JP3208043B2 - 電磁ログセンサ - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】この発明は、供給される電源が直
流あるいは交流の何れであっても使用可能な電磁ログセ
ンサに関する。

【０００２】

【従来の技術】船舶の航行速度計として、電磁ログセン
サと呼ばれるものがある。図４は、電磁ログセンサのセ
ンサユニットの構成例を示した図であり、図４（ａ）は
正断面図、また図４（ｂ）は底面図である。電磁ログセ
ンサのセンサユニットは、船底１０を貫通する桿体４
（センサユニット）の先端部を水中に突出させて使用す
る。桿体４の先端部には、コア１２に巻かれた励磁コイ
ル２７と、船舶の進行方向に対して左右に一対の電極２
８とが配されている。この励磁コイル２７に電流ｉoを
流すと、水中に磁界１３が発生する。

【０００３】水中に磁界１３が存在する時に、船舶が図
４中の矢印で示す船の進行方向に沿って移動すると、電
極２８には起電力ｅoが検出される。これは、水（海
水）を導体と考えた場合、磁界中を移動する導体中に起
電力が発生することを示した、ファラデーの電磁誘導の
法則を応用したものである。こうして、磁界１３の強度
が一定である場合、船底１０と水との相対速度に比例し
た大きさの速度信号（起電力）が、電極２８より検出さ
れる。

【０００４】図５は、従来の電磁ログセンサ（航行速度
計）の構成の一例を示すブロック図である。ところで、
船舶には船内電源として交流（１００〜２００Ｖ、５０
／６０Ｈｚ）電源を用いるものと、直流（１２あるいは
２４Ｖ）電源を用いるものとがあるが、本図は交流電源
の船舶に取り付けられる電磁ログセンサの構成例であ
る。

【０００５】図５に示すように、電磁ログセンサは大き
く分けてマスタユニットと励磁ユニットとセンサユニッ
トとから構成される。ここで、マスタユニット９ａに入
力された交流電源は電源回路部１と励磁信号生成部２と
に入力される。電源回路部１は、トランス、整流回路お
よび安定化回路等から構成され、交流電源を直流安定化
してマスタユニット９ａ内の各部に供給する。一方、励
磁信号生成部２は、微分回路および波形整形回路等から
構成され、交流電源に同期した励磁信号Ｐを出力する。

【０００６】安定化された直流と励磁信号Ｐとは、ケー
ブル１１ａによって励磁ユニット１４ａに送られ、直流
は励磁ユニット１４ａ内の各部に供給され、励磁信号Ｐ
は定電流励磁回路３に入力される。定電流励磁回路３
は、ドライバ回路等から構成されており、入力された励
磁信号Ｐを増幅した後電流化し、この電流ｉoを、ケー
ブル１１ｂを介して励磁コイル２７に供給する一方、励
磁信号Ｐに同期した信号Ｓを出力する。ケーブル１１ｂ
は、電流ｉoを励磁コイル２７に供給する一方、電極２
８で検出される起電力ｅoを増幅回路５へ入力する。

【０００７】起電力ｅoは増幅回路５で増幅され、前述
の信号Ｓとともに同期整流回路６に入力される。この同
期整流回路６は、差動増幅器および信号Ｓによって切り
換えられるアナログスイッチ等から構成されており、信
号Ｓの反転周期で起電力ｅoを反転させて出力する。同
期整流回路６の出力は増幅回路１５で増幅され、その出
力の速度信号Ｖはケーブル１１ａによって信号処理部７
に入力される。信号処理部７は、増幅回路や演算回路等
から構成され、入力された速度信号Ｖに基づいて船速を
求める。こうして求められた船速は、表示部１６によっ
て表示される。

【０００８】一方、図６は直流電源の船舶に取り付けら
れる電磁ログセンサの構成例である。本図では、マスタ
ユニット９ｂは信号処理部７と表示部１６とから構成さ
れている。またケーブル１１ｃは、マスタユニット９ｂ
から安定化された直流を励磁ユニット１４ｂ内の各部に
供給する一方、速度信号Ｖを信号処理部７に入力する。
本図の例では、マスタユニット９ｂに供給される電源は
直流であるため、電源から励磁信号Ｐを生成することは
できない。そこで励磁ユニット１４ｂは、前述の励磁ユ
ニット１４ａを構成する各部の他に、ブロッキング発振
器等の自励発振器８を備え、この自励発振器８が定電流
励磁回路３に励磁信号Ｐを供給する。

【０００９】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上述の
ような電磁ログセンサの構成によると、これを取り付け
る船舶に備えられている電源の種類によって励磁ユニッ
トの構成が異なる。このため、組み立て工場での生産工
程や製品管理を分ける必要があり、これが製品コストの
上昇にもつながっていた。本発明は、上述のような背景
の下になされたもので、供給される電源が直流あるいは
交流の何れであっても共通に使用できる電磁ログセンサ
を提供することを目的としている。

【００１０】

【課題を解決するための手段】上述した課題を解決する
ために請求項１に記載の発明にあっては、水中に磁界を
発生させるコイルと、交流電源が入力された場合に該交
流電源から前記コイルを励磁する第１の励磁信号を生成
する励磁信号生成手段と、前記コイルを励磁する第２の
励磁信号を発振する励磁信号発振手段と、前記第１の励
磁信号を検出する励磁信号検出手段と、前記励磁信号検
出手段の検出結果に基づいて前記励磁信号発振手段を制
御する発振制御手段と、前記第１の励磁信号と前記第２
の励磁信号の何れかを増幅して前記コイルに送出する励
磁手段と、前記水中の磁界中に発生した起電力を検出す
る電極と、前記起電力を前記励磁信号に基づいて同期整
流する同期整流手段と、前記同期整流手段の出力信号を
処理する信号処理手段と、前記信号処理手段の出力信号
を表示する表示手段とを具備してなり、前記発振制御手
段は、前記励磁信号検出手段によって前記第１の励磁信
号が検出されない場合に前記励磁信号発振手段に前記第
２の励磁信号を発振させることを特徴とする。

【００１１】また請求項２に記載の発明にあっては、請
求項１に記載の電磁ログセンサでは、前記励磁信号検出
手段は、前記第１の励磁信号を積分する信号積分手段か
らなり、前記発振制御手段は、基準電圧を生成する基準
電圧生成手段と、前記基準電圧と前記積分手段の出力電
圧とを比較する電圧比較手段とからなり、前記信号積分
手段の出力が前記基準電圧を下回る場合に前記励磁信号
発振手段に前記第２の励磁信号を発振させるように制御
することを特徴とする。

【００１２】

【作用】この発明によれば、励磁信号生成手段は交流電
源が入力された場合に該交流電源から第１の励磁信号を
生成し、発振制御手段は、積分手段によって積分した第
１の励磁信号が基準電圧生成手段によって生成された基
準電圧を下回る場合に、励磁信号発振手段を制御して第
２の励磁信号を発振させ、励磁手段は第１の励磁信号と
第２の励磁信号の何れかを増幅してコイルに送出し、水
中に磁界を発生させる。同期整流手段は水中の電極が磁
界中に検出した起電力を励磁信号に基づいて同期整流
し、同期整流手段の出力信号を信号処理手段が処理し、
表示手段が表示する。

【００１３】

【実施例】以下に、本発明の一実施例について説明す
る。 Ａ．構成 図１は、本発明の一実施例にかかる電磁ログセンサの構
成を示すブロック図である。なお本図において、図５あ
るいは図６に示した各部と対応する部分には同一の符号
を付し、その説明は省略する。

【００１４】図１において、９ｃは船舶の船橋（操舵
室）等に取り付けられるマスタユニットである。このマ
スタユニット９ｃは、供給される電源が交流あるいは直
流の何れであっても、ケーブル１１ａを介して直流電源
を励磁ユニット１４ｃ（後述）に供給する構成となって
いる。またマスタユニット９ｃは、供給される電源が交
流である場合には、励磁信号生成部２が出力する励磁信
号Ｐをケーブル１１ａを介して励磁ユニット１４ｃに供
給する。一方、供給される電源が直流である場合には、
励磁信号生成部２からは信号は出力されない。

【００１５】励磁ユニット１４ｃは、励磁信号自動選択
部３１を有している。この励磁信号自動選択部３１は、
励磁信号生成部２が出力する励磁信号Ｐを入力し、励磁
信号生成部２が有効な励磁信号Ｐを出力している場合に
は、これを励磁信号Ｐ'として定電流励磁回路３に入力
させる。また、生成部２から有効な励磁信号Ｐが出力さ
れていない場合には、内蔵した自励発振器部によって励
磁信号Ｐ'を生成して定電流励磁回路３に入力させる。

【００１６】図２は、励磁信号自動選択部３１の詳細な
構成の一例を示す回路図である。まず、励磁信号Ｐはア
イソレータ３３によって反転且つ波形整形され、単安定
トリガ回路（単安定マルチバイブレータ）のＴＲＩＧ
（トリガ）端子とインバータ３９とに入力される。単安
定トリガ回路３２は、ＴＲＩＧ端子が“Ｌ（ローレベ
ル）”から“Ｈ（ハイレベル）”になると、この立ち上
がり時から、端子Ａに接続される抵抗Ｒ1およびコンデ
ンサＣ1によって決定される時間だけ、出力が“Ｈ”に
なる。一方、インバータ３９は励磁信号Ｐを反転させ、
この出力はダイオード３４を介して励磁信号Ｐ'として
出力される。

【００１７】単安定トリガ回路３２の出力は、Ｒ2およ
びＣ2によって構成される積分回路を経てバッファ３５
に入力される。なお、このバッファ３５に接続された抵
抗Ｒ3および抵抗Ｒ4は、バッファ３５にリファレンス電
圧Ｅを与えるものである。バッファ３５の出力は、ダイ
オード３６を介して発振回路３７のＥＮＢＬ（イネーブ
ル）端子に入力される。このダイオード３６は、発振回
路３７のＥＮＢＬ端子に入力される信号を正電圧のみに
制限し、発振回路３７を保護するものである。また発振
回路３７は、ＥＮＢＬ端子が“Ｈ”の時に発振する無安
定マルチバイブレータ等のブロッキング発振回路であ
り、この発振周波数は端子Ｂおよび端子Ｃに接続された
抵抗Ｒ5、抵抗Ｒ6およびコンデンサＣ3によって決定さ
れる。

【００１８】発振回路３７の出力は、ダイオード３８を
介して励磁信号Ｐ'として出力される。ここで、ダイオ
ード３８と前述のダイオード３４とはＯＲ（オア）回路
を形成している。即ち、励磁信号Ｐと発振回路３７の出
力との何れかを、励磁信号Ｐ'として出力させるもので
ある。

【００１９】Ｂ．交流電源が供給された場合の動作例 大型船舶の場合、一般に船内電源には交流が用いられて
いる。ここでまず、本実施例に交流電源が供給された場
合の、励磁信号自動選択部３１の動作を説明する。図３
（ａ）に、交流電源が供給された場合の、本実施例の各
部の信号波形を示す。本実施例に交流電源が供給された
場合、励磁信号生成部２から励磁信号Ｐが出力される
（図３（ａ）参照）。この励磁信号Ｐは、励磁信号自動
選択部３１に入力される。

【００２０】励磁信号選択部３１に入力された励磁信号
Ｐは、まずアイソレータ３３に入力される。このアイソ
レータ３３はフォトカプラ等から構成され、入出力間の
接地線を絶縁することにより、交流電源からの雑音信号
の混入を防止するものである。なおアイソレータ３３
は、入力を反転して出力する。アイソレータ３３の出力
は、単安定トリガ回路３２のＴＲＩＧ端子とインバータ
３９とに入力される（図２参照）。単安定トリガ回路３
２は、ＴＲＩＧ端子への入力信号の立ち上がりから一定
時間であるＴ1のみ出力が“Ｈ”になる（図３（ａ）参
照）。この時間Ｔ1は、単安定トリガ回路３２の端子Ａ
に接続されたコンデンサＣ1および抵抗Ｒ1によって、次
のように計算される。 Ｔ1＝ｋ1・Ｃ1・Ｒ1 （ｋ1は定数） ・・・（１）

【００２１】単安定トリガ回路３２の出力は、抵抗Ｒ2
とコンデンサＣ2とによって積分されるため、バッファ
３５に入力される電圧Ｄは常時リファレンス電圧Ｅを越
える電圧となる。従って、発振回路３７のＥＮＢＬ端子
は“Ｌ（ローレベル）”になり（図３（ａ）参照）、発
振回路３７の発振出力は停止する（常時“Ｌ”にな
る）。

【００２２】一方、インバータ３９に入力された励磁信
号Ｐは、反転且つ波形整形された後、ダイオード３４を
介して励磁信号Ｐ'として出力される。即ち、本実施例
に交流電源が供給された場合には、励磁信号Ｐが波形整
形された後励磁信号Ｐ'として出力され、また発振回路
３７の発振出力は停止する。

【００２３】Ｃ．直流電源が供給された場合の動作例 一方、小型船舶の場合、一般に船内電源には直流電源が
用いられることが多い。次に、本実施例に直流電源が供
給された場合の、励磁信号自動選択部３１の動作を説明
する。なお、図３（ｂ）に、直流電源が供給された場合
の、本実施例の各部の信号波形を示す。

【００２４】前述の通り本実施例に直流電源が供給され
た場合、励磁信号生成部２（図１参照）からは励磁信号
Ｐは出力されない。従って、単安定トリガ回路３２の出
力も常時“Ｌ”のままとなる（図３（ｂ）参照）。さら
に、電圧Ｄが０のままであるために、これがバッファ３
５により反転され、発振回路３７のＥＮＢＬ端子が
“Ｈ”となる。これによって発振回路３７は発振を開始
する。この発振回路３７の発振出力の周期Ｔ2は、発振
回路３７の端子Ｂ、端子Ｃに接続された抵抗Ｒ5、抵抗
Ｒ6およびコンデンサＣ3によって、次のように計算され
る。 Ｔ2＝ｋ2・Ｃ3・（Ｒ5＋Ｒ6） （ｋ2は定数） ・・・（２）

【００２５】発振回路３７の出力は、ダイオード３８を
介して励磁信号Ｐ'として出力される。このように、本
実施例に供給される電源が直流である場合、励磁信号生
成部２は励磁信号Ｐを出力しないので、インバータ３９
の出力は“Ｌ”のままである。このため、発振器３７の
出力のみが励磁信号Ｐ'として出力される。

【００２６】なお、本実施例によれば、励磁ユニット内
に励磁信号を生成するための発振器を内蔵しているた
め、励磁ユニットとセンサユニットとの組み合わせだけ
で速度信号の検出が可能であり、電圧計等の容易な測定
手段によって船速を測定することも可能である。

【００２７】

【発明の効果】以上説明したように、この発明によれ
ば、励磁信号生成手段は交流電源が入力された場合に該
交流電源から第１の励磁信号を生成し、発振制御手段
は、積分手段によって積分した第１の励磁信号が基準電
圧生成手段によって生成された基準電圧を下回る場合
に、励磁信号発振手段を制御して第２の励磁信号を発振
させ、励磁手段は第１の励磁信号と第２の励磁信号の何
れかを増幅してコイルに送出し、水中に磁界を発生さる
ので、供給される電源が直流あるいは交流の何れであっ
ても共通に使用できる電磁ログセンサの実現が可能であ
るという効果が得られる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の一実施例にかかる電磁ログセンサの構
成を示すブロック図である。

【図２】同実施例における励磁信号自動選択部３１の詳
細な構成の一例を示す回路図である。

【図３】同実施例の各部における信号波形を示す図であ
る。

【図４】電磁ログセンサの励磁コイル２７および電極２
８の部分の構成の一例を示す図である。

【図５】交流電源によって動作する従来の電磁ログセン
サの構成の一例を示すブロック図である。

【図６】直流電源によって動作する従来の電磁ログセン
サの構成の一例を示すブロック図である。

【符号の説明】

２ 励磁信号生成部 ３ 定電流励磁回路 ６ 同期整流回路 ７ 信号処理部 １６ 表示部 ２７ 励磁コイル ２８ 電極 ３２ 単安定トリガ回路 ３５ バッファ ３７ 発振回路 Ｒ2、Ｒ3、Ｒ4 抵抗 Ｃ2 コンデンサ

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (58)調査した分野(Int.Cl.⁷，ＤＢ名) G01P 5/00 G01P 5/08

Claims (2)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 水中に磁界を発生させるコイルと、 交流電源が入力された場合に該交流電源から前記コイル
   を励磁する第１の励磁信号を生成する励磁信号生成手段
   と、 前記コイルを励磁する第２の励磁信号を発振する励磁信
   号発振手段と、 前記第１の励磁信号を検出する励磁信号検出手段と、 前記励磁信号検出手段の検出結果に基づいて前記励磁信
   号発振手段を制御する発振制御手段と、 前記第１の励磁信号と前記第２の励磁信号の何れかを増
   幅して前記コイルに送出する励磁手段と、 前記水中の磁界中に発生した起電力を検出する電極と、 前記起電力を前記励磁信号に基づいて同期整流する同期
   整流手段と、 前記同期整流手段の出力信号を処理する信号処理手段
   と、 前記信号処理手段の出力信号を表示する表示手段とを具
   備してなり、 前記発振制御手段は、前記励磁信号検出手段によって前
   記第１の励磁信号が検出されない場合に前記励磁信号発
   振手段に前記第２の励磁信号を発振させることを特徴と
   する電磁ログセンサ。
2. 【請求項２】 前記励磁信号検出手段は、 前記第１の励磁信号を積分する信号積分手段からなり、 前記発振制御手段は、 基準電圧を生成する基準電圧生成手段と、 前記基準電圧と前記積分手段の出力電圧とを比較する電
   圧比較手段とからなり、 前記信号積分手段の出力が前記基準電圧を下回る場合に
   前記励磁信号発振手段に前記第２の励磁信号を発振させ
   るように制御することを特徴とする請求項１に記載の電
   磁ログセンサ。