JP2013135569A - Master controller - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、鉄道用電気車両の速度指令を伝送する主幹制御器に関する。 The present invention relates to a master controller that transmits a speed command of an electric railway vehicle.
主幹制御器には一般に、運転士が車両の加減速を調節するためのノッチハンドル(以下、主ハンドルと記載)が設けられている。主ハンドルの回転位置に応じて車両は加減速運転を行う。主ハンドルの回転位置検出装置としてアブソリュートロータリエンコーダ(以下、アブソリュートエンコーダと記載)を使用した主幹制御器が知られている。このような主幹制御器は、主ハンドルの回転角度を光学的に検知するので、無接点主幹制御器と呼ばれる。この無接点主幹制御器は、主ハンドルの回転角度に対応するコードを出力する。このコードは例えば2進数を示すバイナリー形式データあるいはグレイコード形式データである。 The master controller is generally provided with a notch handle (hereinafter referred to as a main handle) for the driver to adjust the acceleration / deceleration of the vehicle. The vehicle performs acceleration / deceleration operation according to the rotational position of the main handle. A master controller that uses an absolute rotary encoder (hereinafter referred to as an absolute encoder) as a rotational position detection device for the main handle is known. Such a master controller is called a contactless master controller because it optically detects the rotation angle of the main handle. This contactless master controller outputs a code corresponding to the rotation angle of the main handle. This code is, for example, binary format data or gray code format data indicating a binary number.
アブソリュートエンコーダから出力されたコードは、制御装置にてノッチ演算してノッチ指令に変換される。このノッチ指令は電動機駆動装置及びブレーキ装置に直接伝送されるか、もしくは、これら装置への指令伝送を行う伝送装置へ送信される。 The code output from the absolute encoder is converted into a notch command by calculating a notch in the control device. The notch command is directly transmitted to the motor drive device and the brake device, or is transmitted to a transmission device that performs command transmission to these devices.
図5は従来の無接点主幹制御器の構成概略図である。 FIG. 5 is a schematic configuration diagram of a conventional contactless master controller.
主ハンドル2の回転軸とアブソリュートエンコーダ11の回転軸4は機械的に接続されていて、主ハンドル2を操作すると、その回転位置(ノッチ)に応じてアブソリュートエンコーダ11から角度情報がコード信号10として出力される。このコード信号10は主ハンドル2の絶対角度位置を示し、例えば8ビットバイナリー形式の場合、「00000001(=01H)」、「00000010(=02H)」等の値であって、1回転を256分解能で表すことができる。
The rotation shaft of the
エンコーダ11からのコード信号10は、制御回路を有する制御基板3に入力される。制御基板3では、エンコーダから入力されたコード信号10(角度情報)をノッチ指令5に変換して出力する。ノッチ指令5は例えば5段階つまり分解能が「5」の信号であって、5本の信号線あるいはバイナリ形式では3線(3ビット)で伝送される。
The
図6はノッチ指令のカムパターンの一例を示す図である。ここでは、エンコーダ11から出力されるコード(角度情報)はバイナリ形式コード、制御基板3から出力されるノッチ指令が5線の信号線により伝送される場合を説明する。
FIG. 6 is a diagram showing an example of a cam pattern of a notch command. Here, a code (angle information) output from the
エンコーダ11からのコードとして例えば00H−60Hの範囲の数値が制御基板3に伝送される。ここでは、主ハンドル2が最も右側に傾いたP2の角度位置にあるとき、エンコーダ11はコード00Hを出力するものとする。制御基板3は、このコードをノッチ指令に変換する。例えば制御基板3は、主ハンドル2が図のNの角度位置(垂直位置)にあるとき入力されるコードCNを、ノッチ指令「00100」に変換して出力する。ここから主ハンドルが例えば右方向にP1の位置まで回転すると、入力されるコードはCP1に変化する。制御基板3は、コードCP1をノッチ指令「11000」に変換して出力する。
For example, a numerical value in the range of 00H-60H is transmitted to the
上述した無接点主幹制御器では、ノッチ指令を駆動装置及びブレーキ装置に出力するために、エンコーダから出力されたコード(角度情報)を、ノッチ指令に変換するための制御基板が必要となる。この制御基板は演算により、又は予めデータベースとして保持したコード/ノッチ指令変換テーブル等を参照することにより、エンコーダから出力されたコードをノッチ指令に変換する。このように、限られたスペースしかない運転台周辺に制御基板を配置するスペースが必要であった。 In the contactless master controller described above, a control board for converting the code (angle information) output from the encoder into a notch command is required to output the notch command to the drive device and the brake device. This control board converts the code output from the encoder into a notch command by calculation or by referring to a code / notch command conversion table or the like previously stored as a database. As described above, a space for arranging the control board around the cab having only a limited space is required.
従って実施形態は、主幹制御器の小型化を主な目的とする。 Therefore, the main object of the embodiment is to reduce the size of the master controller.
一実施形態は、電車用の主幹制御器であって、軸を中心として回転する主ハンドルと、前記主ハンドルの回転角度位置に対応するノッチ指令を出力する光学式ロータリエンコーダとを具備する。 One embodiment is a main controller for a train, and includes a main handle that rotates about an axis, and an optical rotary encoder that outputs a notch command corresponding to the rotation angle position of the main handle.
以下、実施形態に係る主幹制御器について、図面を参照して説明する。 Hereinafter, a master controller according to an embodiment will be described with reference to the drawings.
[第1実施形態]
図1は、第1実施形態に係る無接点主幹制御器の構成概略図である。
[First embodiment]
FIG. 1 is a schematic configuration diagram of a contactless master controller according to the first embodiment.
この無接点主幹制御器は、ノッチ指令のカムパターンと同様なスリットが設けられたスリット円板を有するエンコーダを使用する。 This contactless master controller uses an encoder having a slit disk provided with a slit similar to a cam pattern of a notch command.
主ハンドル2の回転軸とカムパターンロータリーエンコーダ(以下、カムパターンエンコーダ又は単にエンコーダと記載)1の回転軸4は機械的に固定されていて、主ハンドル2を操作すると、その回転位置(ノッチ)に応じてノッチ指令5が出力される。このとき、カムパターンロータリーエンコーダとは光学式ロータリエンコーダである。
The rotation shaft of the
このように、本実施形態に係る無接点主幹制御器は、従来のように、エンコーダからのコード(角度情報)をノッチ指令に変換する制御基板は設けられていない。図2は、カムパターンエンコーダ1内に設けられるスリット円板12及びスリット円板12付近の構成を示す図である。
As described above, the contactless master controller according to the present embodiment is not provided with a control board that converts the code (angle information) from the encoder into a notch command, as in the related art. FIG. 2 is a diagram showing a configuration of the
図2(a)は、スリット円板12の正面図である。このようにスリット円板12には、ノッチ指令に対応するスリット3(S1−S5)が設けられている。スリット3は図6で示した従来のカムパターンに対応するパターンを有している。
FIG. 2A is a front view of the
図2(b)は、スリット円板12付近の概略構成を示す図であり、スリット円板12を真横から見たときの図である。
FIG. 2B is a diagram showing a schematic configuration in the vicinity of the
スリット円板12の図中左側には、複数のLED発光体6が設けられ、右側にはスリット円板12のスリットS1−S5の半径方向位置にそれぞれ対応する位置に、5つのフォトトランジスタ(以下、受光素子と記載)7a−7eが設けられる。受光素子7a−7eの出力信号はアンプ(信号増幅器)8a−8eを介して、エンコーダ1の外部へ出力される。このようにアンプ8を用いて受光素子7a−7eの出力信号を増幅することで、ノッチ信号の信号品質(S/N)が確保される。
A plurality of LED light emitters 6 are provided on the left side of the
ここで、受光素子7a−7eが図2(a)における半径RNに沿って垂直に並んで配置されているとする。受光素子7a−7eの位置は固定されており、スリット円板12が主ハンドルの回転と共に軸4を中心として回転する。この図の場合、スリットS3をLED光が透過し、受光素子7cのみがHレベル信号を出力する。この結果、カムパターンエンコーダ1から出力される信号は、受光素子7a−7eの出力に対応して、「00100」となり、ノッチ信号Nとして出力される。ここから主ハンドルが右方向に回転すると、半径RP1が垂直方向に位置し、スリットS4、S5をLED光が透過し、受光素子7d、7eがHレベル信号を出力する。この結果、カムパターンエンコーダ1から出力される信号は、受光素子7a−7eの出力に対応して、「00011」となり、ノッチ信号P1として出力される。このようにして出力されるノッチ信号P2,P1,N,B1,B2,EBは、従来と同一の信号形式であるので、従来システムにそのまま適用できる。
Here, it is assumed that the light receiving elements 7a-7e are arranged vertically along the radius RN in FIG. The positions of the light receiving elements 7a-7e are fixed, and the
このように、実施形態に係るカムパターンエンコーダ1は、従来のような回転角度情報を示すコード信号を出力するのではなく、ノッチ信号を直接出力する。従って、従来のコード信号(角度情報)をノッチ指令に変換する制御基板が不要となり、主幹制御器の小型化および軽量化を実現すると共に、部品削減により故障率を下げることができる。
As described above, the
[第2実施形態]
図3は、第2実施形態に係るカムパターンエンコーダ1の内部構成を示す図である。
[Second Embodiment]
FIG. 3 is a diagram showing an internal configuration of the
このカムパターンエンコーダ1は、図1、2の第1実施形態に加え、受光素子7a−7eから出力されるノッチ信号に、誤り検出符号(たとえばパリティビット)を付加する誤り検出符号付加部9を有している。誤り検出符号をノッチ指令と共に出力信号として出力することにより、主幹制御器からのノッチ指令を受信する駆動装置及びブレーキ装置側で、ノッチ信号の誤り検出が可能となる。
In addition to the first embodiment shown in FIGS. 1 and 2, the
[第3実施形態]
図4は、第3実施形態に係る主幹制御器に適用されるスリット円板12を示す図である。
本実施形態は、ノッチパターンを読み込むタイミングとしてストローブビットを付加した例である。このスリット円板12には、円板中の各ノッチ位置P2,P1,N,B1,B2,EBに対応して、最外周側にスリットST1−ST6が設けられる。
[Third embodiment]
FIG. 4 is a diagram showing a
This embodiment is an example in which a strobe bit is added as a timing for reading a notch pattern. The
スリットST1−ST6は、第1実施形態で説明したノッチ指令、及び第2実施形態で説明した誤り検出信号を含むノッチ指令を取り込むためのタイミング信号(たとえばストローブ信号)を発生するために設けられる。尚、スリットST1−ST6を透過したLED光を受光する受光素子(図示せず)及び受光素子出力信号を増幅して出力するアンプ(図示せず)が更に設けられる。 The slits ST1 to ST6 are provided to generate a timing signal (for example, a strobe signal) for taking in the notch command described in the first embodiment and the notch command including the error detection signal described in the second embodiment. A light receiving element (not shown) for receiving the LED light transmitted through the slits ST1-ST6 and an amplifier (not shown) for amplifying and outputting the light receiving element output signal are further provided.
駆動装置及びブレーキ装置側では、このタイミング信号がHレベルのとき、ノッチ指令を取り込むので、ノッチ指令を正確に受信することが可能である。 On the drive device and brake device side, when this timing signal is at the H level, the notch command is taken in, so that the notch command can be received accurately.
本発明のいくつかの実施形態を説明したが、これらの実施形態は、例として提示したものであり、発明の範囲を限定することは意図していない。これら新規な実施形態は、その他の様々な形態で実施されることが可能であり、発明の要旨を逸脱しない範囲で、種々の省略、置き換え、変更を行うことができる。これら実施形態やその変形は、発明の範囲や要旨に含まれるとともに、特許請求の範囲に記載された発明とその均等の範囲に含まれる。 Although several embodiments of the present invention have been described, these embodiments are presented by way of example and are not intended to limit the scope of the invention. These novel embodiments can be implemented in various other forms, and various omissions, replacements, and changes can be made without departing from the scope of the invention. These embodiments and modifications thereof are included in the scope and gist of the invention, and are included in the invention described in the claims and the equivalents thereof.
1…カムパターンエンコーダ、2…主ハンドル、3…制御基板、6…LED、7a−7e…フォトダイオード、8a−8e…信号増幅器、11…アブソリュートロータリーエンコーダ、12…スリット円板。
DESCRIPTION OF
Claims (6)
軸を中心として回転する主ハンドルと、
前記主ハンドルの回転角度位置に対応するノッチ指令を出力する光学式ロータリエンコーダと、
を具備することを特徴とする主幹制御器。 A master controller for trains,
A main handle that rotates about an axis;
An optical rotary encoder that outputs a notch command corresponding to the rotational angle position of the main handle;
A master controller comprising:
前記主ハンドルの回転と共に回転し、複数のスリットを有するスリット円板と、
前記スリット円板に光を照射する発光手段と、
前記スリットを透過した光を受光する複数の受光手段と、を具備し
前記スリットは、前記主ハンドルの回転角度位置に対応するノッチ指令が前記複数の受光手段から発生するように、前記ノッチ指令に対応するパターンを有していることを特徴とする請求項1記載の主幹制御器。 The optical rotary encoder is
A slit disk that rotates with the rotation of the main handle and has a plurality of slits;
A light emitting means for irradiating the slit disk with light;
A plurality of light receiving means for receiving the light transmitted through the slit, and the slit receives the notch command so that a notch command corresponding to a rotation angle position of the main handle is generated from the plurality of light receiving means. 2. The master controller according to claim 1, wherein the master controller has a corresponding pattern.
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