JPH0210469Y2

JPH0210469Y2 -

Info

Publication number: JPH0210469Y2
Application number: JP1982015741U
Authority: JP
Priority date: 1982-02-05
Filing date: 1982-02-05
Publication date: 1990-03-15
Also published as: JPS58119776U

Description

【考案の詳細な説明】本考案は、磁気浮上式の列車の検出装置等に用
いる磁気検出器に関する。

列車検知器としては、ループコイルを用いたも
の、超音波や光を利用するもの等種々提案され、
実用に供されているものもある。しかし、ループ
コイル式のものは変化が小さく、超音波式のもの
は風の影響を受けやすく、光式のものはレンズが
汚れる欠点があり、信頼性を高めるためには複雑
な回路構成にしなければならず、高価になつてし
まう。

本考案は、簡単な回路構成で、フエールセーフ
な３値出力を得ることができ、磁気浮上式の列車
用検知装置等に使用することができる磁気検出器
を提供することを目的とする。

本考案の磁気検出器は、磁気浮上式の列車用検
知器のみならず、比較的大きな外部磁界の検出器
として使することができる。

以下、図面に示す実施例に基いて本考案を詳細
に説明する。

第１図において、１は検出ヘツドで、角形の磁
化特性を有する磁心２と、この磁心に巻かれた２
個の巻線３，４と、検出すべき外部磁界に対し逆
向きに磁心２をバイアスする永久磁石５とを備え
ている。磁心２は、磁心記憶装置等において記憶
素子として用いられているものを用いることがで
き、巻線３と４をトランス結合している。巻線３
は、励振用であり、励振回路１０の出力端子に接
続されている。巻線４は、出力用であり、検出回
路２０の入力端子に接続されている。永久磁石５
は、磁心２の近傍に設けられており、図示の例で
は矢印６方向に磁心２をバイアスしている。従つ
て、検出すべき外部磁界は矢印６と逆の方向に磁
心２に加わる。永久磁石５は、強力な外部磁界に
より磁心２が逆に励磁されても、その外部磁界が
消滅したことにより磁心２を元の状態に励磁する
強さに励磁されている。

励振回路１０は、一定周波数の励振信号P₂
を巻線３に出力して磁心２を駆動する回路であ
り、励振信号P₂の周波数の２倍の周波数２
を有する第２図Ａに示す矩形波状の基準信号P₁
の発生器１１と、この基準信号P₁を２分の１の
周波数に分周して第２図Ｂに示す信号に変換す
る分周器１２と、この分周器の出力信号を波形整
形して第２図Ｃに示す正弦波状の励振信号Ｐ２に
変換して巻線３に出力する波形整形回路１３とを
備えている。励振信号P₂は、永久磁石５による
磁心２の励磁の方向が変化しない振幅に調整され
ている。

検出回路２０は、巻線４に誘起された信号（出
力信号）と励振信号P₂の２倍の周波数の信号を
基にして外部磁界の有無を検出する回路であり、
巻線４の出力信号のうち励振信号P₂の２倍の周
波数２の信号を取出す帯域フイルタ２１と、そ
の出力信号を増幅する交流増幅器２２と、その出
力信号を波形整形して入力信号と同相の矩形波信
号に変換する交流レベル検知器のような波形変換
器２３と、その出力信号P₃と前記基準信号P₁と
を用いて外部磁界の有無を判定する判定回路２４
とを備えている。判定回路２４は、波形変換器２
３の出力信号P₃と基準信号P₁との位相を比較し
て外部磁界の有無を判定する回路であり、波形変
換器２３の出力信号P₃と前記基準信号P₁の両者
が各々入力する位相検出回路２５，２６と両位相
検出回路の出力信号を合成する合成回路２７とで
構成されている。

両位相検出回路２５，２６は、非対称誤りの論
理回路として構成されている。この論理回路は、
閾値発振回路と、その出力信号を整流して正又は
負の信号電圧（＋１又は−１）を出力する整流回
路とで構成されている。このような論理回路に
は、２つの入力信号がその電源電圧より高い＋１
（正）のときに発振して＋１又は−１の信号を出
力する回路（以下、論理Ａ回路という）２５と、
入力信号の一方が回路２６の電源電圧より高い電
圧＋１（正）、他方がアース電位より負の電圧−１
（負）のときに発振して＋１又は−１の信号を出
力する回路（以下、論理AB回路という）等があ
り、たとえば特公昭45−29054号公報、特公昭48
−30777号公報等に記載されて公知のものとなつ
ている。また、回路２５，２６の出力を単に接続
してなる合成回路２７の出力OUTは、回路２５
に＋１を生じたときに正出力を回路２６に−１を
生じたときに負出力を、回路２５または２６に故
障があつた場合に故障信号零を各々出力し、一般
的には出力信号の＋１，−１を２値情報の“１”，
“０”に対応させて使用される。

なお、以下の説明では、位相検出回路２５，２
６への入力信号P₁とP₂は、第２図に示すように、
正負の変化すなわち、＋１又は−１に変化するも
のとする。

このような信号は、たとえば第３図に示すよう
に、前段の回路から出力される＋１と零に変化す
る信号３０を、コンデンサ３１，３２とダイオー
ド３３，３４を用いて電源３５にクランプする交
流結合回路の出力として実現することができる。

位相検出回路２５は、論理Ａ回路であり、入力
する２つの信号P₁，P₃がともに＋１のときのみ、
すなわち同相のときのみ発振し、そのときのみ正
出力（＋１）となり、他のときは零の出力電圧と
なる。位相検出回路２６は、論理AB回路であ
り、信号P₁が＋１、信号P₃が−１のときのみ、
すなわち信号P₁とP₃が180度移相していると発振
し、そのときのみ負出力−１となり他のときは零
になる。

合成回路２７は、この例では位相検出回路２５
の正出力端子と位相検出回路２６の負出力端子を
互いに接続しただけである。従つて、出力信号
OUTは、位相検出回路２５の出力信号が＋１で、
位相検出回路２６の出力信号が零のときは＋１、
位相検出回路２５の出力信号が零で、位相検出回
路２６の出力信号が−１のときは−１となる。合
成回路２７の出力は、各回路が正常な動作をして
おれば、必らず＋１か、−１の信号を発しており、
もし、増巾器等の故障等により位相検出回路２５
と２６の出力信号が同時に発生したり、両位相検
出回路２５と２６の出力信号がともに零である
と、出力信号OUTは零となり、この零の信号を
回路の故障検出信号とすることができる。

上述した検出回路２０は、論理Ａ回路の正出力
と論理AB回路の負出力を合成しているから、２
つの入力信号P₁またはP₃が＋１と−１の間に変
化する交番電圧に対して、＋１又は−１の位相検
出の出力、換言すれば半波の出力を生じる。

上述の検出回路２０において、基準信号P₁が
第２図Ａに示す信号であり、分周器１２の出力信
号が第２図Ｂに示す信号であるとすると、磁心２
が第２図Ｃに示す励振信号P₂により励振されて、
巻線４に励振信号P₂の高調波成分を含む信号が
誘起されるから、外部磁界が検出ヘツド１に天印
６と逆向きに加わつていなければ、フイルタ２１
を介して増幅器２２の出力に第２図Ａに示す基準
信号P₁と同相の第２図Ｄに示す信号が得られて、
波形変換器２３の出力信号P₃が第２図Ｅに示す
信号になるから、位相検出回路２５が第２図Ｆに
示すように発振して、第２図Ｇに示す信号を出力
する。この場合、位相検出回路２６は信号P₁と
P₃が同相であるから発振せず、従つて信号OUT
は＋１と０に変化する第２図Ｇの信号となる。こ
のように＋１と０に変化する信号は、次段の処理
装置（図示せず）において外部磁界が検出されな
かつたことを意味する信号として用いられる。

永久磁石５による磁心２の磁化の状態を変更す
るような強さの外部磁界が検出ヘツド１に加わる
と、巻線４に誘起される高調波が180度移相する
から、増幅器２２の出力信号が第２図Ｈの信号に
なり、波形変換器２３の出力が第２図Ｉの信号に
なり、その結果位相検出回路２６のみが第２図Ｊ
のように発振して、０と−１に変化する第２図Ｋ
に示す信号が合成回路２７から出力される。この
０と−１に変化する信号は、前述した処理装置に
おいて、外部磁界を検出したことを意味する信号
として用いられる。

ここに、前述の外部磁界が検出されなかつたこ
とを意味する信号と、検出されたことを意味する
信号とは互いに同時には発生し得えない関係にあ
り、したがつて＋１と−１とはどちらか一方の出
力があるとき他方の消滅する関係にあるので、互
いに双対な関係の情報である。しかも故障には、
いずれも零に縮退する対称３値のフエールセーフ
な出力である。

上述の磁気検出器は、励振信号が正弦波である
から、励振信号を矩形波とした場合に比べてハー
モニクスが少なく、従つて検出回路２０において
励振信号の偶数調波、特に２倍の信号を容易に得
ることができる。また、磁心を永久磁石でバイア
スするから、磁心に第３の巻線を施し、これに直
流電流を流してバイアスする場合に比べて信頼性
が高い。すなわち、直流電流でバイアスする場合
は、直流電流用の巻線が断線した後に外部磁界を
検出すると、その後は外部磁界ありの状態になつ
てしまう危険があり、外部磁界ありの状態たとえ
ば、列車がないのに列車ありの信号となつてしま
うので、巻線が断線した故障信号がかならずしも
得られない。従来、巻線で入力信号を入れる場合
（バイアスも入力信号の一種である）、入力信号に
対して出力が確かに生じたことの判定を行う回路
を使つていた（たとえば本出願人の１人と同一人
による出願特開昭55−142478号）。この従来装置
の場合、入力信号はバイアス電流として、常時入
力されるので、外部磁界の検出時には、入力信号
（バイアス）と出力信号とが正常な関係にならな
いため、この判定法が使えない。すなわち巻線の
電流検知を行つて断線を発見する以外にないこと
になるが、この方法は電流検知の回路が付加さ
れ、装置が複雑になる。磁気バアイスによる方法
は複雑な電流検知回路が不要で、磁石を磁心に固
定するだけでよい。

なお、上述の実施例では位検検出回路２５，２
６として論理Ａ回路と論理AB回路を用いている
が、これは信号P₁が±１に変化し、信号P₃が＋
１と０に変化するためであり、信号P₁とP₃の変
化の形態によつては入力が−１（アース電位より
負の入力信号）で発振する回路（前述のＡ回路に
対してＢ回路として公知）を用いることもでき
る。

以上のように本考案は、２つの巻線を有する磁
心を所定の方向にバイアスしておき、前記巻線の
一方に一定周波数の励振信号を供給して磁心を励
振させ、前記巻線の他方に誘起された信号から前
記励振信号の高調波を取出し、取出した信号の位
相を基にして外部磁界を検出する磁気検出器であ
るから、簡単な回路構成になり、しかも検出回路
の出力信号をフエールセーフの３値出力とするこ
とができる。また、磁心を永久磁石でバイアスす
るから、直流電流によりバイアスする場合に比べ
て信頼性が高い。

【図面の簡単な説明】

第１図は磁気検出器の電気回路の一例を示すブ
ロツク図、第２図は電気信号の説明図、第３図は
信号変換回路を示す図である。１……検出ヘツド、２……磁心、３，４……巻
線、５……永久磁石、１０……励振回路、２０…
…検出回路。

Claims

【実用新案登録請求の範囲】角形特性を有する可飽和磁心２に励振用の巻線
３と出力用の巻線４を設けた検出ヘツド１と、一
定周波数の励振信号P₂を前記巻線３に供給する
とともに、基準信号P₁を出力する励振回路１０
と、前記巻線４に誘起された信号のうち前記励振
信号P₂の高調波成分を取出して、該取出した信
号の位相を利用して外部磁界の有無を検出する磁
気検出器において、前記磁心２をバイアスする極性判定用の永久磁
石５を前記検出ヘツド１に設け、閾値発振回路と
その出力信号を整流する整流回路を用いてフエー
ルセーフに作られた論理回路からなる２個の位相
検出回路２５，２６を有する位相判定回路２４
と、前記巻線４に誘起された信号から所定の高調
波信号を取出すフイルタ２１と、該フイルタ２１
の出力信号を波形整形して矩形波信号に変換する
波形変換器２３とを備え、前記位相検出回路２
５，２６は前記矩形波信号と前記基準信号P₁と
の位相が一方は同相であることを検出し、他方は
180度の位相であることを検出する磁気検出器。