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DE3015559A1 - Telemetry monitor for moving machinery e.g. vehicles - uses HF transmitter and receiver with dipole antennae fixed to chassis and wheel rim - Google Patents

Telemetry monitor for moving machinery e.g. vehicles - uses HF transmitter and receiver with dipole antennae fixed to chassis and wheel rim

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DE3015559A1
DE3015559A1 DE19803015559 DE3015559A DE3015559A1 DE 3015559 A1 DE3015559 A1 DE 3015559A1 DE 19803015559 DE19803015559 DE 19803015559 DE 3015559 A DE3015559 A DE 3015559A DE 3015559 A1 DE3015559 A1 DE 3015559A1
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transmitter
receiver
dipole
coupling
dipole antenna
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Abstract

The monitoring system has a high frequency transmitter (3), together with a receiver (5) fixed to the vehicle chassis, the transmitter being equipped with two dipole antennae (7,9) shaped as arcs of circles, a quarter wave length long. Half wave and three quarter wave antennae can also be used, or antennae of different resonant wave lengths. Both antennae are screened from one another by a screen (15), also arc shaped and earthed to the chassis (1). A dipole coupling antenna (19) is situated between the two dipoles (7,9) and is fixed to the metallic rim (21) of the wheel (23) insulated supports (25). The base (27) of the antenna (19) is connected to the rim (21), by an electrical conductor (29) in which, a parallel circuit is situated consisting of an earthing resistor (31) with a positive temperature coefficient and an air pressure limit transmitter (33). The H.F. coupling between transmitter (3) and receiver (5) is constant and monitors the temperature of the wheel or brake drum.

Description

EINRICHTUNG ZUR TELEMETRISCHEN ÜBERWACHUNG SICHDEVICE FOR TELEMETRIC SURVEILLANCE

BEWEGENDER MASCHINENTEILE Die Erfindung bezieht sich auf eine Einrichtung zur telemetrischen Überwachung sich bewegender Maschinenteile, insbesondere sich drehender Fahrzeugteile, mittels einer gegenüber den sich bewegenden Teilen ortsfest angeordneten, abgeschirmten Sender- und Empfangsanordnung und einer am sich bewegenden Teil angeordneten Koppelanordnung für HF-Energie.MOVING MACHINE PARTS The invention relates to a device for telemetric monitoring of moving machine parts, in particular themselves rotating vehicle parts, by means of a stationary relative to the moving parts arranged, shielded transmitter and receiver arrangement and one on the moving Partly arranged coupling arrangement for RF energy.

Infolge der steigenden Motorisierung wird die Forderung nach einer zuverlässigen, preiswerten und leicht montierbaren Rad- und Reifenkontrollanlage mit Warnanzeige im Blickfeld des Fahrers immer drängender. Dies gilt nicht nur zur Erhöhung der Verkehrssicherheit, sondern auch zur Einsparung von Treibstoff und Material.As a result of increasing motorization, the demand for a reliable, inexpensive and easy to assemble wheel and tire control system with a warning display in the driver's field of vision more and more urgent. This is not only true for Increase road safety, but also to save fuel and Material.

Aus der DE-PS 25 23 488 ist eine Rad-/Reifen-Überwachungsanlage bekannt, die am Rad an exponierter Stelle mit einem passiven Bauelement in Form einer Hochfrequenz-Induktionsspule versehen ist. Diese Hochfrequenz-Induktionsspule besteht aus einem bewickelten Ferritkern. Während diese Hochfrequenz-Spule an den Rand der sich drehenden Felge angeklammert ist, befinden sich an dem Rahmen des Fahrzeuges in geringem Abstand voneinander Sender- und Empfängeranordnungen. Diese Sender- und Empfängeranordnungen bestehen gleichfalls aus Spulen, die auf Ferritkerne gewickelt sind.From DE-PS 25 23 488 a wheel / tire monitoring system is known, the one on the bike at an exposed point with a passive component in the form of a high-frequency induction coil is provided. This high-frequency induction coil consists of a wound ferrite core. While this high frequency coil clipped to the edge of the spinning rim are located on the frame of the vehicle at a small distance from each other Transmitter and receiver arrangements. These transmitter and receiver arrangements exist also from coils that are wound on ferrite cores.

Die Ferritkerne sind U-förmig ausgebildet, wobei die Schenkelenden der U-förmigen Kerne auf die Felgenkoppelspulen zuweisen, die bei jeder Radumdrehung einmal an den Sender-und Empfängeranordnungen vorbeilaufen.The ferrite cores are U-shaped, with the leg ends Assign the U-shaped cores to the rim coupling coils with each wheel revolution walk past the transmitter and receiver assemblies once.

Da wegen Verschmutzung und anderen Schwierigkeiten, wie erhöhtem Stromverbrauch oder dergleichen, aktive Schaltungsanordnungen an umlaufenden Rädern oder Felgen nicht angebracht werden können, arbeitet die bekannte Einrichtung nach dem Ruhestromprinzip. Die Empfänger- bzw. Ansteuerschaltung für ein Warnsignal muß bei einer derartigen Einrichtung mit einer Spe-icher- bzw. Impulszählschaltung versehen sein, die die Pausen in der Einkopplung bis zum nächsten Impuls überbrückt. Bei sehr langsamer Fahrt werden die Pausen jedoch so lang, daß der Speicher leerläuft und ein Fehlalarm ausgelöst werden kann. Um dies zu vermeiden, muß die Anlage daher zusätzlich mit einem Bereitschaftsschalter ausgerüstet werden, der erst ab einer bestimmten Minimalgeschwindigkeit des Fahrzeuges, beispielsweise 5 km pro Stunde, die Warnanlage freigibt. Dadurch wird auch die an sich wünschenswerte Überprüfungsmöglichkeit der Gesamtanlage bei Stillstand des Fahrzeuges, beispielsweise auf einem Parkplatz, unmöglich.Because of pollution and other difficulties, such as increased power consumption or the like, active circuit arrangements on rotating wheels or rims can not be attached, the known device works on the closed-circuit principle. The receiver or control circuit for a warning signal must be such Device be provided with a Spe-icher- or pulse counting circuit that the Pauses in the coupling are bridged until the next pulse. At very slower speeds However, the breaks become so long that the memory is empty and a false alarm is generated can be triggered. In order to avoid this, the system must therefore also with be equipped with a standby switch, which only starts from a certain minimum speed of the vehicle, for example 5 km per hour, the warning system releases. Through this is also the option to check the entire system, which is desirable in itself It is impossible for the vehicle to come to a standstill, for example in a parking lot.

Es ist Aufgabe der Erfindung, eine Einrichtung zur telemetrischen Überwachung sich bewegender, insbesondere sich drehender Maschinenteile zu schaffen, die eine ständige HF-Energiekopplung zwischen Senderanordnung und Empfängeranordnung ermöglicht.It is the object of the invention to provide a device for telemetric To monitor moving, especially rotating machine parts, the permanent HF energy coupling between the transmitter arrangement and the receiver arrangement enables.

Die gestellte Aufgabe ist bei einer Einrichtung der eingangs erwähnten Art erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß ortsfest angeordnete Sender-und Empfängeranordnungen und die am sich bewegenden Maschinenteil angeordnete Koppelanordnung längs ihrer Bewegungslinie so weit ausgedehnt sind, daß sie über den gesamten Bewegungshub die Energieübertragung zwischen Sender- und Empfängeranordnungen gewährleisten.In the case of a facility, the task at hand is the one mentioned at the beginning Type solved according to the invention in that stationarily arranged transmitter and receiver arrangements and the coupling arrangement arranged on the moving machine part along it Movement line are extended so far that they over the entire stroke of the movement Ensure energy transfer between transmitter and receiver arrangements.

Die ortsfest angeordnete Sender- und Empfängeranordnung sowie die sich am bewegenden Maschinenteil angeordnete Koppelanordnung können dabei als Dipolantennen ausgebildet sein. Auf diese Weise wird erreicht, daß die gegenseitige Kopplung von Sende- und Antennenanordnung ständig vorhanden ist und daß deshalb keine Signalspeicherung benötigt wird. Eine einwandfreie ständige Kopplung wird dabei dann sichergestellt, wenn die Dipolantennen auf wenigstens 3/4 der Länge des Bewegungshubes miteinander gekoppelt sind.The stationarily arranged transmitter and receiver arrangement as well as the Coupling arrangements arranged on the moving machine part can be used as dipole antennas be trained. In this way it is achieved that the mutual coupling of Transmission and antenna arrangement is always present and that therefore no signal storage is needed. A flawless constant coupling is then ensured, if the dipole antennas are at least 3/4 of the length of the movement stroke with each other are coupled.

Bei der Verwendung von gegeneinander abgeschirmten aktiven Dipolantennen verringert sich die schädliche restliche Streukopplung zwischen Sender- und Empfängerantenne zusätzlich dadurch, daß die am sich bewegenden Fahrzeugteil, beispielsweise einem sich drehenden Rad eines Kraftwagens, angebrachte Dipolantenne über einen Widerstand mit der Felge verbunden ist, in welchem ein großer Teil der Hochfrequenz-Energie des Strahlungsfeldes der Senderantenne vernichtet wird.When using active dipole antennas that are shielded from one another the harmful residual stray coupling between the transmitter and receiver antenna is reduced In addition, the fact that the moving vehicle part, for example one rotating wheel of a motor vehicle, attached dipole antenna via a resistor connected to the rim, in which a large part of the high frequency energy of the radiation field of the transmitter antenna is destroyed.

Nach einer bevorzugten Ausgestaltung der Erfindung ist die als Sekundärstrahler arbeitende Dipolantenne am Fußpunkt elektrisch mit der metallischen Radfelge verbunden, wobei in leitender Verbindung ein temperatur- oder druckabhängiger Grenzwertschalter, insbesondere eine Parallelschaltung aus einem Erdungswiderstand und einem Grenzwertgeber, wie er beispielsweise aus DE-OS 28 18 027 bekannt, angeordnet ist. Durch die Anordnung des druckabhängigen Erdungswiderstandes wird die trotz Abschirmung noch vorhandene schädliche restliche Streukopplung zwischen Sender- und Empfängerantenne weiter verringert, da ein großer Teil der Hochfrequenz-Energie des Strahlungsfeldes der Senderantenne vernichtet wird. Durch die Anordnung des Grenzwertschalters läßt sich die Erdnung der Koppeldipolantenne unterbrechen, womit die Verkopplung zwischen den Dipolantennen von Sender und Empfänger praktisch aufhört.According to a preferred embodiment of the invention, it is used as a secondary radiator working dipole antenna at the base electrically connected to the metal wheel rim, with a temperature or pressure dependent limit switch in conductive connection, in particular a parallel connection of an earthing resistor and a limit switch, as known for example from DE-OS 28 18 027, is arranged. By the arrangement of the pressure-dependent earthing resistance becomes the one that is still present despite the shielding harmful residual stray coupling between the transmitter and receiver antenna decreased because a large part of the high-frequency energy of the radiation field Transmitter antenna is destroyed. Due to the arrangement of the limit switch leaves interrupt the grounding of the coupling dipole antenna, thus reducing the coupling between practically stops the dipole antennas of the transmitter and receiver.

Nach einer weiteren Ausgestaltung der Erfindung weist ein Erdungswiderstand einen stark positiven Temperaturkoeffizienten auf und ist in engem Wärmekontakt an der Radfelge oder Bremstrommel befestigt. Beim Uberschreiten einer bestimmten Grenztemperatur wird dieser Widerstand hochohmig, so daß die Verkopplung zwischen Sender- und Empfängerantenne unterbrochen ist.According to a further embodiment of the invention, an earth resistor has has a strongly positive temperature coefficient and is in close thermal contact attached to the wheel rim or brake drum. When crossing a certain Limit temperature, this resistance is high, so that the coupling between The transmitter and receiver antenna are interrupted.

Die Erfindung wird an Hand des in der Zeichnung dargestellten Ausführungsbeispiels näher erläutert. Es zeigen: Fig. 1 eine Draufsicht auf die Koppelelemente der einem drehenden Fahrzeugrad zugeordneten Einrichtung, wobei die Koppelelemente Dipolantennen sind, Fig. 2 einen Schnitt durch die Antennenanordnung.The invention is based on the embodiment shown in the drawing explained in more detail. 1 shows a plan view of the coupling elements of the one rotating vehicle wheel associated device, wherein the coupling elements dipole antennas Fig. 2 is a section through the antenna arrangement.

Ortsfest an einem Fahrzeugchassis 1 sind ein Hochfrequenz-Sender 3 und ein Hochfrequenz-Empfänger 5 angeordnet. Die Sender sind ausgangsseitig mit Dipolantennen 7, 9 bestückt.A high-frequency transmitter 3 is stationary on a vehicle chassis 1 and a high frequency receiver 5 is arranged. The transmitters are on the output side with Dipole antennas 7, 9 equipped.

Diese Dipolantennen 7, 9 sind kreisbogenförmig gekrümmt und haben beide eine Erstreckung längs der Kreisbögen 11, 13 im Bereich von etwa 3/4 des Kreisumfanges. Die Dipolantennen 7 und 9 sind als X /4-Antennen ausgebildet. Es können aber auch A /2- und X 3/4-Antennen sowie Antennen anderer entsprechender Resonanzwellenlängen sein. Die Antennen 7 und 9 sind gegeneinander abgeschirmt mit Hilfe einer Abschirmung 15, die am Fahrzeugchassis geerdet ist.These dipole antennas 7, 9 are curved and have an arc of a circle both extend along the circular arcs 11, 13 in the region of approximately 3/4 of the circumference. The dipole antennas 7 and 9 are designed as X / 4 antennas. But it can also A / 2 and X 3/4 antennas as well as antennas of other corresponding resonance wavelengths be. The antennas 7 and 9 are shielded from one another with the aid of a shield 15, which is grounded on the vehicle chassis.

Zwischen den Dipolantennen 7 und 9 befindet sich auf einem konzentrisch zu ihnen auf einem zwischen den Kreisen 11 und 13 liegenden Kreis 17 eine Dipolkoppelantenne 19.Between the dipole antennas 7 and 9 is located on a concentric to them on one between the circles 11 and 13 lying circle 17 a dipole coupling antenna 19.

Diese Dipolkoppelantenne 19 hat längs des Kreises 17 gleichfalls eine Längenausdehnung, die etwa 3/4 des Kreisumfang-es des Kreises 17 entspricht. Die Dipolantenne 19 ist an der metallischen Felge 21 eines Rades 23 isoliert über Träger 25 befestigt. Das Fußpunktende 27 der Dipolantenne 19 ist über eine elektrische Verbindungsleitung 29 mit der metallischen Felge 21 verbunden. In der Verbindungsleitung befindet sich eine Parallelschaltung aus einem Erdungswiderstand 31 und einem Luftdruckgrenzwertgeber 33, die beide in den Fig. 1 und 2 nur angedeutet wiedergegeben sind.This dipole coupling antenna 19 also has one along the circle 17 Longitudinal expansion that corresponds to about 3/4 of the circumference of the circle 17. the Dipole antenna 19 is insulated on the metallic rim 21 of a wheel 23 by means of a carrier 25 attached. The base end 27 of the dipole antenna 19 is via an electrical Connecting line 29 is connected to the metallic rim 21. In the connecting line there is a parallel connection of an earth resistor 31 and an air pressure limit value transmitter 33, both of which are only indicated in FIGS. 1 and 2.

Der Erdungswiderstand kann einen stark positiven Temperaturkoeffizienten aufweisen und ist in engem Wärmekontakt an der Radfelge 21 oder der Bremstrommel befestigt. Auch die Dipolantenne 19 ist als A /4-Antenne ausgebildet oder an die andere Ausbildung der anderen Dipolantennen 7 und 9 angepaßt, um eine einwandfreie Kopplung zwischen der senderseitigen Dipolantenne 7 und der empfängerseitigen Dipolantenne 9 sicherzustellen.The earth resistance can have a strongly positive temperature coefficient have and is in close thermal contact on the wheel rim 21 or the brake drum attached. The dipole antenna 19 is also designed as an A / 4 antenna or to the other training of the other dipole antennas 7 and 9 adapted to a flawless Coupling between the dipole antenna 7 on the transmitter side and the dipole antenna on the receiver side 9 ensure.

Bei dem Antennenaufbau nach den Fig. 1 und 2 ist sichergestellt, daß eine einwandfreie Kopplung der Energie zwischen Sender und Empfänger stets stattfindet, und zwar unabhängig von der Geschwindigkeit des Rades 23 und dessen Stellung gegenüber dem Chassis.In the antenna structure according to FIGS. 1 and 2 it is ensured that a perfect coupling of the energy between transmitter and receiver always takes place, regardless of the speed of the wheel 23 and its position opposite the chassis.

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Claims (6)

EINRICHTUNG ZUR TELEMETRISCHEN ÜBER-WACHUNG SICH BEWEGENDER MASCHINENTEILE P a t e n t a n s p r ü c h e 1. Einrichtung zur telemetrischen Überwachung sich bewegender Maschinenteile, insbesondere sich drehender Fahrzeugteile, mittels einer gegenüber den sich bewegenden Teilen ortsfest angeordneten, gegeneinander abgeschirmten Sender-und Empfängeranordnung und einer am sich bewegenden Teil angeordneten Koppelanordnung für HF-Energie, d a -d u r c h g e k e n n z e i c h n e t , daß die ortsfest angeordnete Sender- und Empfängeranordnung (3, 7; 5, 9) und die am sich bewegenden Maschinenteil angeordnete Koppelanordnung (19) längs ihrer Bewegungslinie so weit ausgedehnt sind, daß sie über den gesamten Bewegungshub die Energieübertragung zwischen Sender- und Empfängeranordnungen gewährleisten. DEVICE FOR TELEMETRIC MONITORING OF MOVING MACHINE PARTS P a t e n t a n s p r ü c h e 1. Device for telemetric monitoring moving machine parts, in particular rotating vehicle parts, by means of a stationarily arranged in relation to the moving parts, shielded from one another Transmitter and receiver arrangement and a coupling arrangement arranged on the moving part for HF energy, d a -d u r c h g e k e n n n z e i c h n e t that the stationarily arranged Transmitter and receiver arrangement (3, 7; 5, 9) and those on the moving machine part arranged coupling arrangement (19) are extended along their line of movement so far, that they over the entire stroke of the energy transfer between the transmitter and Ensure recipient orders. 2. Einrichtung nach Anspruch 1, d a d u r c h g e -k e n n z e i c h n e t , daß ortsfest angeordnete Sender- und Empfängeranordnungen ausgangsseitig mit Dipolantennen (7, 9) ausgerüstet sind, die gegeneinander abgeschirmt so nahe einander gegenüber angeordnet sind, daß sich die als Dipolantenne ausgebildete Koppelanordnung (19) ständig im Strahlungsfeld der Sender- und Empfängerdipolantennen (7, 9) befindet, wobei die Dipolantenne (19) am sich bewegenden Maschinenteil geerdet ist.2. Device according to claim 1, d a d u r c h g e -k e n n z e i c h n e t that stationarily arranged transmitter and receiver arrangements on the output side are equipped with dipole antennas (7, 9) that are shielded from each other so close are arranged opposite one another that the coupling arrangement designed as a dipole antenna (19) is constantly in the radiation field of the transmitter and receiver dipole antennas (7, 9), wherein the dipole antenna (19) is grounded on the moving machine part. 3. Einrichtung nach Anspruch 2, d a d u r c h g e -k e n n z e i c h n e t , daß die Senderdipolantenne (7) und die Empfängerdipolantenne (9) auf konzentrischen Kreisbogen (11, 13) angeordnet sind, zwischen denen auf einem ebenfalls konzentrischen Kreisbogen (17) die Koppeldipolantenne (19) umläuft, wobei die Länge aller Dipolantennen etwa dreiviertel des Bewegungshubes und die Wellenlänge wenigstens 1/4 A beträgt.3. Device according to claim 2, d a d u r c h g e -k e n n z e i c h n e t that the transmitter dipole antenna (7) and the receiver dipole antenna (9) are concentric Circular arcs (11, 13) are arranged, between which on a likewise concentric Circular arc (17) around the coupling dipole antenna (19), the length of all dipole antennas about three quarters of the stroke and the wavelength is at least 1/4 A. 4. Einrichtung nach Anspruch 2 oder 3, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t , daß die als Sekundärstrahler arbeitende Koppeldipolantenne (19) elektrisch mit der metallischen Radfelge (21) verbunden ist, wobei in leitender Verbindung (29) ein Grenzwertschalter vorgesehen ist.4. Device according to claim 2 or 3, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t that the coupling dipole antenna (19) working as a secondary radiator is electrically connected to the metallic wheel rim (21), wherein in conductive Connection (29) a limit switch is provided. 5. Einrichtung nach Anspruch 4, d a d u r c h g e -k e n n z e i c h n e t , daß in leitender Verbindung (29) eine Parallelschaltung aus Erdungswiderstand (31) und Grenzwertgeber (33) angeordnet ist.5. Device according to claim 4, d a d u r c h g e -k e n n z e i c h n e t that in the conductive connection (29) a parallel connection of earth resistance (31) and limit indicator (33) is arranged. 6. Einrichtung nach Anspruch 4, d a d u r c h g e -k e n n z e i c h n e t , daß ein Erdungswiderstand (31) vorgesehen ist, der einen stark positiven Temperaturkoeffizierten aufweist und in engem Wärmekontakt an der Radfelge (21) oder Bremstrommel befestigt ist.6. Device according to claim 4, d a d u r c h g e -k e n n z e i c It should be noted that an earth resistor (31) is provided which has a strongly positive one Has temperature coefficient and in close thermal contact on the wheel rim (21) or brake drum is attached.
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