfrequenz des Sendeschwingkreises 4 verursacht werden.The rectified signal is then filtered by the low-pass filter 16 in such a way that the first interference above a limit frequency is filtered out. This does not necessarily mean interference that is caused, for example, by rail currents at an operating frequency of the transmitting resonant circuit 4.

In der anschließenden Verstärkungseinrichtung 17 wird der Pegel angepasst, um die Weiterverarbeitung in dem Mikroprozessor 18 zu vereinfachen.The level is adjusted in the subsequent amplifying device 17 in order to simplify further processing in the microprocessor 18 .

Im Mikroprozessor 18 ist ein zweiter Tiefpassfilter 20 ausgebildet. Dieser ist so ausgestaltet, dass er die Störsignalanteile im Empfangssignal U_e unterdrückt, die sich durch die synchrone Gleichrichtung im Synchrongleichrichter 15 als Wechselspannungsanteile auf dem Nutzsignal darstellen. Die Grenzfrequenz des zweiten Tiefpassfilters 20 ist abhängig von der Frequenz des Nutzsignals und der Abtastrate der Sensoreinrichtung 1, die sich aus der Summe des ersten Zeitraums T1 und des zweiten Zeitraums T2 ergibt. Selbstverständlich kann der zweite Tiefpassfilter 20 alternativ auch außerhalb des Mikroprozessors 18 ausgebildet sein.A second low-pass filter 20 is formed in the microprocessor 18 . This is designed in such a way that it suppresses the interference signal components in the received signal U_e, which appear as AC voltage components on the useful signal due to the synchronous rectification in the synchronous rectifier 15 . The limit frequency of the second low-pass filter 20 depends on the frequency of the useful signal and the sampling rate of the sensor device 1, which results from the sum of the first period T1 and the second period T2. Of course, the second low-pass filter 20 can alternatively also be embodied outside of the microprocessor 18 .

Wie schon erwähnt, ist im zweiten Zeitraum T2 der Sendeschwingkreis 4 abgeschaltet. Ein Messsignal 13 während dieses zweiten Zeitraums T2 aus dem Empfangsschwingkreis 5 wird daher nicht durch das Magnetfeld 12 erzeugt, sondern durch etwaige Störgrößen, deren Einfluss die erfindungsgemäße Sensoreinrichtung 1 kompensiert.As already mentioned, the resonant transmission circuit 4 is switched off in the second time period T2. A measurement signal 13 during this second time period T2 from the receiving resonant circuit 5 is therefore not generated by the magnetic field 12, but rather by any interference variables whose influence is compensated for by the sensor device 1 according to the invention.

Der Synchrongleichrichter 15 arbeitet im zweiten Zeitraum T2 in gleicher Weise wie im ersten Zeitraum T1. Daher werden Anteile der Störgröße, die im Messsignal 13 während des ersten Zeitraums T1 vorhanden waren, auch im zweiten Zeitraum T2 als Empfangssignal U_e in Form eines Analogsignals zum Mikroprozessor 18 geführt.The synchronous rectifier 15 operates in the same way in the second period T2 as in the first period T1. Therefore, portions of the disturbance variable that were present in the measurement signal 13 during the first time period T1 are also considered in the second time period T2 Received signal U_e in the form of an analog signal to the microprocessor 18 out.

Wie in Figur 2 ersichtlich ist, werden zu einem Zeitpunkt 1_a innerhalb des ersten Zeitraums T1 und ebenfalls zu einem Zeitpunkt 1_b während des zweiten Zeitraums T2 je ein Messwert als eine Analogspannung als das Empfangssignal U_e ermittelt. Daraus ermittelt der Mikroprozessor einen kompensierten Messwert, in dem der zweite Messwert zum Zeitpunkt 1_b vom ersten Messwert während des Zeitpunkts 1_a abgezogen wird. So kann als Ausgangssignal 14 der kompensierte Messwert bereitgestellt werden, der vom Einfluss der Störgrößen bereinigt ist.As in figure 2 As can be seen, at a point in time 1_a within the first period T1 and also at a point in time 1_b during the second period T2, a measured value is determined as an analog voltage as the received signal U_e. From this, the microprocessor determines a compensated measured value by subtracting the second measured value at time 1_b from the first measured value at time 1_a. In this way, the compensated measured value can be provided as the output signal 14, which has been corrected for the influence of the disturbance variables.

Im weiteren Zeitverlauf wiederholen sich erneut die ersten und zweiten Zeiträume T1 und T2 und es werden weitere Messwerte genommen, die in Figur 2 mit 2_a, 2_b, 3_a, 3_b, 4_a, 4_b bezeichnet sind. Hieraus werden in gleicher Weise jeweils kompensierte Messwerte ermittelt, die von dem Einfluss einer Störgröße befreit sind und als Ausgangssignal 14 ausgegeben werden.In the further course of time, the first and second time periods T1 and T2 are repeated again and further measured values are taken, which are figure 2 are denoted by 2_a, 2_b, 3_a, 3_b, 4_a, 4_b. From this, compensated measured values are determined in the same way, which are freed from the influence of a disturbance variable and are output as an output signal 14 .

Im Folgenden wird die weitere beispielhafte Ausführungsform der erfindungsgemäßen Sensoreinrichtung 1 mit Bezug auf die Figuren 3 und 4 erläutert. Der Einfachheit halber wird lediglich auf die Unterschiede zu der Ausführungsform der Figuren 1 und 2 eingegangen.The further exemplary embodiment of the sensor device 1 according to the invention is described below with reference to FIG Figures 3 and 4 explained. For the sake of simplicity, only the differences from the embodiment of FIG Figures 1 and 2 received.

Bei der alternativen Ausführungsform der erfindungsgemäßen Sensoreinrichtung 1 in den Figuren 3 und 4 wird der Sendeschwingkreis 4 in der zweiten Betriebsart während des zweiten Zeitraums T2 nicht abgeschaltet, sondern mit einer zweiten Frequenz f2 betrieben, die von der ersten Frequenz f1 unterschiedlich ist. Dies hat den Vorteil, dass die Energie im Schwingkreis weitgehend erhalten bleiben kann. Diese Ausgestaltung hat den Vorteil, dass der Sendeschwingkreis 4 in der Praxis auf diese Weise einfacher zu betreiben ist, weil er nicht abgeschaltet werden muss. Dieses Abschalten während des zweiten Zeitraums T2 kann nämlich auch Nachteile haben.In the alternative embodiment of the sensor device 1 according to the invention in the Figures 3 and 4 the transmission resonant circuit 4 is not switched off in the second operating mode during the second time period T2, but is operated at a second frequency f2, which is different from the first frequency f1. This has the advantage that the energy in the oscillating circuit can be largely retained. This configuration has the advantage that the transmission resonant circuit 4 is easier to operate in practice in this way because it does not have to be switched off. In fact, this switching off during the second time period T2 can also have disadvantages.

Auch bei der Ausführungsform in den Figuren 3 und 4 wird während des zweiten Zeitraums T2 der Einfluss einer etwaigen Störgröße auf den Empfangsschwingkreis 5 ermittelt, damit dieser Anteil aus dem Messsignal während des ersten Zeitraums T1 herausgerechnet werden kann. Im zweiten Zeitraum T2 wird durch die veränderte Senderfrequenz f2 ein Empfangssignal U_e mit einer Frequenzdifferenz f1-f2 erzeugt.Also in the embodiment in the Figures 3 and 4 the influence of any interference variable on the receiving resonant circuit 5 is determined during the second time period T2, so that this component can be calculated out of the measurement signal during the first time period T1. In the second time period T2, a received signal U_e with a frequency difference f1-f2 is generated by the changed transmitter frequency f2.

Der zweite Tiefpassfilter 20 ist bei dieser Ausführungsform so ausgestaltet, dass er die Störsignalanteile im Empfangssignal U_e, die sich durch eine Demodulation der Störgrößen und der Frequenz f2 auswirken, herausfiltert. Ansonsten wird der kompensierte Messwert in gleicher Weise wie bei der Ausführungsform in den Figuren 1 und 2 gebildet, indem der zweite Messwert während des zweiten Zeitraums T2 vom ersten Messwert während des ersten Zeitraums T1 abgezogen wird.In this embodiment, the second low-pass filter 20 is designed in such a way that it filters out the interference signal components in the received signal U_e, which have the effect of demodulating the interference variables and the frequency f2. Otherwise the compensated measured value is calculated in the same way as in the embodiment in FIGS Figures 1 and 2 formed by subtracting the second measured value during the second time period T2 from the first measured value during the first time period T1.

Im Folgenden wird die weitere beispielhafte Ausführungsform der erfindungsgemäßen Sensoreinrichtung 1 mit Bezug auf die Figuren 5 und 6 beschrieben. Erneut wird der Einfachheit halber lediglich auf die Unterscheide zu der Ausführungsform in den Figuren 3 und 4 eingegangen.The further exemplary embodiment of the sensor device 1 according to the invention is described below with reference to FIG Figures 5 and 6 described. Again, for the sake of simplicity, only the differences from the embodiment in FIGS Figures 3 and 4 received.

Die Verarbeitungseinrichtung 6 weist bei der beispielhaften Ausführungsform in den Figuren 5 und 6 zwei Verarbeitungskanäle A, B auf, die zum parallelen Verarbeiten des Messsignals 13 ausgebildet sind. Die beiden Verarbeitungskanäle A, B sind gleich aufgebaut, werden aber unterschiedlich voneinander betrieben. Der erste Verarbeitungskanal A ist in gleicher Weise wie bei der Ausführungsform in den Figuren 3 und 4 ausgebildet. Hierbei wird der Synchrongleichrichter 15.1 mit einer Frequenz f_e1 betrieben, die der ersten Frequenz f1 entspricht.In the exemplary embodiment in FIGS Figures 5 and 6 two processing channels A, B, which are designed to process the measurement signal 13 in parallel. The two processing channels A, B have the same structure, but are operated differently from one another. The first processing channel A is constructed in the same way as in the embodiment in FIGS Figures 3 and 4 educated. Here, the synchronous rectifier 15.1 is operated at a frequency f_e1, which corresponds to the first frequency f1.

Im zweiten Verarbeitungskanal B wird der Synchrongleichrichter 15.2 mit der Frequenz f_e2 betrieben, die der zweiten Frequenz f2 des Sendeschwingkreises 4 in der zweiten Betriebsart entspricht.In the second processing channel B, the synchronous rectifier 15.2 is operated at the frequency f_e2, which corresponds to the second frequency f2 of the transmitting resonant circuit 4 in the second operating mode.

Durch die zwei Verarbeitungskanäle A, B, die in gleicher Weise aufgebaut sind, kann das Messsignal 13 parallel auf unterschiedliche Art und Weise verarbeitet werden. Die daraus resultierenden Spannungen U_e1 und U_e2 werden in Mikroprozessor 18 weiterverarbeitet.Due to the two processing channels A, B, which are constructed in the same way, the measurement signal 13 can be processed in parallel in different ways. The resulting voltages U_e1 and U_e2 are further processed in microprocessor 18.

Der Empfangsschwingkreis 5 ist so breitbandig ausgelegt, dass die beiden unterschiedlichen Sendefrequenzen f1 und f2 annähernd gleich hohe Spannungen in dem Empfangsschwingkreis 5 induzieren. Diese Breitbandigkeit wird durch den Widerstand 11, der eine Dämpfung bedingt, angedeutet. Wie bei der Ausführungsform in den Figuren 3 und 4 schaltet der Sendeschwingkreis 4 in den Zeiträumen T1 und T2 zwischen den Frequenzen f1 und f2 hin und her. Die Frequenzen f1 und f2 werden vom Mikroprozessor 18 über eine Steuerleitung 19 vorgegeben. Im Mikroprozessor 18 ist diese Frequenz mit f_s bezeichnet, die wie in Fig. 6 gezeigt zwischen f1 und f2 wechselt.The reception resonant circuit 5 is designed with such a wide bandwidth that the two different transmission frequencies f1 and f2 induce voltages of approximately the same magnitude in the reception resonant circuit 5 . This broadband is indicated by the resistor 11, which causes damping. As with the embodiment in FIGS Figures 3 and 4 the transmission resonant circuit 4 switches back and forth between the frequencies f1 and f2 in the time periods T1 and T2. The frequencies f1 and f2 are specified by the microprocessor 18 via a control line 19. In the microprocessor 18, this frequency is denoted by f_s, which, as in 6 shown alternates between f1 and f2.

Der Ablauf der beispielhaften Ausführungsform in den Figuren 5 und 6 ist wie folgt:
Der Sendeschwingkreis 4 arbeitet im ersten Zeitraum T1 mit der Frequenz f1. Der Synchrongleichrichter 15.1 im Kanal A ist auf diese Frequenz f1 mit einer geeigneten Phasenlage eingestellt. Eine geeignete Phasenlage ist beispielsweise, wenn der Synchrongleichrichter 15.1 eine solche Phasenlage hat, dass jeweils genau im Maximum bzw. Minimum des Wechselstroms gleichgerichtet wird. Während des folgenden zweiten Zeitraums T2 behält der Synchrongleichrichter 15.1 die Frequenz f1 und die Phasenlage bei. Danach folgt erneut der erste Zeitraum T1, in dem der Sendeschwingkreis 4 wieder mit der Frequenz f1 sendet, zu der auch die Frequenz des Synchrongleichrichters 15.1 wieder optimal ist. Gegebenenfalls wird die Phasenlage erneut eingestellt auf ein Optimum, wenn dies nötig ist. Dies kann gegebenenfalls vorteilhaft sein, in Abhängigkeit vom Umschaltverhalten des Sendeschwingkreises 4 zwischen den Frequenzen F1 und F2. Falls beispielsweise das Umschalten nur zwischen kompletten Halbwellen geschieht, muss die Phasenlage am Synchrongleichrichter 15.1 gegebenenfalls neu eingestellt werden bzw. nachgeführt werden.The flow of the exemplary embodiment in FIGS Figures 5 and 6 is as follows:
The transmitting resonant circuit 4 operates at the frequency f1 in the first time period T1. The synchronous rectifier 15.1 in channel A is set to this frequency f1 with a suitable phase position. A suitable phase position is, for example, when the synchronous rectifier 15.1 has such a phase position that rectification takes place exactly at the maximum or minimum of the alternating current. During the following second time period T2, the synchronous rectifier 15.1 maintains the frequency f1 and the phase angle. This is followed again by the first time period T1, in which the transmitting resonant circuit 4 again transmits at the frequency f1, at which the frequency of the synchronous rectifier 15.1 is also optimal again. If applicable, will the phasing is readjusted to an optimum if this is necessary. This can possibly be advantageous depending on the switching behavior of the transmitting resonant circuit 4 between the frequencies F1 and F2. If, for example, switching only takes place between complete half-waves, the phase position on the synchronous rectifier 15.1 may have to be readjusted or tracked.

Im Kanal A ergibt sich weiterhin in gleicher Weise wie bei der Ausführungsform der Figuren 3 und 4 der kompensierte Messwert aus der Spannung U_e1 zum Zeitpunkt 1_a im Zeitraum T1 minus der Spannung U_e1 zum Zeitpunkt 1_b innerhalb des Zeitraums T2.In the channel A is still obtained in the same way as in the embodiment of Figures 3 and 4 the compensated measured value from the voltage U_e1 at the time 1_a in the time period T1 minus the voltage U_e1 at the time 1_b within the time period T2.

Derselbe Ablauf geschieht auch im parallelen Kanal B, der allerdings mit seinem Synchrongleichrichter 15.2 auf die zweite Sendefrequenz f2 synchronisiert ist. Dadurch kann aus dem zweiten Kanal B im Zeitraum T2 das vom Sendeschwingkreis 4 erzeugte Messsignal ermittelt werden.The same sequence also occurs in the parallel channel B, which, however, is synchronized to the second transmission frequency f2 with its synchronous rectifier 15.2. As a result, the measurement signal generated by the transmitting resonant circuit 4 can be determined from the second channel B in the time period T2.

Der Mikroprozessor 18 umfasst bei der Ausführungsform in den Figuren 5 und 6 eine Umschalteinrichtung 21, mit der zwischen den Kanälen A und B hin und her geschaltet werden kann. Im Betrieb schaltet die Umschalteinrichtung 21 im Zeitraster T1 bzw. T2 zwischen den Kanälen A und B hin und her, um so eine kürzere Abtastrate im Vergleich zu der Ausführungsform der Figuren 3 und 4 realisieren zu können. Hinter der Umschalteinrichtung 21 werden die Messsignale wieder einem zweiten Tiefpassfilter 20' zugeführt. Der zweite Tiefpassfilter 20' ist so ausgestaltet, dass er höher frequente Störsignalanteile herausfiltert, die über seiner Grenzfrequenz liegen. Diese Störsignalanteile können sich durch die Demodulation der Störgrößen und der jeweils anderen Frequenz f1 bzw. f2 ergeben. Weiterhin ist die Grenzfrequenz des zweiten Tiefpassfilters 20' in Abhängigkeit von der Abtastrate T1=T2 und einer Frequenzdifferenz zwischen den Frequenzen f1 und f2 eingestellt.The microprocessor 18 comprises in the embodiment in FIGS Figures 5 and 6 a switching device 21, with which it is possible to switch back and forth between channels A and B. During operation, the switching device 21 switches back and forth between the channels A and B in the time grid T1 or T2, in order to achieve a shorter sampling rate compared to the embodiment of FIG Figures 3 and 4 to be able to realize. Downstream of the switching device 21, the measurement signals are fed back to a second low-pass filter 20'. The second low-pass filter 20' is designed in such a way that it filters out higher-frequency interference signal components that are above its limit frequency. These interference signal components can result from the demodulation of the interference variables and the respective other frequency f1 or f2. Furthermore, the limit frequency of the second low-pass filter 20' is set as a function of the sampling rate T1=T2 and a frequency difference between the frequencies f1 and f2.

Da bei der Ausführungsform der Figuren 5 und 6 das Messsignal 13 abwechselnd aus zwei unterschiedlichen Frequenzen erzeugt wird und diese auch beide durch die parallele Auswertung der Kanäle A und B ausgewertet werden, kann die Störempfindlichkeit der Sensoreinrichtung 1 erneut verbessert werden. Der Einfluss einer festen Störfrequenz kann reduziert werden. Gleichzeitig wird die Abtastrate gegenüber der Ausführungsform in den Figuren 3 und 4 verdoppelt, wenn man davon ausgeht, dass T1 gleich lang mit T2 ist.Since in the embodiment of Figures 5 and 6 the measurement signal 13 is generated alternately from two different frequencies and these are also both evaluated by the parallel evaluation of the channels A and B, the interference sensitivity of the sensor device 1 can be improved again. The influence of a fixed interference frequency can be reduced. At the same time, the sampling rate compared to the embodiment in FIGS Figures 3 and 4 doubled if one assumes that T1 is the same length as T2.

Die Grenzfrequenz vom zweiten Tiefpassfilter 20, 20' ist abhängig von der Differenz zwischen der ersten Frequenz f1 und der zweiten Frequenz f2. Hiermit ist gemeint, dass die Grenzfrequenz vom zweiten Tiefpassfilter 20, 20' erfindungsgemäß so eingestellt ist, dass die mit der Differenz zur Gleichrichtfrequenz erzeugten Messsignalanteile herausgefiltert bzw. unterdrückt werden.The cut-off frequency of the second low-pass filter 20, 20' depends on the difference between the first frequency f1 and the second frequency f2. This means that the limit frequency of the second low-pass filter 20, 20' is set according to the invention in such a way that the measurement signal components generated with the difference to the rectification frequency are filtered out or suppressed.

Durch die Ausgestaltung mit den zwei parallel arbeitenden Verarbeitungskanälen A und B wird trotz der Störkompensation kontinuierlich eine durch ein Rad verursachte Magnetfeldänderung erfasst, also auch im zweiten Zeitraum T2.Due to the configuration with the two processing channels A and B working in parallel, a magnetic field change caused by a wheel is continuously detected despite the interference compensation, ie also in the second time period T2.

Die kompensierten Messsignale aus den unterschiedlichen Kanälen A und B werden wechselseitig weiterverarbeitet. Die Umschalteinrichtung 21 dient nur als anschauliches Beispiel. Selbstverständlich können die Daten auch anders im Mikroprozessor 18 zusammengefügt werden.The compensated measurement signals from the different channels A and B are processed alternately. The switching device 21 serves only as an illustrative example. Of course, the data can also be combined in the microprocessor 18 in a different way.

Die erfindungsgemäße Sensoreinrichtung 1 in den verschiedenen beschriebenen Ausführungsformen hat den Vorteil, dass von außen induzierte Störeinflüsse weitgehend ohne zusätzlichen Hardwareaufwand unterdrückt werden können.The sensor device 1 according to the invention in the various described embodiments has the advantage that externally induced interference can be largely suppressed without additional hardware expense.

Claims

Sensor device (1) for detecting a magnetic field change caused by an object approaching the sensor device (1), in particular by a wheel (8) of a rail vehicle, wherein the sensor device (1) has at least one transmitting resonant circuit (4) for generating a magnetic field (12), at least one receiving resonant circuit (5) for generating at least one measurement signal (13) caused by the magnetic field (12), and at least one processing device (6) for processing the at least one measurement signal (13),

characterized in that

the sensor device (1) is designed, for the purpose of interference compensation, to operate the transmitting resonant circuit (4) in a first time period (T1) with a first operating mode and in a second time period (T2) with a second operating mode that differs from the first operating mode, and

the processing device (6) is designed in such a way that at least one first measured value is determined using the measurement signal (13) during the first time period (T1) and at least one second measured value is determined during the second time period (T2), and the first and the second measured value for generating at least one compensated measured value can be used.

Sensor device (1) according to claim 1,
characterized in that
the sensor device (1) is designed in such a way that the first and the second period of time (T1, T2) are repeated periodically.

Sensor device (1) according to claim 1 or 2,
characterized in that
the second period (T2) is shorter than 500 ms.

Sensor device (1) according to one of the above claims,
characterized in that
the first time period (T1) and the second time period (T2) are essentially of the same length.

Sensor device (1) according to one of the above claims,
characterized in that
the sensor device (1) operates the transmitting resonant circuit (4) in the first operating mode at a first frequency (f1) and in the second operating mode at a second frequency (f2) that differs from the first frequency (f1).

Sensor device (1) according to claim 5,
characterized in that
the processing device (6) is designed to compensate for the influence of the transmitting resonant circuit (4) on the receiving resonant circuit (5) in the first or the second operating mode.

Sensor device (1) according to claim 5 or 6,
characterized in that
the processing device (6) has at least one synchronous rectifier (15, 15.1, 15.2) whose rectification frequency (f_e, f_e1, f_e2) is tuned to the first or second operating mode of the transmitting resonant circuit (4).

Sensor device (1) according to Claim 7,
characterized in that
the processing device (6) has at least one low-pass filter (16, 16.1, 16.2) arranged in the signal processing behind the synchronous rectifier (15, 15.1, 15.2), the cut-off frequency of which is tuned to the first or second operating mode.

Sensor device (1) according to one of the above claims,
characterized in that
the processing device (6) has at least two processing channels (A, B) for parallel processing of the measurement signal (13), wherein one processing channel (A, B) is tuned to the first operating mode and the other processing channel (A, B) is tuned to the second operating mode.

Track vacancy detection device (7) of a railway system (3) with at least one sensor device (1) according to one of the above claims.

Method for detecting a magnetic field change caused by an object approaching the sensor device (1), in particular by a wheel (8) of a rail vehicle, in which a magnetic field (12) is generated by a transmitting resonant circuit (4) and at least one of the The measuring signal (13) caused by the magnetic field (12) is generated in a receiving resonant circuit (5) and processed in a processing device (6), characterized in that

the transmission resonant circuit (4) is operated in a first time period (T1) with a first operating mode and in a second time period (T2) with a second operating mode that differs from the first operating mode, for the purpose of interference compensation, and

at least one first measured value is determined during the first time period (T1) based on the measurement signal (13) and at least one second measured value is determined during the second time period and the first and the second measured value are used to generate at least one compensated measured value.

Method according to claim 11,
characterized in that
the transmitting resonant circuit (4) is operated in the first operating mode at a first frequency (f1) and in the second operating mode at a second frequency (f2) which differs from the first frequency (f1).

Method according to claim 12,
characterized in that
is periodically switched between the first and the second operating mode, in particular with a frequency of more than 100 Hz.