JP6033570B2 - Displacement sensor, sensor node, and automatic tension measuring method - Google Patents
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Description
本発明は、架線の自動張力調整装置に係り、特に、スプリング式自動張力調整装置のスプリングの伸縮状態を計測する変位センサ及びセンサノード並びに自動張力計測方法に関する。 The present invention relates to an automatic tension adjusting device for an overhead wire, and more particularly to a displacement sensor, a sensor node, and an automatic tension measuring method for measuring a spring expansion / contraction state of a spring type automatic tension adjusting device.
電車等の鉄道車両にパンタグラフを介して電力を供給する架線(トロリ線)は、張力が印加された状態で、一定間隔で建てられた支柱に吊るされている。この様な架線は、一般に銅線が使われており、気温の変化により日々伸縮するため、張力が変化する。また、経年変化、磨耗、弾性伸び、支柱傾斜等によっても張力が変化する。張力が下がり架線が弛むと、パンタグラフの接触が不安定になる。また、張力が上がると架線が切れる恐れがある。架線の健全性を維持するためには、架線の張力を一定に保つことが必要である。
そこで、架線の終端部に、スプリング式自動張力調整装置等の自動張力調整装置を設置し、これによって架線の伸縮を吸収し、張力が一定になるようにしている。
さらに、架線の健全性を維持するために、架線に一定の張力を与える自動張力調整装置に異常がないかを検査する必要がある。このため、各架線に設置されている自動張力調整装置それぞれについて、スプリングの伸縮状態を監視する必要があり、定期的に、スプリングの変位量の最大値と最小値が正常な動作範囲に収まっていることを点検する必要がある。
An overhead wire (trolley wire) for supplying electric power to a railway vehicle such as a train via a pantograph is suspended from pillars built at regular intervals in a state where a tension is applied. Such an overhead wire is generally made of copper wire, and the tension changes because it expands and contracts daily due to changes in temperature. In addition, the tension changes due to aging, wear, elastic elongation, column inclination, and the like. When the tension drops and the overhead wire becomes slack, the contact of the pantograph becomes unstable. Moreover, when the tension increases, the overhead wire may be cut. In order to maintain the integrity of the overhead line, it is necessary to keep the tension of the overhead line constant.
Therefore, an automatic tension adjusting device such as a spring-type automatic tension adjusting device is installed at the terminal end of the overhead wire, thereby absorbing the expansion and contraction of the overhead wire so that the tension becomes constant.
Furthermore, in order to maintain the soundness of the overhead wire, it is necessary to inspect whether there is any abnormality in the automatic tension adjusting device that applies a constant tension to the overhead wire. For this reason, it is necessary to monitor the expansion and contraction state of the spring for each of the automatic tension adjustment devices installed on each overhead wire, and the maximum and minimum values of the spring displacement are regularly kept within the normal operating range. It is necessary to check that there is.
スプリング式自動張力調整装置のスプリングの伸縮状況の計測法として、変位センサと永久磁石を用いた方法が提案されている(例えば、特許文献1参照。)。
特許文献1によれば、変位センサ上を高速移動する物体に永久磁石が取り付けられており、各磁気センサ素子付近を永久磁石が通過する際、磁気センサ素子は永久磁石の磁気を感知することによりパルスを出力する。従って、磁気センサ素子が出力した総パルス数をカウントすることにより、物体の位置を検出することが可能である。
また、特許文献2では、磁場が印加されると磁化する磁性体と、磁化した磁性体の磁場を感知する磁気センサ素子と、磁気センサ素子が予め定められた磁場を感知したか否かを示す感知結果情報を出力する出力手段とを備えることを特徴とする変位計測法が提案されている。
A method using a displacement sensor and a permanent magnet has been proposed as a method for measuring the expansion / contraction state of the spring of the spring type automatic tension adjusting device (see, for example, Patent Document 1).
According to
Patent Document 2 shows a magnetic material that is magnetized when a magnetic field is applied, a magnetic sensor element that senses the magnetic field of the magnetized magnetic material, and whether or not the magnetic sensor element senses a predetermined magnetic field. There has been proposed a displacement measuring method comprising output means for outputting sensing result information.
しかしながら、特許文献1では、各磁気センサ素子が出力するパルスの総数をカウントすることにより変位を計測するので、常に変位センサ、及びパルス数をカウントするカウンターに電力を供給する必要がある。そのため、消費電力を抑えることができない課題があった。
また、特許文献2の計測方法は、磁性体を磁化させることによりスプリングの変位を記録するものであり、計測時以外は電力を消費しない。しかし、一度磁化した磁性体をクリア(消磁)するには、検査員が消磁コイルを用いて磁性体を消磁する手間を必要とする課題があった。
本発明は、このような状況を鑑みてなされたもので、変位センサに常時電力を供給する必要がなく、さらに高速で変位量を計測することにより、消費電力を抑えた変位センサ及びセンサノード並びに自動張力計測方法を提供する。
However, in
Further, the measurement method of Patent Document 2 records the displacement of the spring by magnetizing the magnetic material, and does not consume power except during measurement. However, in order to clear (demagnetize) a magnetic material that has been once magnetized, there has been a problem that an inspector needs time to demagnetize the magnetic material using a demagnetizing coil.
The present invention has been made in view of such a situation, and it is not necessary to constantly supply power to the displacement sensor, and further, by measuring the displacement amount at a high speed, a displacement sensor and a sensor node that suppress power consumption, and Provide an automatic tension measurement method.
上記課題を解決するために、本発明の変位センサは、磁石からの磁気を感知し磁気感知信号を出力する複数の磁気センサ素子と、前記複数の磁気センサ素子のうち、特定の磁気センサ素子を選択して電源を供給する電源選択手段と、を備えた変位センサであって、前記磁気センサ素子は、それぞれ、前記電源選択手段により選択され、電源の供給を受けた場合に動作し、磁気を感知した時には、磁気を感知したことを示す感知信号を出力することを本発明の第1の特徴とする。 In order to solve the above problems, a displacement sensor of the present invention includes a plurality of magnetic sensor elements that detect magnetism from a magnet and output a magnetic detection signal, and a specific magnetic sensor element among the plurality of magnetic sensor elements. A displacement sensor comprising: a power source selecting means for selecting and supplying power, wherein each of the magnetic sensor elements is selected by the power source selecting means and operates when receiving power supply, It is a first feature of the present invention that, when sensed, a sensing signal indicating that magnetism has been sensed is output.
また上記課題を解決するため、本発明のセンサノードは、上記本発明の第1の特徴の変位センサと、時刻情報を提供するクロック部と、自動張力調整装置のスプリングの伸縮の長さを計測データとして記録する記録部と、前記記録部に記録された前記計測データをゲートウェイに送信する通信部と、前記時刻情報を取得し、前記取得した時刻情報が計測時刻であれば前記変位センサを制御して前記変位センサからの感知信号に基づいて自動張力調整装置のスプリングの伸縮の長さを計測し、計測データとして前記記録部に記録し、送信時刻であれば前記記録部に記録された計測データを読み出して前記通信部から前記ゲートウェイに送信させる制御部と、を備えたことを本発明の第2の特徴とする。 In order to solve the above problems, the sensor node of the present invention measures the displacement sensor of the first feature of the present invention, a clock unit that provides time information, and the length of expansion and contraction of the spring of the automatic tension adjusting device. A recording unit for recording data, a communication unit for transmitting the measurement data recorded in the recording unit to the gateway, and acquiring the time information, and controlling the displacement sensor if the acquired time information is a measurement time Then, the extension / contraction length of the spring of the automatic tension adjusting device is measured based on the sensing signal from the displacement sensor, recorded as measurement data in the recording unit, and if it is a transmission time, the measurement recorded in the recording unit And a control unit that reads data and transmits the data from the communication unit to the gateway.
また本発明の第2の特徴のセンサノードにおいて、前記制御部は、前記電源選択手段により特定の前記磁気センサ素子を選択して電源を供給し、選択した前記磁気センサ素子からの前記感知信号に基づいて前記磁石の位置を判定する判定手段と、当該感知信号を出力する磁気センサ素子に一意に割り当てられる管理番号を記録する記録手段と、を備えることを本発明の第3の特徴とする。 In the sensor node according to the second aspect of the present invention, the control unit selects a specific magnetic sensor element by the power source selection unit and supplies power, and outputs the detected signal from the selected magnetic sensor element. It is a third feature of the present invention that includes a determination unit that determines the position of the magnet based on the recording unit and a recording unit that records a management number uniquely assigned to the magnetic sensor element that outputs the sensing signal.
上記本発明の第2の特徴または第3の特徴のセンサノードにおいて、今回計測時に前記記録手段に記録された前記前回の計測で磁気を感知した磁気センサ素子を前記電源選択手段により選択し、電源を供給し、前記判定手段により前記磁石の位置を判定することを本発明の第4の特徴とする。 In the sensor node of the second feature or the third feature of the present invention, a magnetic sensor element that senses magnetism in the previous measurement recorded in the recording unit at the time of the current measurement is selected by the power source selection unit, and a power source is selected. And determining the position of the magnet by the determination means is a fourth feature of the present invention.
上記本発明の第2の特徴または第3の特徴のセンサノードにおいて、さらに、外気温を計測する温度計測手段と、前記記録手段は、前回計測時に温度計測手段により取得した第1の温度と、前回計測時に磁気を感知した磁気センサ素子に一意に割り当てられる第1の管理番号を記録し、前記第1の温度と、今回計測時に温度計測手段により取得した第2の温度と、前記第1の管理番号から、今回計測時に最も磁気を感知する可能性の高い磁気センサ素子の第2の管理番号を推定する推定手段を有し、前記制御部は、前記推定手段により所得した第2の管理番号が割り当てられる磁気センサ素子、及び隣接する磁気センサ素子を前記電源選択手段により選択し、電源を供給し、前記判定手段により前記磁石の位置を判定することを本発明の第5の特徴とする。 In the sensor node of the second feature or the third feature of the present invention, the temperature measuring means for measuring the outside air temperature, and the recording means, the first temperature acquired by the temperature measuring means during the previous measurement, A first management number that is uniquely assigned to the magnetic sensor element that has sensed magnetism during the previous measurement is recorded, the first temperature, the second temperature acquired by the temperature measurement means during the current measurement, and the first From the management number, there is an estimation means for estimating the second management number of the magnetic sensor element that is most likely to sense magnetism at the time of measurement this time, and the control unit obtains the second management number obtained by the estimation means Is selected by the power source selection means, the power is supplied, and the position of the magnet is determined by the determination means. And features.
上記本発明の第2の特徴または第3の特徴のセンサノードにおいて、さらに、
外気温を計測する温度計測手段と、過去の計測時に前記温度測定手段で取得した温度情報と、磁気を感知した磁気センサ素子に一意に割り当てられる管理番号を記録するデータベースと、前記データベースを参照することにより、前記データベースに記録された温度情報から最も磁気を感知する可能性の高い磁気センサ素子の管理番号を判定する判定手段と、を備え、計測する前に、前記温度計測手段により現時点の温度を取得し、前記取得した温度と前記判定手段から取得した管理番号が割り当てられる磁気センサ素子、及び隣接する磁気センサ素子を前記電源選択手段により選択し、電源を供給し、前記判定手段により前記磁石の位置を判定することを本発明の第6の特徴とする。
In the sensor node of the second feature or the third feature of the present invention,
Reference is made to a temperature measuring means for measuring the outside air temperature, a temperature information acquired by the temperature measuring means at the time of past measurement, a database for recording a management number uniquely assigned to a magnetic sensor element that senses magnetism, and the database Determination means for determining a management number of a magnetic sensor element having the highest possibility of sensing magnetism from temperature information recorded in the database, and before the measurement, the current temperature is measured by the temperature measurement means. The magnetic sensor element to which the acquired temperature and the management number acquired from the determination means are assigned, and the adjacent magnetic sensor element are selected by the power supply selection means, power is supplied, and the magnet is detected by the determination means. It is a sixth feature of the present invention to determine the position of.
また上記課題を解決するため、本発明の自動張力計測方法は、上記本発明の第1の特徴の変位センサを構成する磁石からの磁気を感知し磁気感知信号を出力する複数の磁気センサ素子に電源を供給して、前記供給した磁気センサ素子から感知信号が出力された場合に、当該磁気センサ素子の位置に基づいて、前記自動張力調整装置のスプリングの伸縮の長さを計測することを本発明の第7の特徴とする。 In order to solve the above-mentioned problem, the automatic tension measuring method of the present invention includes a plurality of magnetic sensor elements that sense magnetism from the magnet constituting the displacement sensor of the first feature of the present invention and output a magnetic sensing signal. When a power supply is supplied and a sensing signal is output from the supplied magnetic sensor element, the extension / contraction length of the spring of the automatic tension adjusting device is measured based on the position of the magnetic sensor element. The seventh feature of the present invention.
上記本発明の第7の特徴の自動張力計測方法において、時刻情報を取得し、前記取得した時刻情報に基づいて、所定の第1の時刻に変位センサを制御して、前記変位センサからの感知信号を受信し、前記感知信号を受信した前記変位センサの磁気センサ素子に基づいて自動張力調整装置のスプリングの伸縮の長さを計測し、計測データとして記録し、所定の第2の時刻に前記記録された計測データを読み出してゲートウェイに送信することを本発明の第8の特徴とする。 In the automatic tension measuring method according to the seventh aspect of the present invention, time information is acquired, and based on the acquired time information, the displacement sensor is controlled at a predetermined first time to detect from the displacement sensor. Receiving the signal, measuring the extension / contraction length of the spring of the automatic tension adjusting device on the basis of the magnetic sensor element of the displacement sensor that has received the sensing signal, recording it as measurement data, and at a predetermined second time It is an eighth feature of the present invention that the recorded measurement data is read and transmitted to the gateway.
本発明によれば、変位センサに常時電力を供給する必要がなく、さらに高速で変位量を計測することができるので、消費電力を抑えた変位計測用センサノードを提供することができる。
上記した以外の課題、構成及び効果は、以下の実施形態の説明により明らかにされる。
According to the present invention, it is not necessary to constantly supply power to the displacement sensor, and the displacement amount can be measured at a higher speed, so that a displacement measurement sensor node with reduced power consumption can be provided.
Problems, configurations, and effects other than those described above will be clarified by the following description of embodiments.
本発明は、架線の張力を自動的に調整するために、鉄道線路に沿って設置される架線に所定の間隔で設けられたスプリング式自動張力調整装置に関する。スプリング式自動張力調整装置のスプリングの伸縮の程度を計測し、計測データをゲートウェイに送信するためのセンサノードは、鉄道施設内に設置されるため、商用電源を使うことが難しい。このため、あらかじめ充電したキャパシタを電源として用いることが多い。また。太陽電池を設置し、設置した太陽電池によって発電し、発電した電力をキャパシタに蓄電することも可能である。このように、太陽電池やキャパシタを電源として用いなければならないため、スプリング式自動張力調整装置に用いる変位センサ、センサノードは、省電力であることが望ましい。 The present invention relates to a spring-type automatic tension adjusting device provided at a predetermined interval on an overhead line installed along a railway line in order to automatically adjust the tension of the overhead line. Since the sensor node for measuring the degree of expansion and contraction of the spring of the spring type automatic tension adjusting device and transmitting the measurement data to the gateway is installed in the railway facility, it is difficult to use a commercial power source. For this reason, a capacitor charged in advance is often used as a power source. Also. It is also possible to install a solar cell, generate power with the installed solar cell, and store the generated power in a capacitor. Thus, since a solar cell or a capacitor must be used as a power source, it is desirable that the displacement sensor and sensor node used in the spring type automatic tension adjusting device be power saving.
本発明のセンサノードは、変位センサとして、磁気センサ素子をスプリングの伸縮方向に所定の間隔で一直線上に並べ、固定された永久磁石の磁気を感知する磁気センサ素子の位置を調べ、計測された磁気センサ素子の位置からスプリングの伸縮の長さを計測するものである。計測は数十分〜数時間の時間間隔で実行すればよく、計測した計測データは記録部に記録される。この計測データは、所定の時間(例えば、24時間、1週間等)内の伸縮の最大値と最小値を計測データとして記録する。記録された計測データは、せいぜい数バイト程度のデータ量にしかならない。
さらに複数の磁気センサ素子すべてに一度に電力を供給せず、常に、磁気センサ素子の1台にしか供給しない。1台ずつ動作させて磁気が感知した時に感知信号をセンサノードに送信する。センサノードは、電源を投入(供給)した磁気センサ素子が分かっているので、感知信号を出力した磁気センサ素子の位置に応じてスプリングの伸縮の長さを、位置情報として計測することができる。
The sensor node of the present invention is a displacement sensor, in which magnetic sensor elements are arranged in a straight line at predetermined intervals in the direction of expansion and contraction of the spring, and the position of the magnetic sensor element that senses the magnetism of the fixed permanent magnet is examined and measured. The length of expansion and contraction of the spring is measured from the position of the magnetic sensor element. The measurement may be performed at time intervals of several tens of minutes to several hours, and the measured measurement data is recorded in the recording unit. As the measurement data, the maximum and minimum values of expansion and contraction within a predetermined time (for example, 24 hours, one week, etc.) are recorded as measurement data. The recorded measurement data has a data amount of several bytes at most.
Furthermore, power is not supplied to all of the plurality of magnetic sensor elements at one time, and is always supplied to only one of the magnetic sensor elements. When the magnetism is sensed by operating one by one, a sensing signal is transmitted to the sensor node. Since the sensor node knows the magnetic sensor element that has been turned on (supplied), it can measure the length of expansion and contraction of the spring as position information in accordance with the position of the magnetic sensor element that has output the sensing signal.
記録部に記録された計測データは、読み出され、ゲートウェイである鉄道線路内を通過する列車に向けて、架線を特定するIDを付したパケットデータの形式にて、所定の時間間隔(例えば、数秒間隔)で送信されている。省電力化のため、列車に搭載された無線機とは受信応答を取らず、一方的に計測データを送信する。
計測データを受信する受信機または無線機を搭載する列車では、その受信機または無線機が、列車の通過時に、送信される計測データを受信して記録するものである。なお、計測データは、数バイト程度と小さいデータ量であるので、通常の運行速度(例えば、100km/h)の列車が通過する間にすべて受信可能である。
この記録は、その後データ処理され、架線の健全性の維持のために使用される。
The measurement data recorded in the recording unit is read out and, in the form of packet data with an ID for identifying the overhead line, for a train passing through the railway track as a gateway, a predetermined time interval (for example, Sent every few seconds). In order to save power, the radio equipment mounted on the train does not take a reception response, but transmits measurement data unilaterally.
In a train equipped with a receiver or radio that receives measurement data, the receiver or radio receives and records the measurement data transmitted when the train passes. Since the measurement data has a small data amount of about several bytes, it can be received while a train having a normal operation speed (for example, 100 km / h) passes.
This record is then data processed and used to maintain overhead line integrity.
以下、本発明の実施例について、図面を用いて説明する。各図の説明において、同一の機能を有する構成要素には同一の参照番号を付し、重複を避け、できるだけ説明を省略する。 Embodiments of the present invention will be described below with reference to the drawings. In the description of each drawing, the same reference numerals are assigned to components having the same function, and the description is omitted as much as possible to avoid duplication.
本発明の実施例1では、スプリング式自動張力調整装置において、変位センサの各磁気センサ素子が永久磁石から磁気を感知することによりスプリングの変位量を計測する一実施例について、図1〜図6を用いて説明する。 In Example 1 of the present invention, in the spring type automatic tension adjusting device, an example in which each magnetic sensor element of the displacement sensor measures the amount of displacement of the spring by sensing magnetism from a permanent magnet will be described with reference to FIGS. Will be described.
図1は、本発明に係る自動張力調整装置の一実施例の構成を示す図である。150は架線、100は架線150の張力を所定の値に自動的に調整するスプリング式自動張力調整装置(以降、STBと称する)、160はSTB100を固定する支柱、161と162は支柱160にSTB100を固定する固定具である。また、STB100において、101は図示しないスプリングを収納する収納筒、102は目盛スケール、103は固定ゲージ、104は内側中筒、105は外側中筒である。なお、図1及び後述の図5は、実施例2乃至実施例4にも使用する。
FIG. 1 is a diagram showing a configuration of an embodiment of an automatic tension adjusting device according to the present invention. 150 is an overhead wire, 100 is a spring type automatic tension adjusting device (hereinafter referred to as STB) that automatically adjusts the tension of the
図1において、STB100は、スプリング、目盛スケール102、固定ゲージ103、スプリングを収納する収納筒101、内側中筒104、及び外側中筒105で構成される。ここで、スプリングは、収納筒101に格納されており、外からは見えない。以下、STB100の構成ごとの機能について説明する。
スプリングは、架線の張力に応じて伸縮することにより、架線の張力を一定にしている。
104は、スプリングを格納するためのものである。また、筒104は支柱106に接続されているため、スプリングの伸縮状態に係らず固定位置にある。
In FIG. 1, the
The spring expands and contracts in accordance with the tension of the overhead wire, thereby keeping the tension of the overhead wire constant.
104 is for storing a spring. Further, since the
このスプリングは、収納筒101に格納されているため、点検員は、外見からスプリング自体の伸縮状態を確認することができない。そこで、図1に示すように、STB100には、目盛スケール102と固定ゲージ102が取り付けられている。固定ゲージ103は、収納筒101に接続されているので、スプリングの伸縮状態に係らず、常に固定位置にある。
スケール102は、スプリングに接続されており、スプリングの伸縮状態に合わせて、収納筒101に平行な矢印方向に変位する。また、目盛スケール102には、所定の目盛りが刻まれており、収納筒101に固定される固定ゲージ103と目盛スケール102の交差点の目盛りを読むことにより、スプリングの変位量を確認することができる。
Since this spring is stored in the
The
図1に示すように、自動張力調整装置の1つであるSTB100は、スプリングの弾性を利用して架線の張力を調整するものである。上述したように、STB100は、定期的にスプリングの変位量の最大値と最小値が正常な動作範囲に収まっているか否かを点検し、現在の点検時と過去の点検時の間に異常が発生していないかを確かめる必要がある。
そこで、STB100に変位センサ200を搭載したセンサノードを設け、スプリングの変位量を計測する。図3によって、本発明のセンサノードの一実施例を説明する。図3は、本発明のセンサノードの一実施例の構成を示すブロック図である。300はセンサノード、200は変位センサ、502は接続ケーブル、201は変位センサ200の磁気センサ素子、302は制御部、303はクロック部、304は記録部、305は通信部、301は制御部302、クロック部303、記録部304、通信部305間で相互に通信するためのLAN(Local Area Network)である。
As shown in FIG. 1, an
Therefore, a sensor node having the
図3において、センサノード300は、制御部302、クロック303、記録部304、通信部305、LAN301、及び、STB100のスプリングの変位量を計測するための変位センサ200で構成される。ただし、制御部302と変位センサ200を接続する、電力供給線204、磁気感知線205、接地線206、および選択線207は省略した。電力供給線204、磁気感知線205、接地線206、および選択線207の詳細は、後述する。また、実施例1乃至実施例4のセンサノード300(または、後述のセンサノード800)の構成において、本発明に直接関係のない太陽電池、キャパシタ等を省略している。以下、本発明の一実施例のセンサノード300の各機能について説明する。
制御部302は、クロック部303、記録部304、通信部305、及び変位センサ200を制御する。制御部302の一連の動作は、後述する。
クロック部303は、制御部302に時刻情報を提供する。制御部302は、クロック部303から取得した時刻情報をもとに、計測時刻の判定、計測情報の送信時刻の判定、及び間欠動作時刻の判定を行う。
記録部304は、後述する計測処理により取得したスプリングの変位の最大値と最小値(以下、単に計測データと称する)を記録する。
通信部305は、記録部304に記録されている計測データを、図示しないアンテナからゲートウェイに伝送する。
3, the
The
The
The
The
センサノード300は、定期的(例えば、数十分おき、数時間おき等)に変位センサ200を用いてSTB100のスプリングの伸縮状態を計測し、計測結果を定期的(例えば、数秒おき、数分おき等)にゲートウェイに伝送する。ここで、センサノード300は、通信機能を搭載したセンサデバイスであり、ゲートウェイは、センサノード300が計測した計測情報を収集する。
The
また、鉄道敷地内では商用電源の確保が難しいため、センサノード300は、ソーラバッテリで駆動するので省電力化が要求される。
STB100においては、目盛スケール102に刻まれている目盛りにより、スプリングの伸縮状態を把握することができることは、既に説明した。
実運用では、連続的にスプリングの変位量の最大値と最小値が正常な動作範囲に収まっているかを点検する必要がある。そこで、次に本実施例における変位センサ200を備えるセンサノード300を用いて、電気的にスプリングの変位量を計測する手段について説明する。
Further, since it is difficult to secure a commercial power source in the railway site, the
In the
In actual operation, it is necessary to continuously check whether the maximum and minimum values of the spring displacement are within the normal operating range. Therefore, a means for electrically measuring the amount of displacement of the spring using the
変位センサ200は、1つ以上の磁気センサ素子201を所定の間隔で一直線上に並べたものである。なお、通常は、1つ以上の磁気センサ素子201を等間隔で一直線上に並べる。図2は、本発明の変位センサ200の一実施例の構成を示すブロック図である。201_1は磁気センサ素子1、201_2は磁気センサ素子2、201_3は磁気センサ素子3、・・・、201_Mは磁気センサ素子M、203はデマルチプレクサ、204は電力供給線、205は磁気感知線、206は接地線、207は選択線、502は電力供給線204,磁気感知線205、接地線206、及び選択線207を束ねた接続ケーブルである。ここで、Mは2以上の自然数である。また、磁気センサ素子201_1、201_2、201_3、・・・、201_Mの全般を代表する場合には、磁気センサ素子201として説明する。
変位センサ200は、磁気センサ素子201と、磁気センサ素子201に選択的に電源を供給するためのデマルチプレクサ203からなる。
The
The
図2及び図3において、磁気センサ素子201は、後述する永久磁石501からの磁気を感知した場合に、磁気感知線205を介して、センサノード300の制御部302に感知信号を出力する。
制御部302は、磁気センサ素子201のいずれかが出力した感知信号を受信し、感知信号を出力した磁気センサ素子201を特定することにより、当該磁気センサ素子201が磁気を感知したことを把握する。
デマルチプレクサ203は、電力供給線204から電力の供給を受け、1つ以上の磁気センサ素子201のうち、使用する磁気センサ素子201を選択し、選択した磁気センサ素子201に電力を供給する。
デマルチプレクサ203には、センサノード300の制御部302から、電源と、磁気センサ素子201のいずれか1つを選択するための制御信号が入力される。デマルチプレクサ203は、入力された制御信号に基づいて、磁気センサ素子201のいずれか1つを選択し、選択した磁気センサ素子201にセンサノード300から供給された電源を供給する。
2 and 3, the
The
The
The
磁気センサ素子201は、デマルチプレクサ203から電源の供給を受けた場合に動作し、磁気を感知した時には、磁気感知線205を介して、制御部302に感知信号を出力する。そして、その後は、全ての磁気センサ素子201への電源供給を切断するように出マルチプレクサ203に制御信号を出力し、デマルチプレクサ203はすべての磁気センサ素子201への電源供給を切断する。なお、後述の実施例3または実施例4の場合には、制御部802に感知信号を出力する。
磁気感知線205は、磁気センサ素子201が磁気を感知することにより出力した感知信号を制御部302に通知するための回路である。
電力供給線204は、磁気センサ素子201に電力を供給するための回路である。電力供給線204は、デマルチプレクサ203を介して、1つ以上の磁気センサ素子201のうち、使用する磁気センサ素子201にのみ電力を供給する。
接地線206は、磁気センサ素子201を接地する。
選択線207には、制御部302からデマルチプレクサ203を制御するための制御信号が伝送される。制御部302は、選択線207によりデマルチプレクサ203を制御し、1つ以上の磁気センサ素子201のうち、使用する磁気センサ素子201にのみ電力を供給する。
The
The
The
The
A control signal for controlling the
次に、図5を用いて、図1のSTB100にセンサノード300を設置した場合の一実施例について説明する。図5は、本発明に係る自動張力調整装置の一実施例の構成を示す図である。500はSTB、501は永久磁石である。
図5の実施例では、目盛スケール102に変位センサ200を設ける。また、変位センサ200を用いてスプリングの変位量を計測するために、固定ゲージ103に永久磁石501を設ける。
図5において、変位センサ200内の磁気センサ素子201のうち、永久磁石501付近に存在する1個、もしくは数個の永久磁石501からの磁気を感知できるように、永久磁石501の磁力や設置位置を調整する。
ただし、図5では便利上、センサノード300を収納筒101に取付けたが、ゲートウェイと通信できる範囲で任意の場所に敷設してよいことは勿論である。
次に、実施例1によるセンサノード300の間欠動作について、図2、図3、図5、及び図4を用いて説明する。図4は、本発明のセンサノードの間欠動作の一実施例を示すフローチャートである。本発明のセンサノードが稼働している間、下記のステップS401〜ステップS410の一連の動作は、センサノード300の制御部302が、センサノード300及び変位センサ200を制御することによって実行される。
Next, with reference to FIG. 5, an embodiment in which the
In the embodiment of FIG. 5, a
In FIG. 5, among the
However, for convenience, the
Next, the intermittent operation of the
計測時刻確認ステップS401では、制御部302は、センサノード300の電源が投入されたときに、クロック部303から時刻情報を取得し、スプリングの変位を計測する時刻であるか否かを判定する。計測する時刻である(Yes)と判定した場合には、ステップS402の処理に移行し、計測する時刻ではない(No)と判定した場合には、ステップS407の処理に移行する。
最大値/最小値読み出しステップS402では、制御部302は、記録部304に記録されている計測データ(スプリングの変位の最大値と最小値)を読み出し、計測ステップS403の処理に移行する。
計測ステップS403では、制御部302は、変位センサ200を用いてスプリングの変位量の変位を計測し、最大値/最小値確認ステップS404の処理に移行する。計測の一連の動作は、後述する。
In the measurement time confirmation step S401, the
In the maximum value / minimum value reading step S402, the
In the measurement step S403, the
最大値/最小値確認ステップS404では、制御部302は、最大値/最小値読み出しステップS402において記録部304から読み出した計測データと、計測ステップS403により取得したスプリングの変位量を比較する。記録部304から読み出した計測データの最大値Dmaxより、計測ステップS403で取得したスプリングの変位量Pが大きい場合(P>Dmax)、若しくは、記録部304から読み出した計測データの最小値Dminより、計測ステップS403で取得したスプリングの変位量Pが小さい場合(P<Dmin)には、書き込みステップS405の処理に移行する。また、それ以外(Dmin≦P≦Dmax)の場合(計測ステップS403で取得したスプリングの変位量Pが、記録部304から読み出した計測データの最小値Dmin以上で、かつ、記録部304から読み出した計測データの最大値Dmax以下の場合)には、スリープ処理ステップS406の処理に移行する。
In the maximum value / minimum value confirmation step S404, the
書き込みステップS405では、制御部302は、記録部304に計測ステップS403で取得したスプリングの変位量Pを、記録部304に書き込み、スリープ処理ステップS406の処理に移行する。
スリープ処理ステップS406では、制御部302は、センサノード300の消費電力を抑えるために、センサノード300をスリープ状態に遷移させる。ここで言うスリープ状態とは、センサノード300の記録部304と通信部305、及び変位センサ200の電源を切断した状態のことである。この遷移により、センサノード300の消費電力を極力抑えることができる。
In the writing step S405, the
In sleep processing step S406, the
アクティブ処理S408では、制御部302は、スリープ処理ステップS406でスリープ状態に遷移させた時刻から、予め定められた時間が経過するまで、センサノード300をスリープ状態に遷移させておく。そして、予め定められた時間が経過した後、センサノード300をアクティブ状態に遷移させ、送信時刻確認ステップS408の処理に移行する。ここで言うアクティブ状態とは、センサノード300と変位センサ200の各機能が直ちに使用できる状態にあることを言う。例えば、センサノード300の記録部304と通信部305、及び変位センサ200に、再び電源を供給することである。
In the active process S408, the
送信時刻確認ステップS408では、制御部302は、クロック部303から時刻情報を取得する。そして取得した時刻をもとに、ゲートウェイに計測データを送信する時刻であるか否かを判定する。ゲートウェイに計測データを送信する時刻である場合には、最大値/最小値読み出しステップS409の処理に移行する。また、ゲートウェイに計測データを送信する時刻ではない場合には、計測時刻確認ステップS401の処理に移行する。
最大値/最小値読み出しステップS409では、制御部302は、記録部304から計測データを読み出し、送信処理ステップS410の処理に移行する。
送信処理ステップS410では、制御部302は、通信部305を制御することにより、ゲートウェイに読み出した計測データを送信し、計測時刻確認ステップS401の処理に移行する。
以上が、実施例1におけるセンサノード300の間欠動作の一例である。
In transmission time confirmation step S <b> 408, the
In the maximum value / minimum value reading step S409, the
In the transmission processing step S410, the
The above is an example of the intermittent operation of the
スプリングの変位量を計測する際、制御部302は、変位センサ200の左端の磁気センサ素子201の電源を投入する。次に電源を投入した磁気センサ素子201が、永久磁石501からの磁気を感知するか判定し、磁気を感知した場合は当該磁気センサ素子201の付近に永久磁石501があるものと判定し、当該磁気センサ素子201の電源を切断した後、計測を終了する。
逆に、当該磁気センサ素子201が磁気を感知しない場合は、当該磁気センサ素子201の電源を切断した後、その右隣の磁気センサ素子201の電源を投入し同様の処理を行う。以上のように、左端の磁気センサ素子201から順番に、永久磁石501からの磁気を感知するかどうか調査を行う。
実施例2では、変位センサ200は、M個の磁気センサ素子201で構成されており、磁気センサ素子201には、一意に管理番号が割り振られているものとする。ここでは便宜上、左端の磁気センサ素子201_1の管理番号を1、その右隣の磁気センサ素子201_2の管理番号を2とし、右端の磁気センサ素子201_Mの管理番号をMとする。
When measuring the amount of displacement of the spring, the
Conversely, when the
In the second embodiment, it is assumed that the
次に、図4の実施例における計測ステップS403の詳細な動作の一実施例を、図6によって説明する。図6は、本発明のセンサノードの変位計測処理の一実施例を説明するフローチャートである。この一連の動作は、センサノード300の制御部302が、センサノード300及び変位センサ200を制御することによって実行される。
Next, an example of detailed operation of the measurement step S403 in the embodiment of FIG. 4 will be described with reference to FIG. FIG. 6 is a flowchart for explaining an embodiment of the sensor node displacement measurement process of the present invention. This series of operations is executed by the
計測ステップS403が開始されると、管理番号初期化ステップS601では、制御部302は、Nを1に設定し(N=1)、管理番号判定ステップS602の処理に移行する。
管理番号判定ステップS602では、Nが磁気センサ素子201の総数M以下であるか否かを判定する。NがM以下である(N≦M)と判定した場合には、電源投入ステップS603の処理に移行する。また、NがMより大である(N>M)と判定した場合には、計測失敗出力ステップS608の処理に移行する。
計測失敗出力ステップS608では、制御部302は、全ての磁気センサ素子201で永久磁石501からの磁気を感知できないので、計測が失敗したことを示すデータを記録部304に書き込む。
電源投入ステップS603では、制御部302は、磁気センサ素子201_Nに電源を投入し、磁気検出判定ステップS604の処理に移行する。最初は、Nは1であるから、左端の磁気センサ素子201_1から判定を開始することとなる。このとき、電源が投入された磁気センサ素子201_Nは、永久磁石501の磁気を感知した場合には、磁気感知線205を介して、制御部302に感知信号を出力する。また、磁気を感知しなかった場合には、感知信号を出力しない。
When the measurement step S403 is started, in the management number initialization step S601, the
In the management number determination step S602, it is determined whether N is equal to or less than the total number M of the
In the measurement failure output step S608, the
In the power-on step S603, the
磁気検出判定ステップS604では、制御部302は、磁気センサ素子201_Nが永久磁石501からの磁気を感知したか否かを判定する。磁気センサ素子201_Nが永久磁石501からの磁気を感知しなかったと判定した場合には、電源切断ステップS606の処理に移行する。また、磁気センサ素子201_Nが永久磁石501からの磁気を感知したと判定した場合には、電源切断ステップS605の処理に移行する。なお、制御部302は、電源が投入された当該磁気センサ素子201からの感知信号を受信した場合に、当該磁気センサ素子201の位置をスプリングの位置として計測する。
電源切断ステップS605では、制御部302は、磁気センサ素子201_Nの電源を切断し、計測ステップS403の処理を終了し、図4の最大値/最小値確認ステップS404の処理に移行する。
In the magnetic detection determination step S604, the
In the power-off step S605, the
電源切断ステップS606では、制御部302は、磁気センサ素子201_Nの電源を切断し、管理番号加算ステップS607の処理に移行する。
管理番号加算ステップS607では、制御部302は、磁気センサ素子201_Nが永久磁石501からの磁気を感知しなかったので、Nに1を加算し(N=N+1)、管理番号判定ステップS602の処理に移行する。
In the power-off step S606, the
In the management number addition step S607, since the magnetic sensor element 201_N has not sensed the magnetism from the
上述の実施例1では、変位計測時において、全ての磁気センサ素子201の電源を投入するのではなく、左端の磁気センサ素子201から、1つずつ電源を投入して磁気計測を行うことで、スプリングの変位量を計測していない間には、変位センサ200の電源を切断している。またさらに、変位量を計測中であっても、1つの磁気センサ素子201の電源を投入するだけである。この結果、センサノード300の省電力化が可能となる。また、磁気センサ素子201が永久磁石からの磁気を感知した場合には、直ちに計測処理を完了することができるので、さらに電力消費を抑えることが可能となる。
In the above-described first embodiment, at the time of displacement measurement, not all the
また、本実施例では、便宜上、左端の磁気センサ素子201から磁気感知を行うが、1つずつ電源を投入するのであれば、任意の磁気センサ素子201から磁気感知を開始しても構わない。
なお、上述の実施例において、計測を実行する時間間隔は、例えば、1時間毎であり、送信する時間間隔は、数秒間隔である。
さらに、ゲートウェイは、架線を使用する運行列車に搭載されており、ゲートウェイを搭載した運行列車は、数秒間隔で送信される計測データを、走行中に受信し、運行列車内の記録部に書き込む。運行列車内の記録部に書き込まれた、各計測データは、その後集約され、保守データとして使用される。
In this embodiment, for the sake of convenience, magnetic sensing is performed from the leftmost
In the above-described embodiment, the time interval for executing the measurement is, for example, every hour, and the time interval for transmission is several seconds.
Furthermore, the gateway is mounted on an operation train that uses an overhead line, and the operation train on which the gateway is mounted receives measurement data transmitted at intervals of several seconds during travel and writes it in a recording unit in the operation train. Each measurement data written in the recording section in the operating train is then aggregated and used as maintenance data.
上述の実施例1では、例えば、変位センサ200の左端から順番に磁気センサ素子201の電源を投入し、永久磁石501からの磁気を感知することにより、スプリング変位を計測する一連の動作について説明した。しかし、STB101においてスプリングの変位量は、1時間あたりでは数センチ程度である。従って、例えば、前回の計測で磁気センサ素子201(例えば、磁気センサ素子201_K)が永久磁石501からの磁気を感知したとすれば、今回の計測においても磁気センサ素子201_Kか、この磁気センサ素子201_Kに隣接する磁気センサ素子201_(K−1)または201_(K+1)が磁気を感知する可能性が高い(Kは、1≦K≦Mの自然数)。
そこで実施例2では、前回の計測結果をもとに、永久磁石501からの磁気を感知する可能性の高い磁気センサ素子201から計測処理を開始することにより、より短時間で計測処理を完了させる一連の動作について、図7を用いて説明する。
In the first embodiment described above, for example, a series of operations for measuring the spring displacement by turning on the power of the
Therefore, in the second embodiment, the measurement process is completed in a shorter time by starting the measurement process from the
実施例2でも、STB100は、実施例1で説明した図1及び図5と同様の構成である。また、センサノード300は、実施例1で説明した図3の構成のものを使用し、変位センサ200は実施例1で説明した図2の構成のものを使用する。また同様に、センサノード300の間欠動作は、実施例1で説明した図4のフローチャートと同一である。
なお、実施例2では、磁気センサ素子201には、一意に管理番号が割り振られているものとする。ここでは便宜上、左端の磁気センサ素子201_1の管理番号を1、その右隣の磁気センサ素子201_2の管理番号を2とし、右端の磁気センサ素子201_Mの管理番号をMとする。
従って、変位センサ200は、M個の磁気センサ素子201で構成されているものとする。また、Nは前回の計測で磁気を感知した磁気センサ素子201の管理番号である。さらに、LとRは、内部変数である(L及びRは自然数)。
Also in the second embodiment, the
In the second embodiment, it is assumed that a management number is uniquely assigned to the
Therefore, it is assumed that the
以下、図7を用いて、図4の実施例における計測ステップS403の詳細な動作の一実施例について説明する。図7は、本発明のセンサノードの変位計測処理の一実施例を説明するフローチャートである。この一連の動作は、センサノード300の制御部302が、センサノード300及び変位センサ200を制御することによって実行される。
Hereinafter, an example of detailed operation of the measurement step S403 in the example of FIG. 4 will be described with reference to FIG. FIG. 7 is a flow chart for explaining an embodiment of the sensor node displacement measuring process of the present invention. This series of operations is executed by the
計測ステップS403が開始されると、内部変数初期化ステップS701では、制御部302は、内部変数Lを−1に設定(L=−1)し、内部変数Rを0に設定(R=0)し(N=1)、管理番号読み出しステップS702の処理に移行する。
管理番号読み出しステップS702では、制御部302は、記録部304に記録されている前回の計測で永久磁石501の磁気を感知した磁気センサ素子201の管理番号Nを読み出し、計測処理ステップ700の管理番号判定ステップS703の処理に移行する。なお、計測処理ステップ700は、以下のステップS703〜ステップS716までの処理である。
When the measurement step S403 is started, in the internal variable initialization step S701, the
In the management number reading step S702, the
計測処理ステップ700の管理番号判定ステップS703では、上述したように、管理番号Nは、左端の磁気センサ素子201から1、2、3、・・・、Mと割り当てられているので、N−(L+1)が0以下となる事象は、磁気センサ素子201_Nを基準として左側の全ての磁気センサ素子201が磁気を感知できない場合である。そこで制御部302は、N−(L+1)が1以上であるか否かを判定する。N−(L+1)が1以上であると判定した場合には、内部変数L加算ステップS704の処理に移行する。また、N−(L+1)が1未満であると判定した場合には、管理番号判定ステップS708の処理に移行する。
内部変数L加算ステップS704では、制御部302は、内部変数Lに1を加算し(L=L+1)、電源投入ステップS705の処理に移行する。
電源投入ステップS705では、制御部302は、磁気センサ素子201_(N−L)に電源を投入し、磁気検出判定ステップS706の処理に移行する。1回目の計測はL=−1であるから、管理番号がN、つまり前回の計測で磁気を感知した磁気センサ素子201_Nに電源を投入することとなる。このとき、電源が投入された磁気センサ素子201_(N−L)は、永久磁石501の磁気を感知した場合には、磁気感知線205を介して、制御部302に感知信号を出力する。また、磁気を感知しなかった場合には、感知信号を出力しない。
In the management number determination step S703 of the
In the internal variable L addition step S704, the
In the power-on step S705, the
磁気検出判定ステップS706では、制御部302は、管理番号がN−Lの磁気センサ素子201_(N−L)が永久磁石501からの磁気を感知したか否かを判定する。磁気センサ素子201_(N−L)が永久磁石501からの磁気を感知したと判定した場合には、電源切断ステップS715の処理に移行する。また、永久磁石501からの磁気を感知しないと判定した場合には、電源切断ステップS707の処理に移行する。
電源切断ステップS715では、制御部302は、管理番号N−Lの磁気センサ素子201_(N−L)の電源を切断し、計測ステップS403の処理を終了し、図4の最大値/最小値確認ステップS404の処理に移行する。
In the magnetic detection determination step S706, the
In the power-off step S715, the
電源切断ステップS707では、制御部302は、管理番号がN−Lの磁気センサ素子201_(N−L)の電源を切断し、管理番号判定ステップS708の処理に移行する。
管理番号判定ステップS708では、管理番号N+(R+1)が磁気センサ素子201の総数Mと等しいかまたはMより小であるか否かを判定する。N+(R+1)≦Mであると判定した場合には、内部変数R加算ステップS709の処理に移行する。また、N+(R+1)>Mであると判定した場合には、管理番号判定ステップS713の処理に移行する。
内部変数R加算ステップS709では、制御部302は、内部変数Rに1を加算し(R=R+1)、電源投入ステップS710の処理に移行する。
電源投入ステップS710では、制御部302は、管理番号がN+Rの磁気センサ素子201_(N+R)に電源を投入し、磁気検出判定ステップS711の処理に移行する。このとき、電源が投入された磁気センサ素子201_(N+R)は、永久磁石501の磁気を感知した場合には、磁気感知線205を介して、制御部302に感知信号を出力する。また、磁気を感知しなかった場合には、感知信号を出力しない。
In the power-off step S707, the
In the management number determination step S708, it is determined whether or not the management number N + (R + 1) is equal to or smaller than the total number M of the
In the internal variable R addition step S709, the
In the power-on step S710, the
磁気検出判定ステップS711では、制御部302は、管理番号がN+Rの磁気センサ素子201_(N+R)が永久磁石501からの磁気を感知したか否かを判定する。磁気センサ素子201_(N+R)が永久磁石501からの磁気を感知したと判定した場合には、電源切断ステップS716の処理に移行する。また、永久磁石501からの磁気を感知しないと判定した場合には、電源切断ステップS712の処理に移行する。
電源切断ステップS716では、制御部302は、管理番号N−Rの磁気センサ素子201_(N+R)の電源を切断し、計測ステップS403の処理を終了し、図4の最大値/最小値確認ステップS404の処理に移行する。
In the magnetic detection determination step S711, the
In the power-off step S716, the
電源切断ステップS712では、制御部302は、管理番号がN+Rの磁気センサ素子201_(N+R)の電源を切断し、管理番号RL判定ステップS713の処理に移行する。
管理番号RL判定ステップS713では、制御部302は、全ての磁気センサ素子201について磁気の感知判定を実施したか否かを判定する。即ち、管理番号N−(L+1)が磁気センサ素子201の総数Mと等しいかまたは1より大であるか否か、または、管理番号N+(R+1)が磁気センサ素子201の総数Mと等しいかまたはMより小であるか否かを判定する。N−(L+1)≧1であるか、または、N+(R+1)≦Mであると判定した場合には、管理番号L判定ステップS703の処理に移行する。また、N−(L+1)<1であり、かつ、N+(R+1)>Mである場合には、計測失敗出力ステップS14の処理に移行する。
計測失敗出力ステップS714では、制御部302は、全ての磁気センサ素子201で永久磁石501からの磁気を感知できないので、計測が失敗したことを示すデータを記録部304に書き込む。
In the power-off step S712, the
In the management number RL determination step S713, the
In the measurement failure output step S714, the
上述の実施例2では、計測を実施するにあたり、前回の計測結果を元に、磁気を感知する可能性の高い磁気センサ素子201から磁気感知を行う一連の動作について説明した。上述の実施例2によれば、STB100においてスプリングの変位量は、1時間あたりでは数センチ程度であり、毎回、例えば左端の磁気センサ素子201から順番に計測するより高速に計測処理を完了することが可能であり、その結果、計測処理の消費電力を抑えることができる。
In the second embodiment described above, a series of operations for performing magnetic sensing from the
前述したとおり、STB100のスプリングは、架線の張力に応じて伸縮することにより、架線の張力が一定になるような機能を有する。ところで、一般的に架線は銅線が用いられるために、架線の伸縮状態は外気温に大きく依存する。従って、STB100のスプリングの変位量も外気温と密接な関係がある。
そこで、実施例3では、前回計測時と今回計測時の外気温の差分と、前回の計測で磁気感知した磁気センサ素子から、今回の計測で磁気感知する可能性の高い磁気センサ素子201を推定し、可能性の高い磁気センサ素子201から計測処理を行う。本実施例3について、図8、及び図9を用いて説明する。
As described above, the spring of the
Therefore, in the third embodiment, the
実施例3でも、STB100は、実施例1で説明した図1及び図5と同様の構成である。また、センサノード300は、実施例1で説明した図3の構成のもので説明し、変位センサ200は実施例1で説明した図2の構成のものを使用する。また同様に、センサノード300の間欠動作は、実施例1で説明した図4のフローチャートと同一である。
図8によって、本発明の実施例3について説明する。図8は、本発明のセンサノードの一実施例の構成を示すブロック図である。800はセンサノード、801は温度センサ、802は制御部である。なお、図8のセンサノード800は、図3のセンサノード300について、外気温を計測する温度センサ801を追加し、制御部302を制御部802に替え、記録部304を記録部804に替えたものである。他の機能は、図3と同一である。
Also in the third embodiment, the
A third embodiment of the present invention will be described with reference to FIG. FIG. 8 is a block diagram showing the configuration of an embodiment of the sensor node of the present invention.
図8において、温度センサ801は、所定の時間間隔で、外気温を計測しLAN301を介して制御部802に出力する。なお、図8では、便宜上、センサノード800に温度センサ801を搭載している。しかし、外気温を計測できるのであれば、例えば、変位センサ200に温度センサ801を搭載しても良い。
制御部802は、クロック部303、記録部804、通信部305、変位センサ200、及び温度センサ801を制御する。制御部802の一連の動作は、後述する。
記録部804には、計測データ(スプリングの変位量の最大値と最小値)のほか、前回の温度データと磁気を感知した磁気センサ素子200の管理番号Jが記録されている(Jは、1≦J≦Mの自然数)。
ここで磁気センサ素子201には、一意に管理番号が割り振られているものとし、ここでは便宜上、左端の磁気センサ素子201_1の管理番号を1、その右隣の磁気センサ素子201_2の管理番号を2とし、右端の磁気センサ素子201_Mの管理番号をMとする。
従って、変位センサ200は、M個の磁気センサ素子201で構成されているものとする。また、Jは、前回の計測で磁気を感知した磁気センサ素子201の管理番号である。さらに、LとRは、実施例2と同様に、内部変数である。
In FIG. 8, the
The
In addition to measurement data (maximum and minimum values of spring displacement), the
Here, it is assumed that a management number is uniquely assigned to the
Therefore, it is assumed that the
制御部302は、前回計測時と今回計測時の外気温差から、最も磁気を感知する可能性が高いと判断した磁気センサ素子の管理番号をJとする。
図9を用いて、実施例3におけるセンサノード300の一連の動作について説明する。図9は、本発明のセンサノードの変位計測処理の一実施例を説明するフローチャートである。ただし、既に説明した図7と同一の符号を付された処理は、同一の処理を実行するので、説明を極力省略する。なお、この一連の動作は、センサノード800の制御部802が、センサノード800及び変位センサ200を制御することによって実行される。
The
A series of operations of the
計測ステップS403が開始されると、内部変数初期化ステップS901では、制御部802は、内部変数Lを−1に設定(L=−1)し、内部変数Rを0に設定(R=0)し(N=1)、管理番号及び温度データ読み出しステップS902の処理に移行する。
管理番号及び温度データ読み出しステップS902では、制御部302は、記録部804から前回の計測した外気温データTbと、前回の計測で永久磁石501の磁気を感知した磁気センサ素子201の管理番号Jbを読み出し、温度計測ステップS903の処理に移行する。
温度計測ステップS903では、制御部302は、温度センサ801を用いて外気温Tを計測し、変位量推定ステップS904の処理に移行する。
変位量推定ステップS904では、制御部302は、前回計測時の外気温Tbと今回計測時の外気温Tの温度差△Tに基づいて、最も磁気を感知する可能性が高い磁気センサ素子の管理番号Jを推定し、ステップS700の処理に移行する。
When the measurement step S403 is started, in the internal variable initialization step S901, the
In the management number and temperature data reading step S902, the
In the temperature measurement step S903, the
In the displacement amount estimation step S904, the
上述の実施例3では、前回計測時の外気温Tbと今回計測時の外気温Tとの差分△Tと、前回の計測で磁気感知した磁気センサ素子201_Jbから、今回の計測で磁気感知する可能性の高い磁気センサ素子201を推定し、可能性の高い磁気センサ素子201から計測処理を行う一例について説明した。
STB100において、スプリングの変位量は、外気温に大きく依存するので、例えば、左端の磁気センサ素子201_1から順番に磁気感知判定を行うより、高速に計測処理を完了することが可能であり、その結果、計測処理の消費電力を抑えることができる。
In Example 3 described above, it is possible to perform magnetic sensing in the current measurement from the difference ΔT between the external temperature Tb at the previous measurement and the external temperature T at the current measurement, and the magnetic sensor element 201_Jb that has been magnetically sensed in the previous measurement. An example in which a highly probable
In the
実施例3の応用として、外気温に対するスプリングの変位量をデータベース化する方法もある。具体的には、スプリングの変位計測時に温度センサ801を用いて外気温を測定した後、データベースに記録されている外気温に対するスプリングの変位量を参照し、可能性の高い磁気センサ素子201から計測処理を行う方法などが挙げられる。
As an application of the third embodiment, there is a method of creating a database of the amount of spring displacement with respect to the outside air temperature. Specifically, after measuring the outside air temperature using the
なお、本発明は上記した実施例1〜実施例4に限定されるものではなく、様々な変形例が含まれる。例えば、上記した実施例は本発明を分かりやすく説明するために詳細に説明したものであり、必ずしも説明した全ての構成を備えるものに限定されるものではない。また、ある実施例の構成の一部を他の実施例の構成に置き換えることが可能であり、また、ある実施例の構成に他の実施例の構成を加えることも可能である。また、各実施例の構成の一部について、他の構成の追加、削除、置換等が可能である。
また、上記の各構成、機能、処理手段等は、それらの一部又は全部を、例えば集積回路で設計する等によりハードウェアで実現してもよい。また、上記の各構成、機能等は、プロセッサがそれぞれの機能を実現するプログラムを解釈し、実行することによりソフトウェアで実現してもよい。各機能を実現するプログラム、テーブル、ファイル等の情報は、メモリや、ハードディスク、SSD(Solid State Drive)等の記録装置、または、ICカード、SDカード、DVD等の記録媒体に設けることができる。
また、電力供給線204、磁気感知線205、接地線206、および選択線207は説明上必要と考えられるものを示しており、製品上必ずしも全ての回路を示しているとは限らない。実際には殆ど全ての構成が相互に接続されていると考えてもよい。
In addition, this invention is not limited to above-described Example 1-4, Various modifications are included. For example, the above-described embodiments have been described in detail for easy understanding of the present invention, and are not necessarily limited to those having all the configurations described. Further, a part of the configuration of one embodiment can be replaced with the configuration of another embodiment, and the configuration of another embodiment can be added to the configuration of one embodiment. In addition, it is possible to add, delete, replace, etc., other parts of the configuration of each embodiment.
Each of the above-described configurations, functions, processing means, and the like may be realized by hardware by designing a part or all of them with, for example, an integrated circuit. Each of the above-described configurations, functions, and the like may be realized by software by interpreting and executing a program that realizes each function by the processor. Information such as programs, tables, and files for realizing each function can be provided in a recording device such as a memory, a hard disk, an SSD (Solid State Drive), or a recording medium such as an IC card, an SD card, or a DVD.
In addition, the
100:スプリング式自動張力調整装置、 101:収納筒、 102:目盛スケール、 103:固定ゲージ、 104:内側中筒、 105:外側中筒、 150:架線、 160:支柱、 161、162:固定具、 200:変位センサ200、201_1、201_2、201_3、・・・、201_N:磁気センサ素子、 203:デマルチプレクサ、 204:電力供給線、 205:磁気感知線、 206:接地線、 207:選択線、 300:センサノード300:LAN、 302:制御部、 303:クロック部、 304:記録部、 305:通信部、 502:接続ケーブル、 800:センサノード、 801:温度センサ、 802:制御部、 804:記録部。
DESCRIPTION OF SYMBOLS 100: Spring-type automatic tension adjustment apparatus, 101: Storage cylinder, 102: Scale scale, 103: Fixed gauge, 104: Inner inner cylinder, 105: Outer inner cylinder, 150: Overhead wire, 160: Support | pillar, 161, 162: Fixing tool , 200:
Claims (5)
前記複数の磁気センサ素子のうち、特定の磁気センサ素子を選択して電源を供給する電源
選択手段と、を備えた変位センサであって、
前記磁気センサ素子は、それぞれ、前記電源選択手段により選択され、電源の供給を受け
た場合に動作し、磁気を感知した時には、磁気を感知したことを示す感知信号を出力し、
前記変位センサと、
時刻情報を提供するクロック部と、
自動張力調整装置の変位量を計測データとして記録する記録部と、
前記時刻情報を取得し、前記取得した時刻情報が計測時刻であれば前記変位センサを制御
して前記変位センサからの感知信号に基づいて自動張力調整装置の変位量を計測し、計測
データとして前記記録部に記録し、送信時刻であれば前記記録部に記録された計測データ
を読み出す制御部と、を備え、
前記制御部は、前記電源選択手段により特定の前記磁気センサ素子を選択して電源を供給
し、選択した前記磁気センサ素子からの前記感知信号に基づいて前記磁石の位置を判定す
る判定手段と、当該感知信号を出力する磁気センサ素子に一意に割り当てられる管理番号
を記録する記録手段と、を備え、
今回計測時に前記記録手段に記録された前記前回の計測で磁気を感知した磁気センサ素子
を前記電源選択手段により最初に選択し、電源を供給し、前記判定手段により前記磁石の
位置を判定することを特徴とするセンサノード。 A plurality of magnetic sensor elements for sensing magnetism from a magnet and outputting a magnetic sensing signal;
A displacement sensor comprising: power selection means for selecting a specific magnetic sensor element from the plurality of magnetic sensor elements and supplying power;
Each of the magnetic sensor elements is selected by the power source selection unit and operates when power is supplied. When the magnetic sensor element senses magnetism, it outputs a sensing signal indicating that the magnetism has been sensed .
The displacement sensor;
A clock section that provides time information;
A recording unit for recording the displacement amount of the automatic tension adjusting device as measurement data;
The time information is acquired, and the displacement sensor is controlled if the acquired time information is a measurement time.
Then, the amount of displacement of the automatic tension adjusting device is measured based on the sensing signal from the displacement sensor, and the measurement
Measurement data recorded in the recording unit as data and recorded in the recording unit at the transmission time
A controller for reading out
The control unit supplies power by selecting a specific magnetic sensor element by the power source selection unit.
And determining the position of the magnet based on the sensing signal from the selected magnetic sensor element.
And a management number uniquely assigned to the magnetic sensor element that outputs the sensing signal.
And recording means for recording
Magnetic sensor element that senses magnetism in the previous measurement recorded in the recording means at the time of measurement this time
Is first selected by the power source selection means, and power is supplied.
A sensor node characterized by determining a position.
前記複数の磁気センサ素子のうち、特定の磁気センサ素子を選択して電源を供給する電源
選択手段と、を備えた変位センサであって、
前記磁気センサ素子は、それぞれ、前記電源選択手段により選択され、電源の供給を受け
た場合に動作し、磁気を感知した時には、磁気を感知したことを示す感知信号を出力し、
前記変位センサと、
時刻情報を提供するクロック部と、
自動張力調整装置のスプリングの伸縮の長さを計測データとして記録する記録部と、
前記記録部に記録された前記計測データをゲートウェイに送信する通信部と、
前記時刻情報を取得し、前記取得した時刻情報が計測時刻であれば前記変位センサを制御
して前記変位センサからの感知信号に基づいて自動張力調整装置のスプリングの伸縮の長
さを計測し、計測データとして前記記録部に記録し、送信時刻であれば前記記録部に記録
された計測データを読み出して前記通信部から前記ゲートウェイに送信させる制御部と、
を備え、
前記制御部は、前記電源選択手段により特定の前記磁気センサ素子を選択して電源を供給
し、選択した前記磁気センサ素子からの前記感知信号に基づいて前記磁石の位置を判定す
る判定手段と、当該感知信号を出力する磁気センサ素子に一意に割り当てられる管理番号
を記録する記録手段と、を備え、
さらに、
外気温を計測する温度計測手段と、
前記記録手段は、前回計測時に温度計測手段により取得した第1の温度と、前回計測時に
磁気を感知した磁気センサ素子に一意に割り当てられる第1の管理番号を記録し、前記第
1の温度と、今回計測時に温度計測手段により取得した第2の温度と、前記第1の管理番
号から、今回計測時に最も磁気を感知する可能性の高い磁気センサ素子の第2の管理番号
を推定する推定手段を有し、
前記制御部は、前記推定手段により所得した第2の管理番号が割り当てられる磁気センサ
素子、及び隣接する磁気センサ素子を前記電源選択手段により最初に選択し、電源を供給
し、前記判定手段により前記磁石の位置を判定することを特徴とするセンサノード。 A plurality of magnetic sensor elements for sensing magnetism from a magnet and outputting a magnetic sensing signal;
A power supply for selecting a specific magnetic sensor element from the plurality of magnetic sensor elements and supplying power
A displacement sensor comprising: selection means;
Each of the magnetic sensor elements is selected by the power source selection means and receives power supply.
When it detects the magnetism, it outputs a sensing signal indicating that the magnetism has been sensed,
The displacement sensor;
A clock section that provides time information;
A recording unit that records the length of expansion and contraction of the spring of the automatic tension adjusting device as measurement data;
A communication unit that transmits the measurement data recorded in the recording unit to a gateway;
The time information is acquired, and the displacement sensor is controlled if the acquired time information is a measurement time.
The extension / contraction length of the spring of the automatic tension adjusting device based on the sensing signal from the displacement sensor
Is measured and recorded as measurement data in the recording unit.
A control unit that reads out the measured data and transmits the measurement data to the gateway from the communication unit;
With
The control unit supplies power by selecting a specific magnetic sensor element by the power source selection unit.
And determining the position of the magnet based on the sensing signal from the selected magnetic sensor element.
And a management number uniquely assigned to the magnetic sensor element that outputs the sensing signal.
And recording means for recording
further,
A temperature measuring means for measuring the outside air temperature;
The recording means records the first temperature acquired by the temperature measuring means at the previous measurement and the first management number uniquely assigned to the magnetic sensor element that sensed magnetism at the previous measurement, and the first temperature and Estimating means for estimating the second management number of the magnetic sensor element most likely to sense magnetism during the current measurement from the second temperature acquired by the temperature measurement means during the current measurement and the first management number Have
The control unit first selects a magnetic sensor element to which the second management number obtained by the estimation unit is assigned and an adjacent magnetic sensor element by the power source selection unit, supplies power, and determines the unit by the determination unit. A sensor node for determining a position of a magnet.
前記複数の磁気センサ素子のうち、特定の磁気センサ素子を選択して電源を供給する電源
選択手段と、を備えた変位センサであって、
前記磁気センサ素子は、それぞれ、前記電源選択手段により選択され、電源の供給を受け
た場合に動作し、磁気を感知した時には、磁気を感知したことを示す感知信号を出力し、
前記変位センサと、
時刻情報を提供するクロック部と、
自動張力調整装置のスプリングの伸縮の長さを計測データとして記録する記録部と、
前記記録部に記録された前記計測データをゲートウェイに送信する通信部と、
前記時刻情報を取得し、前記取得した時刻情報が計測時刻であれば前記変位センサを制御
して前記変位センサからの感知信号に基づいて自動張力調整装置のスプリングの伸縮の長
さを計測し、計測データとして前記記録部に記録し、送信時刻であれば前記記録部に記録
された計測データを読み出して前記通信部から前記ゲートウェイに送信させる制御部と、
を備え、
前記制御部は、前記電源選択手段により特定の前記磁気センサ素子を選択して電源を供給
し、選択した前記磁気センサ素子からの前記感知信号に基づいて前記磁石の位置を判定す
る判定手段と、当該感知信号を出力する磁気センサ素子に一意に割り当てられる管理番号
を記録する記録手段と、を備え、
さらに、
外気温を計測する温度計測手段と、
過去の計測時に前記温度測定手段で取得した温度情報と、磁気を感知した磁気センサ素子
に一意に割り当てられる管理番号を記録するデータベースと、
前記データベースを参照することにより、前記データベースに記録された温度情報から最
も磁気を感知する可能性の高い磁気センサ素子の管理番号を判定する判定手段と、を備え
、
計測する前に、前記温度計測手段により現時点の温度を取得し、前記取得した温度と前記
判定手段から取得した管理番号が割り当てられる磁気センサ素子、及び隣接する磁気セン
サ素子を前記電源選択手段により最初に選択し、電源を供給し、前記判定手段により前記
磁石の位置を判定することを特徴とするセンサノード。 A plurality of magnetic sensor elements for sensing magnetism from a magnet and outputting a magnetic sensing signal;
A power supply for selecting a specific magnetic sensor element from the plurality of magnetic sensor elements and supplying power
A displacement sensor comprising: selection means;
Each of the magnetic sensor elements is selected by the power source selection means and receives power supply.
When it detects the magnetism, it outputs a sensing signal indicating that the magnetism has been sensed,
The displacement sensor;
A clock section that provides time information;
A recording unit that records the length of expansion and contraction of the spring of the automatic tension adjusting device as measurement data;
A communication unit that transmits the measurement data recorded in the recording unit to a gateway;
The time information is acquired, and the displacement sensor is controlled if the acquired time information is a measurement time.
The extension / contraction length of the spring of the automatic tension adjusting device based on the sensing signal from the displacement sensor
Is measured and recorded as measurement data in the recording unit.
A control unit that reads out the measured data and transmits the measurement data to the gateway from the communication unit;
With
The control unit supplies power by selecting a specific magnetic sensor element by the power source selection unit.
And determining the position of the magnet based on the sensing signal from the selected magnetic sensor element.
And a management number uniquely assigned to the magnetic sensor element that outputs the sensing signal.
And recording means for recording
further,
A temperature measuring means for measuring the outside air temperature;
A database for recording temperature information acquired by the temperature measuring means at the time of past measurement, and a management number uniquely assigned to the magnetic sensor element that senses magnetism;
Determination means for determining a management number of a magnetic sensor element most likely to sense magnetism from temperature information recorded in the database by referring to the database;
Before the measurement, the current temperature is acquired by the temperature measuring unit, and the magnetic sensor element to which the acquired temperature and the management number acquired from the determining unit are assigned, and the adjacent magnetic sensor element are first displayed by the power source selecting unit. sensor node selects, power supplies, and judging a position of said magnet by said determining means.
数の磁気センサ素子に電源を供給して、前記供給した磁気センサ素子から感知信号が出力
された場合に、当該磁気センサ素子の位置に基づいて、前記自動張力調整装置の変位量を
計測することを特徴とする自動張力計測方法。 When power is supplied to a plurality of magnetic sensor elements that detect magnetism from a magnet constituting the displacement sensor according to claim 1 and output a magnetic sensing signal, and when a sensing signal is output from the supplied magnetic sensor element An automatic tension measuring method for measuring a displacement amount of the automatic tension adjusting device based on a position of the magnetic sensor element.
基づいて、所定の第1の時刻に変位センサを制御して、前記変位センサからの感知信号を
受信し、前記感知信号を受信した前記変位センサの磁気センサ素子に基づいて自動張力調
整装置の変位量を計測し、計測データとして記録することを特徴とする自動張力計測方法
。 5. The automatic tension measuring method according to claim 4 , wherein time information is acquired, a displacement sensor is controlled at a predetermined first time based on the acquired time information, and a sensing signal from the displacement sensor is received. An automatic tension measuring method comprising: measuring a displacement amount of an automatic tension adjusting device based on a magnetic sensor element of the displacement sensor that has received the sensing signal, and recording the measured displacement data.
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