MXPA04009521A

MXPA04009521A - Dispositivo para el suministro de energia y para guiar un objeto en movimiento en forma inductiva.

Info

Publication number: MXPA04009521A
Application number: MXPA04009521A
Authority: MX
Inventors: Winterhalter Roland
Original assignee: Wampfler Ag
Priority date: 2002-04-12
Filing date: 2003-02-20
Publication date: 2005-01-25
Also published as: US7243752B2; WO2003086807A8; DE10216422B4; KR100795439B1; CA2481445A1; WO2003086807A1; DE10216422C5; AU2003206933A1; US20050103545A1; CN1738733A; KR20040102090A; DE10216422A1; EP1503918A1; JP2005528068A

Abstract

La invencion se refiere a un dispositivo para suministrar energia y para guiar inductivamente un objeto en movimiento. Dicho dispositivo comprende una inductancia primaria, en la forma de un bucle (3) conductor, e cual se extiende a lo largo de una trayectoria de desplazamiento designada del objeto, una segunda inductancia, que esta localizada en el objeto y que se puede acoplar magneticamente a la inductancia primaria para transmitir energia,, varias inductancias de recepcion que estan localizadas en el objeto y emiten senales de medicion dependen del campo magnetico de la inductancia primaria y un dispositivo de evaluacion, que determina una medicion para la posicion del objeto en relacion al bucle conductor a partir de las senales de medicion. Para permitir la comunicacion de datos, las inductancias (5;12) de recepcion estan conectadas a un receptor (21, 24, 27, 18, 16) de datos, que contiene medios o elementos (24) para extraer una senal de datos del voltaje de salida de al menos una de las inductancias de recepcion. Un linea (4a, 4b) de datos esta dispuesta a lo largo de la trayectoria de desplazamiento designada del objeto y esta acoplada de manera inductiva a al menos una inductancia de recepcion durante el desplazamiento del objeto.

Description

DISPOSITIVO PARA EL SUMINISTRO DE ENERGÍA Y PARA GUIAR UN OBJETO EN MOVIMIENTO EN FORMA INDUCTIVA CAMPO DE LA INVENCIÓN La invención se refiere a un dispositivo para el suministro de energía y para guiar un objeto en movimiento de forma inductiva según el concepto de la reivindicación 1. ANTECEDENTES DE LA INVENCIÓN La transmisión inductiva de energía hace posible el suministro a un usuario o consumidor en movimiento con energía sin contacto eléctrico o mecánico. . Para esto se conocen los dispositivos previstos como por ejemplo a partir de WO 92/17929, gue comprenden cada uno una parte primaria y una parte secundaria, gue están acoplados electromagnéticamente de manera semejante al principio de los transformadores. La porción primaria, o principal consiste de una electrónica de entrada o alimentación y un bucle conductor colocado a lo largo de una sección con un conductor de ida y un conductor de retorno, gue corren paralelos unos con otros y en el extremo de la sección proceden uno dentro de otro o se unen uno con otro. Uno o varios verificadores colocados cada uno en los usuarios en movimiento y la electrónica de alimentación perteneciente forman la porción secundaria. En contraste con el modelo usual de transformador se trata de un sistema acoplado flojo, que se acciona con una frecuencia relativamente alta en la región de los kilohertz y se pueden conectar en puente entrehierros grandes hasta de unos centímetros. Respecto las ventajas de este tipo de conducción de energía se cuentan especialmente la libertad de deterioro y libertad de mantenimiento, así como la capacidad para estar a prueba de contacto y una alta disponibilidad. Las aplicaciones típicas son los sistemas automáticos de transportación de personas en la técnica del acabado, pero también en el sistema de transportación de personas, como ascensores eléctricos y autobuses accionados por electricidad.

Entonces en tal tipo de dispositivos no se debe discrepar de la trayectoria de movimiento de un usuario de la trayectoria del bucle conductor, el usuario deberá conducir de manera correspondiente, cuando no se trata de un vehículo sobre carriles. Tal conducción se puede realizar de manera ejemplar porque el vehículo consiste de un eje delantero alargado, giratorio, cuya posición angular inmediata se determina a través de un timón, el cual se desliza en una ranura o muesca que transcurre en la vía o calzada. Entonces es conveniente que el verificador esté colocado en este eje delantero articulado, con esto también está alineado en las curvas siempre lo mejor posible respecto al bucle conductor empotrado en la calzada. La desventaja en esta solución es el dispendio para fresar la ranura, la carencia de lisura de la calzada, y el desgaste mecánico inevitable del timón. Una solución más elegante, la cual evita esta desventaja, es la dirección inductiva de contacto flojo descrito en la DE 198 16 762. Aquí el campo magnético de salida de todos modos antes del bucle conductor está comprendido de un arreglo de sensor inductivo, cuyas señales de salida se dirigen a un dispositivo de evaluación. Indaga de ahí la posición del vehículo en la dirección transversal al bucle conductor y conduce en dependencia de estos servomotores para la conducción del vehículo. El arreglo de sensor previsto está colocado en la parte media del vehículo y consiste cada uno de un sensor con ejes de sensibilidad vertical y horizontal, en donde el transversal de este último corre en la dirección de conducción. Entonces la corriente en el conductor de ida y el conductor de retorno del bucle conductor es igual de manera opuesta en cada momento, alcanzándose un máximo en la posición media del vehículo en relación al bucle conductor, la señal del sensor con el eje de sensibilidad vertical, mientras la señal de los otros sensores tiene un punto de anulación. Frecuentemente, existe la necesidad en los sistemas automáticos de transportes de una comunicación de datos entre los automóviles y una posición o sitio de conducción central. A partir de la DE 39 16 610 AI se conoce un dispositivo para conducir en la pista y la transferencia de datos simultáneamente, en donde en efecto la conducción en pista exclusivamente sirve para la conducción en pista y no para el suministro de energía al automóvil. El arreglo de sensor previsto para la conducción en pista se afina completamente con lo descrito previamente, mientras que el dispositivo de emisión y recepción para la comunicación de datos no se explica de manera puntual. Partiendo de este estado de la técnica, la invención tiene como objetivo un dispositivo para la alimentación de energía y la conducción de un objeto en movimiento de manera inductiva en una trayectoria conveniente para la realización de una comunicación de datos exhibida como una función adicional . Este objetivo se resuelve según la invención a través de un dispositivo con las características proporcionadas en la reivindicación 1. Las modificaciones o ampliaciones ventajosas de la invención se desprenden de las reivindicaciones dependientes. Un procedimiento concebido para el funcionamiento del dispositivo, de acuerdo con la invención es la materia objeto de la reivindicación 28. Una ventaja esencial de la invención consiste en que para la determinación de la posición en un usuario en movimiento así y todo hace falta usar inductancias al mismo tiempo para la recepción de datos, es decir, que la conducción y la recepción de datos necesiten conjuntamente solo una única antena inductiva. Especialmente adecuado para esto es un arreglo de dos bobinas planas, en serie, mezcladas o invertidas una contra otra, las cuales están dispuestas de manera transversal al usuario en movimiento con respecto a la dirección de movimiento y con dirección al eje vertical. Tales bobinas planas se pueden montar de manera sencilla en una placa conductora y se pueden . realizar incluso como completamente planas en caso extremo en una placa conductora.

Cuando este arreglo de bobina de recepción es lo suficientemente amplio para cubrir cuando menos uno de los conductores del bucle conductor que sirve para alimentar energía, separado de manera lateral, y el conductor de datos vecino se coloca en un conductor del bucle, también está en una sección sinuosa de la trayectoria de movimiento del usuario así como en una determinada posición precisa, asimismo también un acoplamiento suficiente para recibir datos, libre de perturbaciones, que garantiza cuando menos una inductancia de recepción con el conductor de datos. Esto es válido también si la antena no se puede colocar en la parte media del eje delantero articulado del usuario en movimiento y por lo tanto en una curva se experimenta una desviación lateral. Con eso se puede determinar con mucha exactitud la posición del conductor a partir de una comparación de la señal de medición de la bobina de recepción única o a partir de una interpolación del avance de la. amplitud entre las bobinas de recepción únicas. En una condición básica, las inductancias de recepción se pueden usar también para enviar las señales de datos, para esto se prevé un arreglo separado de inductancias con núcleos ferromagnéticos , para concentrar mejor el ¦ campo . en la conducción de datos, en donde también aquí representan dos serie alternadas una contra otra de inductancias una solución especialmente conveniente. Tanto bajo las inductancias de envió o emisión como bajo las inductancias de recepción, se seleccionan en base a los resultados de determinada posición siempre cada uno de aquellos para el funcionamiento de la comunicación, las cuales en base a sus posiciones laterales momentáneas muestran el mejor acoplamiento para el conductor de datos. Esta previsión es aplicable básicamente a cada arreglo de antena inductiva con varias bobinas de emisión y/o recepción . BREVE DESCRIPCIÓN DE LOS DIBUJOS A continuación se describirán los ejemplos de realización de la invención en función a los dibujos. En estos, La figura 1 muestra una sección transversal esquemática de una parte de un dispositivo de acuerdo con la invención, La figura 2 muestra una vista esquemática en la parte del dispositivo según la figura 1, La figura 3 muestra la trayectoria del voltaje de salida de una inductancia de recepción en dependencia a la posición transversal respecto a la dirección del movimiento, La figura 4 muestra un corte agrandado y simplificado de una vista como en la figura 1, La figura 5 muestra dos variantes de una inductancia de envió para el dispositivo de acuerdo con la invención, La figura ß muestra una vista en sección transversal esquemática de un arreglo adecuado para la comunicación bidireccional de las inductancias , La figura 7 muestra una vista en planta esquemática de un arreglo según la figura 6, La figura 8 muestra un diagrama de bloques de un dispositivo el análisis, recepción y envío para el funcionamiento en unión con el arreglo de inductancias de las figuras 6 y 7. DESCRIPCIÓN DETALLADA DE LA INVENCIÓN En las figuras 1 y 2 se representa una parte de un dispositivo según la invención de manera esquemática en sección transversal o en vista esquemática. En una trayectoria 1 de conducción, en el que se moverá un vehículo de transporte accionado eléctricamente, se quitan fresando dos ranuras 2a y 2b. En estas ranuras 2a y 2b están incrustados el conductor 3a de ida y el conductor 3b de retorno de un bucle 3 conductor, desde el cual se ve en la figura 2 solo una sección corta. El bucle 3 conductor se alimenta desde una electrónica de alimentación no representada con una corriente alta y actúa como la inductancia primaria distribuida espacialmente de un transformador, cuya inductancia secundaria se forma de un verificador colocado en el vehículo. De esta forma el vehículo se provee con la energía eléctrica necesaria para su accionamiento. El verificador y el vehículo no son de interés y por lo tanto no se representan en las figuras. El parámetro típico de accionamiento de uno de tales sistemas son de 100 m para la distancia media del conductor primario, de 10 mm para el entrehierro, de 100 A para la corriente y de 20 kHz para la frecuencia. En la ranura 2b está colocado además un conductor 4 de datos de dos direcciones con los manguitos 4a y 4b. Por lo que el conductor 4 de datos es perpendicular en la sección transversal al plano definido a través del bucle 3 conductor, es decir, la línea de unión del punto medio de los manguitos 4a y 4b están perpendiculares a la línea de unión del punto medio de los conductores 3a y 3b. Con esto, se consigue tanto un desacoplamiento inductivo óptimo del conductor 4 de datos del bucle 3 conductor, como también se aligera el tendido o colocación del conductor 4 de datos en las curvas, pues el conductor 34 de datos construido como linea de dos hilos, plana, es flexible esencialmente en esta dirección como en las otras direcciones. Ambas ranuras 2a y 2b son por causa de simplicidad de la misma sección transversal, de manera que en la ranura 2a, si es necesario, encuentre aún espacio para la disposición de un conductor de datos adicional. Para la presente invención es lo de menos en que lado de uno de los conductores 3a o 3b del' conductor 4 de datos esté colocado. Si fuera posible tan bueno como el arreglo vertical mostrado en las figuras en el lado exterior también un arreglo ¦ vertical en el lado interior o aún un arreglo horizontal por encima de un conductor 3a o 3b. En el vehículo no representado está colocada a una distancia en la dimensión de 10 mm de la superficie superior del vehículo 1, una antena 5 de recepción inductiva que consiste de cinco bobinas 5a-5e planas. Las bobinas 5a-5e se encuentran todas paralelas una junto a la otra y con las superficies extremas paralelas o con los ejes dibujados en líneas punteadas en las figuras, perpendiculares a la superficie superior del vehículo 1. Las bobinas 5a-5c conforman una serie o hilera recta, que se extiende en la orientación correcta del vehículo, transversal a su dirección de movimiento, las cuales entonces coinciden con la dirección longitudinal del bucle 3 conductor. Esto es válido para también para las bobinas 5d y 5e, las cuales se desplazan tanto en la dirección longitudinal del conductor de retorno 3b, como también en la sección transversal frente a la serie de bobinas 5a-5c. El desplazamiento en la dirección longitudinal corresponde casi más a la medición de una bobina en esta dirección, el desplazamiento en la dirección transversal de la mitad de la dimensión de una bobina en esta dirección. La representación de las bobinas con secciones transversales ovaladas en la figura 2, es una representación ejemplar, es decir, las secciones transversales pueden estar tanto en forma circular o en forma rectangular aproximadamente. Las dimensiones de sección transversal de las bobinas pueden estar en forma ejemplar en la dimensión de 10 hasta 30 itim. Las bobinas receptoras están determinadas además por la medición del campo magnético de la corriente en el bucle 3 conductor para por medio de lo cual determinar la posición de la antena 5 y asi también del vehículo, -en la que está indicada, transversal a la dirección del movimiento. Para este fin las bobinas 5a - 5e se conectan en una dirección de utilización electrónica, la cual fija, compara y evalúa las amplitudes de las tensiones inducidas en las bobinas 5a-5e a través del campo magnético mencionado y averigua una medida para la posición de la antena 5 respecto al conductor 3b de retorno. Con base en esta determinación de la posición se logran las señales de posición por medio de un regulador para uno o varios servomotores, para asi conducir el vehículo de manera automática a lo largo de una pista, que sigue el recorrido del bucle 3 conductor. La determinación de la posición se basa en que la amplitud del voltaje U inducido en dependencia de la posición S lateral de una de las bobinas 5a-5e de recepción por una distancia vertical que permanece igual, muestra una trayectoria característica con varios valores extremos. En la figura 3 se representa cualitativamente esta trayectoria, la cual refleja la imagen de campo de un conductor doble con dos manguitos de recorrido bajo corriente no semejante. Con esto el origen de la abscisa se encuentra en la mitad entré el conductor 3a de ida y el conductor 3b de retorno. Las posiciones de los conductores 3a y 3b están indicadas en la figura 3 con H o R. Debido a las trayectorias conocidas de las líneas de los campos magnéticos como circulares, cuyos puntos medios cada uno de los cuales están unidos directamente a los manguitos, sin embargo todos se encuentran fuera del espacio intermedio H-R, produciéndose dos mínimos simétricos en las posiciones aproximadamente a cada uno de los lados H y R. En tal mínimo el flujo concatenado es cercano a cero debido a las trayectorias horizontales de las lineas de campo ahí. El máximo se encuentra exactamente en la mitad y con relación a la adición idéntica de las aportaciones de campo positivas más grandes de ambos manguitos. Parece evidente que tal trayectoria se puede usar en forma sencilla para la determinación de la posición a través de la búsqueda del valor extremo, en que varias bobinas se disponen a lo largo de la via S y cuyo voltaje de salida se compara y evalúa en un dispositivo de valoración electrónico. En esto se imponen los mínimos debido a las trayectorias curvas esencialmente empinadas en sus alrededores como criterio favorable. Entonces con el arreglo de las bobinas solo se pueden explorar puntos discretos a lo largo de la vía S, siendo ideal, para interpolar de manera no lineal las trayectorias curvas según la figura 3 entre estas posiciones de apoyo. El relleno de la segunda serie de bobinas 5d-5e frente a la primera serie 5a-5c para accionar la mitad, de la dimensión transversal de una bobina frente a la primera serie de bobinas 5a-5c, una bisección del intervalo de exploración espacial . En efecto, el radio de curvatura del bucle 3 conductor en las curvas de la pista de movimiento del vehículo debe ser grande frente a la distancia de ambas series de bobinas 5a-5c y 5d-5e en la dirección longitudinal, con esto no se destruye la divergencia provocada a través de esta distancia longitudinal de la ganancia en la exactitud en las curvas. Una curvatura lateral del bucle 3 conductor en una curva o en una vía de movimiento de dos ramificaciones, por consiguiente como se califica usualmente de desvio en contacto en sistemas sobre carriles, se hace manifiesto de ahí que el lugar determinado a través del dispositivo de valoración de un mínimo empieza a emigrar lateralmente. Esta desviación de la primera posición de una antena 5 a través de la posición en el vehículo en el lugar' teórico predeterminado, se puede usar para regular la vía del vehículo. Una función adicional de la antena 5 es la recepción inductiva de señales de datos, los cuales se envían desde unidades de mando centrales no representadas a través de los inmediatamente cercanos conductores 4 de datos dispuestos cerca del conductor 3b de retorno al vehículo. La posición del conductor 4 de datos respecto a dos bobinas de recepción 5d y 5e, planas, está representada en forma agrandada con cada uno de los eje verticales en la figura 4. Estas tienen, debido a la distancia relativamente grande entre ambos conductores 4a y 4b en la región de 10-20 mm, una resistencia de onda relativamente grande y es comparable con un cable de antena de 300O del tipo usual previo de la técnica. Un alma o brida delgada de aislamiento une ambos conductores 4a y 4b mecánicamente y los sostiene uno respecto al otro a una distancia constante. Cuado la corriente en el cable 4 de datos, como se indica por medio de la cruz y el punto en los conductores 4a y 4b, en un momento determinado directamente en el conductor 4a superior el plano de sección transversal representado penetra hacia atrás y en el conductor 4b inferior penetra hacia adelante, se produce asi en el espacio entre el conductor 4 y las bobinas 5d y 5e de recepción una trayectoria de campo magnético del tipo representado, es decir, las lineas de campo corren en forma circular en el sentido de las manecillas del reloj hacia el rededor del punto medio, la mitad superior del conductor 4a superior se encuentra en la linea recta de unión del punto medio del conductor. En la segunda posición de la linea B de campo esbozada están registrados los componentes horizontales BH y los componentes verticales Bv de la densidad del fluido magnético ejemplar. En una posición media exacta de una bobina 5d o 5e de recepción por encima del cable 4 de datos, el acoplamiento inductivo admite un mínimo, debido a la trayectoria horizontal pura ahí del campo magnético B, es decir, teóricamente la misma desaparece hasta ahí. Por otro lado, la disminución del valor de la densidad B del flujo con la distancia progresiva de una bobina 5d o 5e antes del conductor 4. De ahí sucede que a una distancia vertical dada entre una bobina 5d o 5e y el conductor 4a superior en la cercanía del conductor 4 de datos, cada posición media mencionada aparte produce un máximo del acoplamiento inductivo. Con el uso de un arreglo regulado de una multiplicidad de bobinas receptoras 5a-5e, como lo muestra la figura 2, se encuentra evidentemente una de las bobinas 5a-5e de recepción cuyo máximo a continuación es adecuado y con eso es la mejor para la recepción de datos. De ahí se aprovecha que en el dispositivo de valoración mencionado para la determinación de la posición por medio de la posición permanente, cada vez se selecciona la bobina 5a-5e de recepción que se encuentra mejor y a través de un multiplexor solo se une o conecta con el dispositivo de recepción de datos. Entonces en la trayectoria del movimiento del automóvil se puede modificar repetidamente la selección de la bobina 5a-5e de recepción más favorable, especialmente en un intercambio de dirección en una curva o en una bifurcación, donde la antena 5 de recepción emigra lateralmente a pesar de la regulación de la dirección por momentos a partir de su posición normal frente al bucle 3 conductor y entonces también frente al conductor 4 de datos. Lo último es hasta ahora inevitable, si la antena no se puede colocar en la parte media bajo el eje delantero articulado. A través del conmutador permanente en cada una de las bobinas 5a-5e de recepción mejor colocada, se garantiza una recepción de datos libre de migraciones también en las secciones impares de la vía o trayectoria de movimiento. En principio la antena 5 del tipo descrito previamente se puede utilizar para eso, para transmitir los datos también desde el vehículo en el cual está, montada, por medio del conductor 4 de datos en forma inductiva hasta un sitio del conductor central. Para elevar el rendimiento de la transmisión, es ventajoso entonces usar bobinas de envío separadas con un núcleo ferromagnético para la concentración del campo en la conducción 4 de datos. En la figura 5 se representan dos posibles formas de construcción de tales bobinas 6 y 9 de envío o emisión. La bobina 6 de envío izquierda es apropiada especialmente para el uso en una línea 4 de conducción de datos con conductores 4a y 4b que se encuentran uno sobre otro en forma vertical, como ya se mostraron en las figuras 1 y 4. El núcleo 7 de hierro está en este caso en forma de U y la bobina 6 está así indicada en el vehículo, que ambos lados del núcleo 7 en U se muestran verticales a la línea 4 de conducción de datos. El bobinado o devanado 8 se encuentra en la sección horizontal entre ambos lados. El acoplamiento inductivo es en este arreglo máximo en la posición media mostrada de la bobina 6 sobre la línea 4 conductora de datos.

Una bobina 9 de envío derecha es apropiada especialmente para el uso en una línea 4 de conducción de datos con conductores 4a y 4b que se encuentran uno cerca del otro en sentido horizontal. Este arreglo de conductores está en efecto en relación al acoplamiento inductivo no deseado de la línea 4 de conducción de datos y el bucle 3 conductor, así como a la flexibilidad mecánica en las curvaturas horizontales de las conexiones de conducción, menos óptimas que el arreglo vertical, por lo que entra en consideración en principio también. El núcleo 10 de hierro es en este caso en forma de E y la bobina 9 está así indicada en el vehículo, de modo que el tercer lado del núcleo 10 en E se muestra vertical, a la línea 4 de conducción de datos. El devanado 11 se encuentra en el lado medio. El acoplamiento inductivo es también máximo en este arreglo en la posición media mostrada de la bobina 9 sobre la línea 4 de conducción de datos . En completa analogía a la antena 5 de recepción, una antena de envío inductiva de acuerdo con la invención consiste de una multiplicidad de bobinas de envío dispuestas en general en forma lineal, transversales a la dirección de movimiento del vehículo, para garantizar, que permanentemente, es decir, también en la conducción en curvas, se encuentre a la disposición una bobina de envío posicionada lo suficientemente bien para una transmisión de datos libre de perturbaciones a la linea 4 de conducción de datos. También la ventaja de un arreglo de dos series de -bobinas mezcladas una contra la otra lateralmente y que yacen una detrás de otra, para elevar la disolución - o resolución local es la capacidad de transmisión inmediata desde la antena 5 de recepción a una antena de envío o emisión. De manera lógica una antena de envío se debe indicar en la dirección transversal del vehículo en la misma posición que la antena 5 de recepción, de manera que se deban desplazar en la dirección longitudinal frente a la antena de recepción. Por lo que se refiere a la selección de cada una de las mejores bobinas de . envío, esto puede ocurrir en la coordinación fija espacialmente entre las bobinas de recepción y de envío con base en la selección de la mejor bobina de recepción. Entonces se debe encontrar la antena -de envío en una asimetría longitudinal frente a la antena de recepción, la mejor bobina de emisión no absoluta en_ cuya posición lateral como la mejor antena de recepción, sino que puede estar en una sección transversal curvada de la trayectoria o vía. de movimiento también una. bobina de envío mezclada o intercalada lateralmente de la mejor bobina de recepción directamente en la posición más conveniente. Una visión antecedente de este efecto en la selección de la bobina de envío presupone un almacenamiento temporal de datos de la via de movimiento a través del dispositivo de evaluación. En las figuras 6 y 7 se representa un sistema de comunicación y dirección de acuerdo con la invención con una extensión o periferia de función máxima en la sección transversal o en la vista esquemática. Muestra una antena 12 de recepción la cual corresponde en principio a las figuras 1 y 2 descritas precedentes, pues a diferencia de esta reviste o cubre no solo el conductor 3b de retorno, sino también el conductor 3a de ida, y en consecuencia al bucle 3 conductor en su anchura total. En la dirección longitudinal frente a la antena 12 de recepción desplazada, está dispuesta una antena 13 de envío estructurada de manera análoga, la cual en la ¦ misma manera que el bucle 3 conductor está cubierta completamente y se ensambla a partir de las bobinas 6 de envío o emisión del tipo mostrado en la izquierda en la figura 5. Como se reconoce en la figura 6, se encuentra en la ranura 2a vecina al conductor 3a de ida, una segunda línea 14 de conducción de datos igualmente en posición vertical. La ventaja del sistema según las figuras 6 y 7 es la funcionalidad también en la región de cambio (ramificaciones de vía) , en la cual el vehículo se aleja y entonces también las antenas 12 y 13 de uno de los conductores 3a o 3b y está disponible temporalmente tan solo en uno de los conductores 3a o 3b en la cercanía de las antenas 12 y 13. Debido a que en cada uno de los conductores 3a y 3b está dispuesta una línea 14 o 4 de conducción de datos, y que cada una de estas líneas 14 y 4 conductoras de datos de las antenas 12 o 13 están cubiertas de las antenas 12 o 13 de recepción y envío, es posible en cada momento una comunicación de datos libre de perturbaciones . Lo mismo es válido conforme al sentido también para la conducción en la vía del vehículo. Cuando a saber, como se. representa en las figuras 1 y 2, solo uno de los conductores 3a o 3b de una antena 5 de recepción está recubierto y la vía se aleja del vehículo en un cambio de estos conductores, entonces mientras que no es posible la determinación de la posición y a continuación tampoco ninguna regulación de la dirección, hasta que la antena 5 encuentra otra vez un nuevo conductor 3a o 3b. En un arreglo de antena como en las figuras 6 y 7 se asegura en cambio la cercanía de . la antena 12 de recepción a cuando menos uno de los conductores 3a o 3b, y con eso también una información de la posición no interrumpida en la zona de un cambio. Cuando estos puntos de vista aparecen en casos únicos de aplicación no se espera ningún significado decisivo, entonces es suficiente para una comunicación de datos bidireccional en principio una mitad del arreglo 12, 13 de antenas mostrados en las figuras 6 y 7 y se puede desistir de la segunda linea 14 de conducción de datos. Esto corresponde al arreglo de las figuras 1 y 2 con dos series adicionales, alternadas una contra la otra en dirección transversal de las bobinas 6 de emición, la cuales se encuentran en la dirección longitudinal detrás de las bobinas 5a-5e de recepción. Se sobreentiende que el número mostrado en las figuras 1 y 2 de cinco bobinas 5a-5e de recepción en dos series y el número mostrado en las figuras 6 y 7 de cada una de once bobinas de emisión y recepción y cada una de dos series tienen carácter de ejemplificación solamente. En el caso de aplicación individual, puede ser suficiente para lograr datos de conducción impulsados tanto por un número mínimo de bobinas y/o series, tanto como un número más grande de bobinas y/o series son necesarios. El diagrama de bloques de un dispositivo 15 de comunicación de datos y de valoración está representado en la figura 8. La pieza central de este dispositivo 15 es una microcomputadora 16, que aprovecha todas las funciones digitales de elaboración del dispositivo 15. La microcomputadora 16 dispone de un convertidor análogo/digital 17 para familiarizarse de las señales de medición de posición análogas tomadas de la antena 12 de recepción y de una unidad 18 de entrada/salida o emisión para familiarizarse o transmitir las · señales de datos digitales recibidas de las líneas 4 y 14 de conducción de datos así como para las señales de datos digitales emitidas, las cuales se deberán enviar a través de la antena 13 de envío o emisión a las líneas 4 y 14 de conducción de datos. Además, la microcomputadora 16 dispone de puntos de corte digitales adecuados para la comunicación con la electrónica de mando del vehículo. De manera ejemplar, para la entrega o suministro de los datos de posición provocados en la unidad de regulación de dirección se puede proveer un propio punto 19 de corte de CAN-bus (CAN-colector ) , mientras que para la entrega de las órdenes de dirección así como para familiarizarse de las informaciones de estado, las cuales se deberán enviar a través de las líneas 4 y 14 de conducción de datos a una posición de conducción central, sirve un punto de corte de la serie RS232. De manera alternativa para los tipos de punto de corte nombrados sería apropiado también, por ejemplo, el RS485. La antena 12 de . recepción está conectada en el dispositivo 15 a través de un multiplexor 21, el cual está comandado desde la microcomputadora 16 a través de un colector o múltiple 22 de mando. Es decir que a través, del colector o múltiple 22 de mando se selecciona una conexión de la bobina de recepción de la antena 12 de recepción y desde el multiplexor 21 a su salida se transconectan . En el multiplexor 21 están conectados en paralelo dos filtros 23 y 24 de paso de banda. Mientras el filtro 23 de paso de banda está sintonizado en la frecuencia de accionamiento del bucle 3 conductor que sirve para la alimentación de energía, el cual se encuentra de manera ejemplar en una dimensión de 20 kHz, es el filtro 24 de paso de banda en la frecuencia de banda seleccionada, que puede estar de manera ejemplar en el orden de dimensión de aproximadamente 1 HHz. A través de este filtro 23 y 24 de paso de banda, se divide la señal de posición proveniente del campo magnético del bucle 3 conductor y la señal de datos proveniente de las líneas 4 y 14 de conducción de datos se dividen una de la otra. La señal de medición de la' posición se alimenta desde el primer filtro 23 de paso de banda a continuación de un miembro 25 de exploración y sujeción, la cual se comanda del mismo modo como el multiplexor 21 a través de líneas 26 de conducción de mando adicionales desde la microcomputadora 16. La salida del miembro 25 de exploración y sujeción está unida con la entrada del convertidor A/D. La señal de datos desde el segundo filtro 24 de paso de banda se alimenta desde el desmodulador 27, que desde ahí recupera la señal de banda base digital y produce la posición 18 de la sección de entrada y salida de la microcomputadora 16. El contraste al desmcdulador 27 forma un modulador 28 digital. Estos se conducen desde el vehículo a la posición del conductor a los datos transmitidos como señal de banda base de la posición 18 de la sección de entrada - salida digitales de la microcomputadora 16, la cual modula de manera ejemplar a través del desplazamiento de frecuencia (FSK) una señal portadora. La señal de envío o emisión así producida cede a una unidad 29 de paso excitador, a la cual está conectada la antena 13 de envío. Esta unidad 29 de paso excitador refuerza la señal de datos recibida desde el modulador 28 y la conmuta o manda bajo el control desempeñado a través del múltiple 22 de control de la microcomputadora 16 a solo una conexión de bobina de emisión de la antena 13 de emisión. Es decir, que la unidad 29 de paso excitador misma contiene un multiplexor adicional, no representado en la figura 8. Para garantizar la razón de conmutación suficiente, el múltiple 22 de mando contiene líneas de conducción de dirección dividida para el mutliplexor 21 y el mutliplexor adicional contenido en la unidad 29 de paso excitador. La selección de la bobina de emisión y recepción usadas para un momento determinado alcanza a la microcomputadora 16 por medio de su posición alcanzada de las antenas 12 y 13. En este cálculo las señales de medición de posición entran a todas las bobinas de recepción de la antena 12 de recepción, se transconectan y se transmiten una detrás de otra a través del multiplexor 21. Entonces para la comunicación de datos se usan solo las bobinas de emisión y recepción con cada una de las posiciones más favorables. En efecto como criterio de selección se pueden usar para esto también las amplitudes de las señales de datos liberadas de las bobinas de recepción individuales de la antena 12 de recepción, es decir, cada una de las señales de salida dispuestas del filtro 24 de paso de banda, entonces, se prefiere que lá señal de posición, es decir, se usan cada una de las señales de salida dispuestas del filtro 23 de paso de banda, pues estas señales son esencialmente más fuertes debido a las corrientes más altas en dimensión frente a las lineas 4 y 14 de conducción de datos en el bucle 3 conductor. La antena 12 de recepción se puede usar adicionalmente también para recibir las señales de enmascaramiento de la posición en las posiciones predeterminadas de los emisores dispuestos a lo largo del bucle 3 de conducción. Tal emisor de marcas de posición sirven de manera usual para señalizar las posiciones predeterminadas que se alcanzan o pasan de un vehículo dirigido o controlado automáticamente a lo largo de un trecho. De manera conveniente tal emisor dispone a través de una bobina de emisión, la cual está dispuesta cerca del bucle 3 conductor, que logra cuando menos que una de las bobinas de la antena 12 de recepción al pasar temporalmente en un acoplamiento inductivo hacia la bobina de emisión, en donde es posible la alimentación en corto tiempo de una señal de datos desde la bobina de emisión o envío estacionaria hacia la antena 12 de recepción. Esta señal de datos contiene un código digital, el cual indica la posición del emisor a lo largo del bucle 3 conductor. Para evitar la distorsión de esta transmisión de datos de posición unidireccionales a través del campo presente para la transmisión de energía desde el bucle 3 conductor hacia el vehículo y para la transmisión de datos entre la línea (4; 14) de conducción de datos y el vehículo, se deben diferenciar de manera clara y suficiente las frecuencias o las bandas de frecuencias de los tres campos, es decir, debe ser posible la extracción de las señales de datos de posición a través de filtros de paso de banda previstos adicionalmente a los filtros 23 y 24. Por supuesto gue el filtro de paso de banda debe conectar también a un desmodulador adicional, gue corresponde a una duplicación de la senda de la señal media 24-27-18 en la figura 8. La decodificación y transmisión de los datos de marcas de posición se pueden recibir sin función adicional de la microcomputadora 16 como función adicional. A una distancia lateral predeterminada del emisor de marcas de posición del bucle 3 conductor se pueden determinar luego de la selección de las mejores bobinas de recepción para la recepción de las señales de datos de la líneas (4; 14) de conducción de datos de una manera sencilla también las mejores bobinas para recibir las señales de datos adicionales de uno de los emisores de marcas de posición, en donde se trata de todas las reglas respecto a dos bobinas de recepción diferentes. La antena 12 de recepción se puede entonces usar casi simultáneamente para recibir tres señales diferentes. La invención representa un sistema combinado para la alimentación de energía inductiva y conducción de un objeto en movimiento con comunicación de datos inductivos simultáneamente, con el cual en cada caso se cumplen las normas mínimas (master único, semi-dúplex, velocidad de transmisión de 9600 Baudios, tiempo de reacción de 100 ms), las cuales se suministran en conjunción con la presente en una comunicación de datos. Los datos de conducción del sistema se pueden adaptar a altas necesidades pero sin adiciones. Esto- es válido no solo para la velocidad de transmisión y el tiempo de reacción. De esta manera se da a conocer la puesta a disposición de una segunda línea 4 de conducción de datos, como se describió con respecto a las figuras 6 y 7, también la posibilidades de un funcionamiento completamente dúplex. Aunque es conveniente que cuando menos la antena de recepción, la antena de emisión y el dispositivo de evaluación y comunicación de datos se formen cada uno como una unidad operatoria, o incluso todos estos componentes se reúnen en una unidad operatoria individual, esto no es una condición para la realización de la presente invención. También el uso de una multiplicidad de bobinas separadas y la realización del dispositivo de evaluación y el dispositivo de recepción de datos como una parte constitutiva integral de una electrónica de mando o dirección del vehículo representan forman de realización de la invención, las cuales están incluidas en el ámbito de protección de las reivindicaciones.

Claims

REIVINDICACIONES 1. Dispositivo para el suministro de energía y la conducción de un objeto en movimiento de manera inductiva, con una inductancia primaria que se extiende a lo largo de una trayectoria de movimiento prevista del objeto, como un bucle conductor, una inductancia secundaria acoplable con la inductancia primaria, dispuesta en el objeto y para la transmisión de energía magnética, varias inductancias de recepción dispuestas en el objeto, las cuales proveen señales de medición dependientes de la inductancia primaria desde el campo magnético, y con un dispositivo de evaluación, el cual determina una medición o medida para la posición del objeto en relación al bucle conductor, caracterizado porque - se proporciona un arreglo simétrico de inductancias de recepción, las cuales se extienden en el objeto cuando menos transversalmente a su dirección de movimiento, porque las inductancias de recepción se unen al mismo tiempo con un dispositivo de recepción de datos, que contiene el medio o elemento para la extracción de una señal de datos a partir del voltaje de salida de cuando menos una de las inductancias de recepción, y porque a lo largo de la trayectoria del movimiento del objeto se dispone cuando menos de una línea de conducción de datos, la cual durante el movimiento del objeto presenta un acoplamiento inductivo suficiente para la transmisión de una señal de datos con cuando menos una de las inductancias de recepción.
2. El dispositivo de conformidad con la reivindicación 1, caracterizado porque la linea de conducción de datos es idéntica con el bucle conductor.
3. El dispositivo de conformidad con la reivindicación 1, caracterizado porque la linea de conducción de datos se forma separada del bucle conductor.
4. El dispositivo de conformidad con una de las reivindicaciones 1 a 4, caracterizado porque las inductancias de recepción son bobinas del mismo tipo una debajo de la otra, las cuales están dispuestas de manera que sus ejes longitudinales corren paralelos uno con otros, y porque los extremos axiales de todas las bobinas se encuentran a lo sumo en dos planos paralelos uno con el otro.
5. El dispositivo de conformidad con la reivindicación 4, caracterizado porque las bobinas se realizan planas, como trayectorias del conductor en una placa conductora. '
6. El dispositivo de conformidad con la reivindicación 4 ó 5, caracterizado porque las bobinas están dispuestas en el objeto, de modo que sus ejes longitudinales corren perpendiculares aproximadamente al plano tangencial de la trayectoria de movimiento del objeto.
7. El dispositivo de conformidad con una de las reivindicaciones 1 a 6, caracterizado porque el arreglo de las inductancias de recepción se extiende también en la dirección de movimiento del objeto.
8. El dispositivo de conformidad con la reivindicación 7, caracterizado porque se proveen cuando menos dos series de bobinas en sucesión en dirección de movimiento del objeto, y porque estas series en la dirección transversal se invierten una contra la otra alrededor de la dimensión transversal dividida a través del número de series de una de las bobinas.
9. El dispositivo de conformidad con una de las reivindicaciones 1 a 8, caracterizado porque el dispositivo de evaluación determina una medición para 'la posición del objeto en relación al bucle conductor de cuando menos un extremo de la señal de medición inducida como una función de lugar.
10. El dispositivo de conformidad con la reivindicación 9, caracterizado porque el dispositivo de evaluación interpola de manera no lineal para determinar el cuando menos un extremo entre las bobinas múltiples las señales de medición.
11. El dispositivo de conformidad con una de las reivindicaciones 1 a 10, caracterizado porque se provee en el objeto un dispositivo de emisión de datos y se une con cuando menos una inductancia secundaria, la cual muestra una acoplamiento inductivo suficiente para la transmisión de una señal de datos con la linea de conducción de datos.
12. El dispositivo de conformidad con la reivindicación 11, caracterizado porque la cuando menos una inductancia de emisión es idéntica con una de las inductancias de recepción unidas con el dispositivo de evaluación.
13. El dispositivo de conformidad con la reivindicación 11, caracterizado porque en el objeto se provee una arreglo simétrico, que se extiende cuando menos en forma transversal a su dirección de movimiento, de una multiplicidad de inductancias de emisión, que se forman separadas de las inductancias de recepción unidas con el dispositivo de evaluación.
14. El dispositivo de conformidad con la reivindicación 13, caracterizado porque las inductancias de emisión son bobinas del mismo tipo u homologas una debajo de la otra, cada una de las cuales muestra un núcleo ferromagnético, el cuál está dispuesto y formado de manera que las superficies de entrada y salida de los flujos magnéticos pasan aproximadamente perpendiculares al plano tangencial de la trayectoria de movimiento del objeto.
15. ~ El dispositivo de conformidad con la reivindicación 13 o 14, caracterizado porque el arreglo de las inductancias de emisión se extienden también en la dirección de movimiento del objeto.
16. El dispositivo de conformidad con la reivindicación 15, caracterizado porque se proveen cuando menos dos series sucesivas de inductancias de emisión en dirección de movimiento del objeto, y porque estas series se invierten una contra otra alrededor de la dimensión transversal dividida a través del número de series de una inductancia de emisión única.
17. El dispositivo de conformidad con una de las reivindicaciones 1 a 16, caracterizado porque la banda de frecuencia usada para la transmisión de datos se diferencia esencialmente de la frecuencia de accionamiento del suministro de energía, y porque cuando menos se provee un dispositivo de filtración para la separación de la señal de medición de posición y la señal de datos.
18. El dispositivo de conformidad con una de las reivindicaciones 1 a 17, caracterizado porque el dispositivo de evaluación selecciona por medio de las señales de medición suministradas de las inductancias de recepción a cada momento para la transmisión de datos, aquellas de las inductancias de recepción, que se encuentra directamente en la posición máxima de acoplamiento con la línea de conducción de datos, y porque para cada momento se usa cada una de las inductancias de recepción seleccionadas para recibir una señal de datos.
19. El dispositivo de conformidad con una de las reivindicaciones 11 a 18, caracterizado porque el dispositivo de evaluación selecciona por medio de las señales de medición suministradas de las inductancias de recepción para cada momento para la transmisión de datos, aquellas de las inductancias de emisión, que se encuentra directamente en la posición de acoplamiento máximo con la linea de conducción de datos, y porque para cada momento se usa la inductancia de emisión seleccionada para enviar o emitir una señal de datos.
20. El dispositivo de conformidad con una de las reivindicaciones ' 1 a 19, caracterizado porque la linea de conducción de datos consiste de dos conductores, los cuales están dispuestos vecinos a uno de . ambos conductores del bucle conductor, que en la sección transversal la linea de unión del punto medio conductor de la linea de conducción de datos es aproximadamente perpendicular a la linea de unión del punto medio del conductor de ambos conductores del bucle conductor.
21. El dispositivo de conformidad con una de las reivindicaciones 1 a 20, caracterizado porque se proveen dos lineas de conducción de datos, de las cuales una se dispone vecina al · conductor de ida y una se dispone vecina al conductor de retorno del bucle conductor.
22. El dispositivo de conformidad' con una de las reivindicaciones 1 a 21, caracterizado porque las inductancias de recepción recubren la anchura completa del bucle conductor.
23. El dispositivo de conformidad con una de las reivindicaciones 9 a 22, caracterizado porque las inductancias de emisión recubren la anchura total del bucle conductor.
24. El dispositivo de conformidad con una de las reivindicaciones 1 a 23, caracterizado porque el dispositivo de recepción de datos contiene un medio o elemento para la extracción de una señal de datos adicional a partir del voltaje de salida de cuando menos una de las inductancias de recepción, y porque a lo largo de la trayectoria de movimiento prevista del objeto está dispuesto cuando menos un emisor de datos, el cual emite una señal de datos adicional tal a través de una inductancia de emisión, que muestra solo durante el paso del objeto un acoplamiento inductivo suficiente para la transmisión de la señal de datos adicional con cuando menos una de las inductancias de recepción.
25. El dispositivo de conformidad con la reivindicación 24, caracterizado porque el emisor de datos emite un código que indica su posición a lo largo del bucle conductor.
26. El dispositivo de conformidad con la reivindicación 24 o 25, caracterizado porque el emisor de datos emite en una banda de frecuencia, que se diferencia esencialmente tanto de la frecuencia de accionamiento de la provisión de energía, como también de la banda de frecuencia de la transmisión de datos entre el objeto y el bucle conductor, y porque para la extracción de señales de datos adicionales a partir del voltaje de salida se provee cuando menos de una de las inductancias de recepción de un propio dispositivo de filtración .
27. Proceso para la transmisión de datos inductiva entre una línea de conducción de datos que permanece estacionaria y un objeto en movimiento, que se conduce a lo largo de una trayectoria de movimiento que corre paralela a la línea de conducción de datos, continuo a lo cual se mide la posición del objeto transversal a la dirección del movimiento y se usa para la conducción en la vía o trayectoria, caracterizado porque en el objeto se provee una antena de recepción y/o emisión, la cual consiste de una multiplicidad de inductancias individuales de recepción o emisión, y porque con base en la posición del objeto medida respecto a la conducción de la trayectoria respecto a cada momento del mismo, se seleccionan las inductancias de recepción o emisión, que se encuentran directamente en acoplamiento máximo de la posición, y porque para cada momento se usa cada una de las inductancias de recepción o emisión seleccionadas para recibir o emitir una señal de datos.