JP2006189321A - Rotational speed detection device - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、回転速度検出装置に関し、特に、鉄道車両や自動車、機械設備等において使用される軸受装置等の回転速度を検出する回転速度検出装置に関する。 The present invention relates to a rotational speed detection device, and more particularly to a rotational speed detection device that detects the rotational speed of a bearing device or the like used in a railway vehicle, an automobile, a machine facility, or the like.
鉄道車両及び自動車、機械設備等における軸受装置等では、検出した回転速度に基づいて各種の制御を行うことが行われる。図5は、車両用軸受の近傍に設置した回転速度センサによって転がり軸受の回転速度を検出する従来の構造を示す。車軸64は転がり軸受63を介して軸受装置の軸箱62aに回転自在に支持されている。軸箱62aに取り付けられた蓋62bには、回転速度検出センサを含むセンサ部60が、車軸64のエンドキャップ65に嵌装されるエンコーダ66に対向するように取り付けられており、センサ部60はエンコーダ66を介して車軸64の回転速度を検出する(例えば、特許文献1参照。)。
In bearing devices and the like in railway vehicles, automobiles, mechanical equipment, and the like, various controls are performed based on the detected rotational speed. FIG. 5 shows a conventional structure in which the rotational speed of the rolling bearing is detected by a rotational speed sensor installed in the vicinity of the vehicle bearing. The
また、図6は、上記のようなセンサ部60により検出された回転速度信号を、ケーブルを介して車両本体に設置される受信部に伝送する際の概略構成の一例を示すブロック図である。同図において、センサ部60は、信号線71、電源線72、接地線73からなる配線70を介して受信部80に接続されている。センサ部60の回転速度検出センサ61で検出された信号は、オープンコレクタ構成のトランジスタQ6でスイッチングされて2値の回転速度信号として出力され、配線70を介して受信部80に伝送される。受信部80の出力端にはプルアップ抵抗R8が接続され、接地電位(0V)又は電源電圧(Vs、例えば、12V)の回転速度信号を出力する。
FIG. 6 is a block diagram showing an example of a schematic configuration when the rotational speed signal detected by the
また、従来の回転速度検出装置としては、回転速度検出センサを単一のホルダ内に保持して、検出した回転速度信号をワイヤレスで車両本体に設置される受信部に伝送することにより、断線に伴う故障を回避する技術が知られている(例えば、特許文献2参照。)。 Further, as a conventional rotational speed detection device, the rotational speed detection sensor is held in a single holder, and the detected rotational speed signal is wirelessly transmitted to a receiving unit installed in the vehicle body, thereby breaking the wire. A technique for avoiding the failure involved is known (for example, see Patent Document 2).
さらに、軸受の温度を検出する温度センサを備えた軸受装置において、例えば、温度センサからの信号出力が0Vであるときを断線として検出するものも知られている(例えば、特許文献3〜5参照。)。 Furthermore, in a bearing device provided with a temperature sensor that detects the temperature of the bearing, for example, a device that detects when the signal output from the temperature sensor is 0 V as a disconnection is known (see, for example, Patent Documents 3 to 5). .)
しかしながら、図6に示した回路構成では、3本の配線70のうちいずれかが断線した場合、いずれの配線が断線した場合にも受信部80の出力端には電源電圧Vs(例えば、12V)が現れ、配線が断線していない正常な場合と区別がつかず、従って断線を検出することができないという問題がある。
However, in the circuit configuration shown in FIG. 6, when any one of the three
また、特許文献2に記載の回転速度検出装置では、センサからの信号を無線で受信部に送信しているために、センサ部と受信部を接続する配線の断線検出については考慮されていない。
Moreover, in the rotational speed detection apparatus described in
さらに、特許文献3〜5に記載の軸受装置は、温度センサのような連続した出力信号を出力するセンサにおける断線検出であり、回転速度検出センサように、例えば、トランジスタ等を用いてパルス信号を出力する場合には、電源電圧と0Vのどちらの値も出力され、回転していない場合には0Vの出力であっても断線していない。このため、回転速度検出センサの場合には、別な手法で断線を検出する必要がある。 Furthermore, the bearing devices described in Patent Documents 3 to 5 are detections of disconnection in a sensor that outputs a continuous output signal such as a temperature sensor, and a pulse signal is output using a transistor or the like, for example, as a rotation speed detection sensor. When outputting, both the power supply voltage and 0V are output, and when not rotating, even if the output is 0V, it is not disconnected. For this reason, in the case of a rotational speed detection sensor, it is necessary to detect a disconnection by another method.
本発明は、前述の事情に鑑みてなされたものであり、その目的は、センサ部と受信部を接続する配線の断線を容易に検出することを可能にし、検出される回転速度の信頼性を確保することのできる回転速度検出装置を提供することにある。 The present invention has been made in view of the above-described circumstances, and an object of the present invention is to make it possible to easily detect the disconnection of the wiring connecting the sensor unit and the receiving unit, and to improve the reliability of the detected rotation speed. An object of the present invention is to provide a rotation speed detection device that can be secured.
上記目的は、下記の構成によって達成される。
(1) オープンコレクタ又はオープンドレイン構成のトランジスタのオンオフに応じて2値の回転速度信号を出力する回転速度センサを備えるセンサ部と、該回転速度信号を伝送する信号線と前記センサ部に電源電圧を供給する電源線及び接地線からなる配線と、該配線の前記信号線に接続される受信端をプルアップ抵抗で接続して前記回転速度信号を受信し出力する受信部と、を有する回転速度検出装置であって、
前記センサ部は、前記トランジスタの出力端と接地間に接続する抵抗を備え、
前記受信部における前記信号線の電位に基づいて、前記信号線または前記接地線の断線を検出することを特徴とする回転速度検出装置。
(2) オープンコレクタ又はオープンドレイン構成のトランジスタのオンオフに応じて2値の回転速度信号を出力する回転速度センサを備えるセンサ部と、該回転速度信号を伝送する信号線と前記センサ部に電源電圧を供給する電源線及び接地線からなる配線と、該配線の前記信号線に接続される受信端をプルアップ抵抗で接続して前記回転速度信号を受信し出力する受信部と、を有する回転速度検出装置であって、
前記受信部は、前記電源線に入力端子を直列に接続したフォトカプラを備え、
該フォトカプラの出力有無に基づいて、前記電源線または前記接地線の断線を検出することを特徴とする回転速度検出装置。
(3) オープンコレクタ又はオープンドレイン構成のトランジスタのオンオフに応じて2値の回転速度信号を出力する回転速度センサを備えるセンサ部と、該回転速度信号を伝送する信号線と前記センサ部に電源電圧を供給する電源線及び接地線からなる配線と、該配線の前記信号線に接続される受信端をプルアップ抵抗で接続して前記回転速度信号を受信し出力する受信部と、を有する回転速度検出装置であって、
前記センサ部は、前記トランジスタの出力端と接地間に接続する抵抗を備えるとともに、前記受信部は、前記電源線に入力端子を直列に接続したフォトカプラを備え、
前記受信部における前記信号線の電位及び前記フォトカプラの出力有無に基づいて、前記配線の断線を検出することを特徴とする回転速度検出装置。
(4) 前記回転速度検出センサは、車両用軸受装置の近傍に設置されているものであることを特徴とする(1)〜(3)のいずれかに記載の回転速度検出装置。
The above object is achieved by the following configuration.
(1) A sensor unit including a rotation speed sensor that outputs a binary rotation speed signal according to ON / OFF of a transistor having an open collector or an open drain configuration, a signal line that transmits the rotation speed signal, and a power supply voltage to the sensor unit A rotational speed having a wiring composed of a power supply line and a grounding line for supplying power, and a receiving section for receiving and outputting the rotational speed signal by connecting a receiving end connected to the signal line of the wiring with a pull-up resistor A detection device,
The sensor unit includes a resistor connected between the output terminal of the transistor and the ground,
A rotation speed detection device that detects disconnection of the signal line or the ground line based on the potential of the signal line in the receiving unit.
(2) A sensor unit including a rotation speed sensor that outputs a binary rotation speed signal in response to ON / OFF of a transistor having an open collector or open drain configuration, a signal line that transmits the rotation speed signal, and a power supply voltage to the sensor unit A rotational speed having a wiring composed of a power supply line and a grounding line for supplying power, and a receiving section for receiving and outputting the rotational speed signal by connecting a receiving end connected to the signal line of the wiring with a pull-up resistor A detection device,
The receiver includes a photocoupler having an input terminal connected in series to the power line,
A rotation speed detection device that detects disconnection of the power supply line or the ground line based on the output of the photocoupler.
(3) A sensor unit including a rotation speed sensor that outputs a binary rotation speed signal in response to ON / OFF of a transistor having an open collector or an open drain configuration, a signal line that transmits the rotation speed signal, and a power supply voltage to the sensor unit A rotational speed having a wiring composed of a power supply line and a grounding line for supplying power, and a receiving section for receiving and outputting the rotational speed signal by connecting a receiving end connected to the signal line of the wiring with a pull-up resistor A detection device,
The sensor unit includes a resistor connected between the output terminal of the transistor and the ground, and the receiving unit includes a photocoupler in which an input terminal is connected in series to the power line.
A rotational speed detection device that detects disconnection of the wiring based on a potential of the signal line and presence / absence of an output of the photocoupler in the receiver.
(4) The rotational speed detection device according to any one of (1) to (3), wherein the rotational speed detection sensor is installed in the vicinity of a vehicle bearing device.
本発明の回転速度検出装置によれば、センサ部が、トランジスタの出力端と接地間に接続する抵抗を備える点と、受信部が、電源線に入力端子を直列に接続したフォトカプラを備える点の少なくとも一方を備えることで、センサ部と受信部を接続する配線における断線の有無を、簡易な構成で容易に検出することができ、検出される回転速度の信頼性を確保することができる。 According to the rotational speed detection device of the present invention, the sensor unit includes a resistor connected between the output terminal of the transistor and the ground, and the reception unit includes a photocoupler in which the input terminal is connected in series to the power line. By providing at least one of the above, the presence or absence of disconnection in the wiring connecting the sensor unit and the receiving unit can be easily detected with a simple configuration, and the reliability of the detected rotation speed can be ensured.
以下、本発明に係る回転速度検出装置の各実施形態について、図面を参照して説明する。 Embodiments of a rotational speed detection device according to the present invention will be described below with reference to the drawings.
(第1実施形態)
まず、本発明の第1実施形態に係る回転速度検出装置について図1及び図2を参照して説明する。
図1は、第1実施形態の回転速度検出装置が設置される車両用軸受装置の概略構成を示すものである。図1に示す軸受装置において、車輪41が嵌装される車軸42は、転がり軸受44を介してハウジング43に回転自在に配置される。
(First embodiment)
First, a rotational speed detection device according to a first embodiment of the present invention will be described with reference to FIGS. 1 and 2.
FIG. 1 shows a schematic configuration of a vehicle bearing device in which the rotational speed detection device of the first embodiment is installed. In the bearing device shown in FIG. 1, the
ハウジング43の外表面には、内部に連通する取付孔を介してセンサ部10が固定されている。センサ部10は、車軸42に取り付けられたエンコーダ45により転がり軸受44の回転速度を検出するための回転速度検出センサ101(図2参照。)を有しており、検出された回転速度信号は多芯ケーブルに収容される配線20を介して受信部30に伝送される。なお,この受信部30は、車両本体に設置される制御装置35に含まれるものである。
The
次に、センサ部10と配線20及び受信部30とを備える回転速度検出装置の構成と動作について、図2を参照して説明する。
図2において、センサ部10は、エンコーダ45の回転を磁気的又は光学的に検出して回転速度に応じた回転速度信号を生成し、検出された回転速度信号を増幅して2値のパルス信号として出力するエミッタ接地、オープンコレクタ構成のトランジスタQ1を備える回転速度検出センサ101と、トランジスタQ1のコレクタとエミッタ間に接続される抵抗R1を備えている。配線20は、トランジスタQ1からオープンコレクタで出力される回転速度信号を受信部30に伝送する信号線21と、受信部30からセンサ部10に対して電源電圧Vsを供給する電源線22と、センサ部10と受信部30において接地電位を保持するための接地線23から構成される。また、受信部30は、電源電圧Vsと信号線21の間に接続されるプルアップ抵抗R2を備え、センサ部10から伝送された回転速度信号を制御装置35に対して出力する構成である。
Next, the configuration and operation of the rotation speed detection device including the
In FIG. 2, the
次に、この回転速度検出装置の動作について説明する。トランジスタQ1は、回転速度検出センサ101からベースに入力される回転速度信号に応じてオンオフする。まず、トランジスタQ1のオン時には、受信部30の電源電圧Vsからプルアップ抵抗R2、信号線21、トランジスタQ1のコレクタ及びエミッタを介して電流が流れ、コレクタはほぼ接地電圧(0V)となる。
Next, the operation of this rotational speed detection device will be described. The transistor Q1 is turned on / off according to a rotation speed signal input to the base from the rotation
一方、トランジスタQ1のオフ時には、プルアップ抵抗R2、信号線21、抵抗R1を介して電流が流れ、コレクタは電源電圧Vsを抵抗R1、R2によって分圧した電圧、Vs・R1/(R1+R2)となる。
On the other hand, when the transistor Q1 is off, a current flows through the pull-up resistor R2, the
このようにして、センサ部10からは検出した回転速度に応じた接地電圧(0V)又はVs・R1/(R1+R2)に相当する電圧の2値信号が出力される。この2値信号は、信号線21を介して受信部30に伝送され、出力端子から制御装置35に対して出力される。
In this way, the
ここで、信号線21が断線した場合を考える。センサ部10で検出した回転速度信号は、トランジスタQ1のオンオフに関わらず伝送できなくなるとともに、信号線21に直列接続した受信部30のプルアップ抵抗R2には電流が流れなくなる。従って、受信部30の出力端子の電位は常に電源電圧Vsと等しくなり、正常時における電圧とは明確に区別することが可能となる。
Here, consider a case where the
また、接地線23が断線した場合は、信号線21に電流が流れなくなって信号線21が断線した場合と同様な状態となり、出力端子の電位は常に電源電圧Vsと等しくなって正常時における電圧とは明確に区別することが可能である。
When the
従って、第1実施形態の回転速度検出装置では、センサ部10におけるオープンコレクタ構成のトランジスタQ1のコレクタとエミッタ間に抵抗R1を接続して構成することにより、受信部30の正常時における回転速度信号の出力電圧を、接地電位又は電源電圧Vsを抵抗R1、R2によって分圧した電圧とし、信号線21又は接地線23が断線した場合の電圧を電源電圧Vsと等しくなるようにして、配線の信号線21又は接地線23における断線の有無を、簡易な構成で容易に検出することができる。
Therefore, in the rotational speed detection device of the first embodiment, the rotational speed signal when the
(第2実施形態)
次に、本発明の第2実施形態に係る回転速度検出装置について図3を参照して説明する。なお、本実施形態は、回路構成以外については第1実施形態のものと同様であり、同一の構成については同一符号を付して、説明を省略あるいは簡略化する。
(Second Embodiment)
Next, a rotational speed detection device according to a second embodiment of the present invention will be described with reference to FIG. The present embodiment is the same as that of the first embodiment except for the circuit configuration, and the same components are denoted by the same reference numerals, and description thereof is omitted or simplified.
図3において、センサ部11の回転速度検出センサ101は、検出された回転速度信号を増幅して2値のパルス信号として出力するエミッタ接地、オープンコレクタ構成のトランジスタQ1を有する。また、受信部31は、電源線22に直列に、フォトカプラ301の入力側である発光ダイオードを順方向となるよう接続し、発光ダイオードを介してセンサ部10に電源電圧Vsが供給される構成である。
In FIG. 3, the rotation
次に、この回転速度検出装置の動作について説明する。トランジスタQ1は、回転速度検出センサ101からベースに入力される回転速度信号に応じてオンオフする。オン時には、受信部31の電源電圧Vsからプルアップ抵抗R2、信号線21、トランジスタQ1のコレクタ及びエミッタを介して電流が流れ、コレクタはほぼ接地電圧(0V)となり、オフ時には、プルアップ抵抗R2に電流が流れないので、コレクタの電位は電源電圧と等しい電圧Vsとなる。
Next, the operation of this rotational speed detection device will be described. The transistor Q1 is turned on / off according to a rotation speed signal input to the base from the rotation
このようにして、センサ部11からは検出した回転速度に応じた接地電圧(0V)又は電源電圧Vsに相当する電圧の2値信号が出力される。この2値信号は、信号線21を介して受信部30に伝送され、出力端子から制御装置35に対して出力される。
In this way, the sensor unit 11 outputs a binary signal of a voltage corresponding to the ground voltage (0 V) or the power supply voltage Vs according to the detected rotation speed. This binary signal is transmitted to the receiving
また、フォトカプラ301は、入力側の発光ダイオードに電流が流れるので出力側のフォトトランジスタが導通し、出力は接地電位となる。
In the
ここで、電源線22又は接地線23が断線すると、電源線22の一部をなすフォトカプラ301の入力側に電流が流れないので出力側フォトトランジスタはオフとなり、出力には電源電圧と等しい電圧Vsが現れる。これによって、電源線22又は接地線23が断線したことを容易に検出することができる。
Here, when the
従って、第2実施形態の回転速度検出装置では、受信部31における電源線22にフォトカプラ301の入力側を直列に接続して構成することにより、正常時におけるフォトカプラ301の出力側フォトトランジスタをオンにし、電源線22又は接地線23の断線時にはオフにする。これによってフォトカプラ301の出力電圧が変化するので、電源線22又は接地線23における断線の有無を、簡易な構成で容易に検出することができる。
Therefore, in the rotation speed detection device of the second embodiment, the output side phototransistor of the
(第3実施形態)
次に、本発明の第3実施形態に係る回転速度検出装置について図4を参照して説明する。なお、本実施形態は、回路構成以外については第1実施形態のものと同様であり、同一の構成については同一符号を付して、説明を省略あるいは簡略化する。
(Third embodiment)
Next, a rotational speed detection device according to a third embodiment of the present invention will be described with reference to FIG. The present embodiment is the same as that of the first embodiment except for the circuit configuration, and the same components are denoted by the same reference numerals, and description thereof is omitted or simplified.
図4に示されるように、本実施形態の回転速度検出装置は、第1実施形態のセンサ部10と、第2実施形態の受信部31とを組み合わせたものであり、センサ部10は、トランジスタQ1のコレクタとエミッタ間に接続される抵抗R1を備え、受信部31は、電源線22に入力端子を直列に接続したフォトカプラ301とを備える。
As shown in FIG. 4, the rotational speed detection device of the present embodiment is a combination of the
この回転速度検出装置の動作は、前述した第1実施形態の場合と同様であり、正常時において、接地電位又は電源電圧Vsを抵抗R1、R2によって分圧した電圧、Vs・R1/(R1+R2)がセンサ部10から受信部31へ伝送される。
The operation of the rotational speed detection device is the same as that of the first embodiment described above. In normal times, the voltage obtained by dividing the ground potential or the power supply voltage Vs by the resistors R1 and R2, Vs · R1 / (R1 + R2) Is transmitted from the
そして、信号線21又は接地線23が断線した場合は、第1実施形態と同様に、受信部31の回転速度信号の出力端子に電源電圧Vsと等しい電圧が現れ、信号線21と接地線23における断線の有無を検出することができる。
When the
また、電源線22又は接地線23が断線すると、電源線22の一部を構成するフォトカプラ301の入力側に電流が流れないので出力側フォトトランジスタがオフとなり、出力に電源電圧と等しい電圧Vsが現れる。これによって、電源線22又は接地線23が断線したことを検出することができる。
When the
従って、第3実施形態の回転速度検出装置では、センサ部10におけるオープンコレクタ構成のトランジスタQ1のコレクタとエミッタ間に抵抗R1を接続して構成することにより、受信部31の正常時における回転速度信号の出力端子電圧を、接地電位又は電源電圧Vsを抵抗R1、R2によって分圧した電圧とし、信号線21又は接地線23が断線した場合の電圧を電源電圧Vsと等しくなるようにする。また、受信部31における電源線22にフォトカプラ301の入力側を直列に接続して構成することにより、電源線22又は接地線23の断線時にフォトカプラ301の出力側フォトトランジスタをオフにして電源電圧Vsと等しい電圧が現れるようにする。これらにより、配線20における断線の有無を、簡易な構成で容易に検出することができる。
Therefore, in the rotational speed detection device of the third embodiment, the rotational speed signal when the
なお、本発明は、前述した実施形態に限定されるものではなく、適宜、変形、改良、等が可能である。
本実施形態の回転速度検出装置では、トランジスタQ1としてバイポーラトランジスタを用いる構成としたが、電界効果型トランジスタ(FET)をオープンドレインの構成で用いてもよい。
In addition, this invention is not limited to embodiment mentioned above, A deformation | transformation, improvement, etc. are possible suitably.
In the rotational speed detection device of this embodiment, a bipolar transistor is used as the transistor Q1, but a field effect transistor (FET) may be used in an open drain configuration.
10、11 センサ部
20 配線
21 信号線
22 電源線
23 接地線
30、31 受信部
101 回転速度検出センサ
301 フォトカプラ
Q1 トランジスタ
R1,R2,R8 抵抗
DESCRIPTION OF
Claims (4)
前記センサ部は、前記トランジスタの出力端と接地間に接続する抵抗を備え、
前記受信部における前記信号線の電位に基づいて、前記信号線または前記接地線の断線を検出することを特徴とする回転速度検出装置。 A sensor unit including a rotation speed sensor that outputs a binary rotation speed signal in response to ON / OFF of a transistor having an open collector or open drain configuration, a signal line that transmits the rotation speed signal, and a power supply voltage to the sensor unit A rotational speed detection device comprising: a wiring composed of a power supply line and a ground line; and a receiving unit that receives and outputs the rotational speed signal by connecting a receiving end connected to the signal line of the wiring with a pull-up resistor. There,
The sensor unit includes a resistor connected between the output terminal of the transistor and the ground,
A rotation speed detection device that detects disconnection of the signal line or the ground line based on the potential of the signal line in the receiving unit.
前記受信部は、前記電源線に入力端子を直列に接続したフォトカプラを備え、
該フォトカプラの出力有無に基づいて、前記電源線または前記接地線の断線を検出することを特徴とする回転速度検出装置。 A sensor unit including a rotation speed sensor that outputs a binary rotation speed signal in response to ON / OFF of a transistor having an open collector or open drain configuration, a signal line that transmits the rotation speed signal, and a power supply voltage to the sensor unit A rotational speed detection device comprising: a wiring composed of a power supply line and a ground line; and a receiving unit that receives and outputs the rotational speed signal by connecting a receiving end connected to the signal line of the wiring with a pull-up resistor. There,
The receiver includes a photocoupler having an input terminal connected in series to the power line,
A rotation speed detection device that detects disconnection of the power supply line or the ground line based on the output of the photocoupler.
前記センサ部は、前記トランジスタの出力端と接地間に接続する抵抗を備えるとともに、前記受信部は、前記電源線に入力端子を直列に接続したフォトカプラを備え、
前記受信部における前記信号線の電位及び前記フォトカプラの出力有無に基づいて、前記配線の断線を検出することを特徴とする回転速度検出装置。 A sensor unit including a rotation speed sensor that outputs a binary rotation speed signal in response to ON / OFF of a transistor having an open collector or open drain configuration, a signal line that transmits the rotation speed signal, and a power supply voltage to the sensor unit A rotational speed detection device comprising: a wiring composed of a power supply line and a ground line; and a receiving unit that receives and outputs the rotational speed signal by connecting a receiving end connected to the signal line of the wiring with a pull-up resistor. There,
The sensor unit includes a resistor connected between the output terminal of the transistor and the ground, and the receiving unit includes a photocoupler in which an input terminal is connected in series to the power line.
A rotational speed detection device that detects disconnection of the wiring based on a potential of the signal line and presence / absence of an output of the photocoupler in the receiver.
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