JP2020026960A - Speed sensor for railroad vehicle - Google Patents
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Abstract
Description
この発明は、鉄道車両用の速度センサに関する。 The present invention relates to a speed sensor for a railway vehicle.
鉄道車両用の速度センサでは、磁気抵抗素子が被検出体(たとえば歯車)の回転を検出してパルス列に変換する。出力信号は歯車1歯あたり1パルスであるため、回転角度の分解能は、360°を歯車の歯数で除算した値となる。 In a railway vehicle speed sensor, a magnetoresistive element detects rotation of a detection target (eg, a gear) and converts the rotation into a pulse train. Since the output signal is one pulse per gear tooth, the rotation angle resolution is a value obtained by dividing 360 ° by the number of gear teeth.
このような構成では、速度の検出精度は回転角度の分解能に依存するため、歯車の歯数を増やす必要がある。このため歯車が大きくなり、その結果、歯車を含む装置全体が大型化してしまう。 In such a configuration, the speed detection accuracy depends on the resolution of the rotation angle, and therefore it is necessary to increase the number of gear teeth. For this reason, the gears become large, and as a result, the entire device including the gears becomes large.
一方、速度検出装置において、速度の検出精度を向上させるために、周波数逓倍技術を利用することが知られている。特許文献1にはこのような技術の例が開示されている。 On the other hand, it is known to use a frequency multiplication technique in a speed detection device in order to improve speed detection accuracy. Patent Document 1 discloses an example of such a technique.
従来、鉄道車両用の速度センサでは、速度検出精度を向上させるために歯車を大型化させることのみが検討されており、検出精度を維持しつつ歯車を小型化させることができないという問題があった。 Conventionally, in a speed sensor for a railway vehicle, only increasing the size of a gear in order to improve speed detection accuracy has been studied, and there has been a problem that the gear cannot be downsized while maintaining the detection accuracy. .
この発明はこのような問題点を解消するためになされたものであり、検出精度を維持しつつ被検出体を小型化することができる、鉄道車両用の速度センサを提供することを目的とする。 The present invention has been made to solve such a problem, and an object of the present invention is to provide a speed sensor for a railway vehicle that can reduce the size of an object to be detected while maintaining detection accuracy. .
この発明に係る、鉄道車両用の速度センサは、磁性体を含む被検出体の回転運動を信号に変換する磁気抵抗素子と、前記信号の周波数を逓倍する逓倍回路とを備える。
特定の態様によれば、2つの前記磁気抵抗素子を備え、各前記磁気抵抗素子は、位相が互いに90度異なる正弦波信号を出力する。
A speed sensor for a railway vehicle according to the present invention includes a magnetoresistive element that converts a rotational motion of a detection target including a magnetic material into a signal, and a multiplying circuit that multiplies the frequency of the signal.
According to a specific aspect, the device includes two of the magnetoresistive elements, and each of the magnetoresistive elements outputs a sine wave signal having a phase different from each other by 90 degrees.
この発明に係る鉄道車両用の速度センサは、検出信号の周波数を逓倍することにより、小さい被検出体から高い周波数の信号を得ることができるので、検出精度を維持しつつ歯車を小型化させることができる。 ADVANTAGE OF THE INVENTION Since the speed sensor for railway vehicles which concerns on this invention can obtain the signal of a high frequency from a small to-be-detected object by multiplying the frequency of a detection signal, the gear can be miniaturized, maintaining detection accuracy. Can be.
以下、この発明の実施の形態を添付図面に基づいて説明する。
実施の形態1.
図1に、この発明の実施の形態1に係る速度センサ10の構成の例を示す。速度センサ10は、鉄道車両用の速度センサである。速度センサ10は、磁性体を含む被検出体の回転運動を信号に変換することにより、当該被検出体を搭載した鉄道車両の速度を検出する機能を有する。
Hereinafter, embodiments of the present invention will be described with reference to the accompanying drawings.
Embodiment 1 FIG.
FIG. 1 shows an example of a configuration of a
本実施形態では、被検出体の例として歯車1を用いる。歯車1はたとえば磁性体を含んで構成されており、とくに図示しないが、周方向において周期的に透磁率が変化する形状に構成されている。歯車1は、鉄道車両の前進に対応する方向と、鉄道車両の後退に対応する方向との双方に回転可能である。 In the present embodiment, the gear 1 is used as an example of the detection target. The gear 1 is configured to include, for example, a magnetic material, and is configured to have a shape in which the magnetic permeability changes periodically in a circumferential direction, although not particularly illustrated. The gear 1 is rotatable in both a direction corresponding to the forward movement of the railway vehicle and a direction corresponding to the backward movement of the railway vehicle.
速度センサ10は磁気抵抗素子11を備える。磁気抵抗素子11は、歯車1の回転角度によって異なる磁気抵抗またはその変化を信号(たとえば電圧信号)に変換する。磁気抵抗素子11はたとえばSMR(半導体磁気抵抗素子)を用いて構成される。
The
本実施形態では磁気抵抗素子11は2つの磁気抵抗素子を備え、これら2つの磁気抵抗素子は歯車1の透磁率変化の周期に対して異なる位相(A相およびB相)で設けられる。好適には、これら2つの磁気抵抗素子は、位相が互いに90度異なる正弦波信号を出力するよう構成される。たとえば、歯車1の回転角度θに対して一方の磁気抵抗素子がsinθの信号(A相)を出力する場合には、他方の磁気抵抗素子はcosθの信号(B相)を出力する。 In the present embodiment, the magnetoresistive element 11 includes two magnetoresistive elements, and these two magnetoresistive elements are provided at different phases (A phase and B phase) with respect to the period of the change in the magnetic permeability of the gear 1. Preferably, these two magnetoresistive elements are configured to output a sine wave signal whose phases are different from each other by 90 degrees. For example, when one magnetoresistive element outputs a sin θ signal (A phase) with respect to the rotation angle θ of the gear 1, the other magnetoresistive element outputs a cos θ signal (B phase).
速度センサ10は、逓倍および波形生成回路12を備える。逓倍および波形生成回路12は、信号(たとえば電圧信号)の周波数を逓倍する。図1の例では2つの入力信号に対してそれぞれ周波数逓倍を行い、2つの出力信号を出力する。
The
図2に、従来の速度センサおよび図1の速度センサ10の出力信号の例を示す。図2(a)は従来の速度センサの出力信号の例である。磁気抵抗素子の出力信号が波形成形されパルス波として出力されている。
FIG. 2 shows an example of output signals of the conventional speed sensor and the
図2(b)は本発明の実施の形態1に係る速度センサ10の出力信号(すなわち逓倍および波形生成回路12の出力信号)の例である。この例では逓倍比が2であり、したがって出力信号のパルスの数が従来の2倍となっている。このパルス数をカウントすることにより、従来に対して2倍の精度で、歯車1の回転速度すなわち鉄道車両の移動速度を検出することができる。
FIG. 2B is an example of an output signal of the
また、図2(b)に示すように、実施の形態1ではA相出力の位相とB相出力の位相とが90°ずれているので、歯車1の回転方向(すなわち鉄道車両の進行方向)を判定することが可能である。 Further, as shown in FIG. 2B, in the first embodiment, the phase of the A-phase output and the phase of the B-phase output are shifted by 90 °, so that the rotation direction of the gear 1 (that is, the traveling direction of the railway vehicle). Can be determined.
各相出力はそのまま鉄道車両の速度を表すパルスとして利用してもよいし、速度値を出力または表示する任意の構成要素に入力されてもよい。 Each phase output may be used as it is as a pulse representing the speed of the railway vehicle, or may be input to any component that outputs or displays the speed value.
図1および図2に示す実施の形態1において、以下のような変形を施すことが可能である。 In the first embodiment shown in FIGS. 1 and 2, the following modifications can be made.
逓倍および波形生成回路12の逓倍比は任意の値に設定可能である。実施の形態1(図2)では逓倍比は2であり、したがって歯車の歯1つに対して速度センサ10は2つのパルスを出力する。逓倍比をnとすれば、歯車の歯1つに対してn個のパルスが出力されるよう構成することができる。なおnは用途および具体的な回路構成に応じて適宜決定可能であり、たとえば2以上の自然数であってもよく、1以上の実数であってもよい。
The multiplication ratio of the multiplication and
本発明の速度センサによれば、歯車1のサイズを縮小することもできる。たとえば図2のように逓倍比を2とした場合には、従来の半分の歯数の歯車を用いて、従来と同等の検出精度を持つ速度センサを構成することができる。これによって、歯車を含む装置全体を小型化することができ、限られたスペースで設計の自由度を向上させることができる。 According to the speed sensor of the present invention, the size of the gear 1 can be reduced. For example, when the multiplication ratio is 2 as shown in FIG. 2, a speed sensor having the same detection accuracy as the conventional one can be configured using a gear having half the number of teeth of the conventional one. As a result, the entire device including the gears can be reduced in size, and the degree of freedom in design can be improved in a limited space.
実施の形態1では磁気抵抗素子11は2つの磁気抵抗素子を備えるが、磁気抵抗素子の数は3つ以上であってもよい。また、歯車1の回転方向を判定する必要がない用途等では、磁気抵抗素子の数は1つであってもよい。その場合には、歯車1は一方向にのみ回転可能であってもよい。 In the first embodiment, the magnetoresistance element 11 includes two magnetoresistance elements, but the number of magnetoresistance elements may be three or more. In applications where it is not necessary to determine the rotation direction of the gear 1, the number of magneto-resistive elements may be one. In that case, the gear 1 may be rotatable in only one direction.
逓倍および波形生成回路12は、信号の周波数を逓倍する機能のみ備えていてもよく、波形生成機能については省略してもよい。すなわち、逓倍および波形生成回路12に代えて単なる逓倍回路を用いてもよい。
The multiplying and
1 歯車(被検出体)、10 鉄道車両用の速度センサ、11 磁気抵抗素子、12 逓倍および波形生成回路(逓倍回路)。 1 gear (object to be detected), 10 speed sensor for railway vehicle, 11 magnetoresistive element, 12 multiplication and waveform generation circuit (multiplication circuit).
Claims (2)
前記信号の周波数を逓倍する逓倍回路と、
を備える、鉄道車両用の速度センサ。 A magnetoresistive element that converts the rotational movement of the detection target including the magnetic substance into a signal,
A multiplier circuit for multiplying the frequency of the signal,
A speed sensor for a railway vehicle, comprising:
各前記磁気抵抗素子は、位相が互いに90度異なる正弦波信号を出力する、
請求項1に記載の鉄道車両用の速度センサ。 Comprising two magneto-resistive elements,
Each of the magnetoresistive elements outputs a sine wave signal having a phase different from each other by 90 degrees.
The speed sensor for a railway vehicle according to claim 1.
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2018150169A JP2020026960A (en) | 2018-08-09 | 2018-08-09 | Speed sensor for railroad vehicle |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
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JP2018150169A JP2020026960A (en) | 2018-08-09 | 2018-08-09 | Speed sensor for railroad vehicle |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
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JP2020026960A true JP2020026960A (en) | 2020-02-20 |
Family
ID=69619967
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
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JP2018150169A Pending JP2020026960A (en) | 2018-08-09 | 2018-08-09 | Speed sensor for railroad vehicle |
Country Status (1)
Country | Link |
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JP (1) | JP2020026960A (en) |
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2018
- 2018-08-09 JP JP2018150169A patent/JP2020026960A/en active Pending
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