JPH0129408B2 - - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 本発明はループコイルを用いた列車検知器等の
センサの動作点を自動的に設定する方法に関し、
特に検知信号がないときに動作点を環境の変化に
合せて自動補正し、検知信号があるときには検知
信号により前記自動補正を禁止する補正器を用い
たセンサにおける定数設定方法に関する。

センサにおいては、検知対象物の物理的変化
（物理量の変化）を電気信号の変化、たとえば周
波数、電圧、位相等の変化で、ここでは考えやす
い電圧の変化として抽出するとき、物理量の変化
のないときの設定（電圧）値（動作点）が使用す
る環境の変化に伴つて変動（以下、ドリフトとい
う）し、このドリフトは検知時の信号の変化より
も大きい場合がある。また、センサでは一般にド
リフトはその発生が緩やかに起るのに対し、信号
の変化はドリフトに比べて速いから、このような
時間軸上の差を利用して、前記動作点の緩やかな
変化は自動的に始めの動作点に戻す定値制御を行
い、動作点の速い変化はレベル検知器等の検知出
力として出力する。

第１図は上述した補正動作の説明図であり、同
図において、１はセンサにおけるトランスデユー
サの出力（物理量→電気信号の変換出力）ｅの入
力端子、２はレベル検定器、３は遅延用タイマ、
４は補正器、５は検知信号の出力端子、６はセン
サの設定電圧値（動作点電圧）e₀対して基準値e_s
を与える入力端子、７は入力信号ｅに対してセン
サにおける一定の動作点電圧e₀を与える電気定数
設定部８は、動作点電圧e₀と基準値e_sを比較する
コンパレータで、ここではセンサとしての設定電
圧値（動作点電圧）e₀は入力信号ｅと定数設定の
結果発生する定数設定部の出力εとの差出力とし
て与えられる。レベル検定器２への動作点電圧e₀
が基準値e_sからΔe₀だけ変化すると、この変化
Δe₀がタイマ３における遅延時間Ｔ以上続くと、
時間Ｔ後に補正器４が動作を開始する。補正器は
ゆつくりと定数設定部の電気定数を補正して、出
力に補正値e′を生じ同時に動作点電圧e₀を−Δe₀
だけ補正し、もとの動作点電圧e₀＝e_sに戻す
（Δe₀の変化がタイマ３と補正器４による補正の
遅れＴとτよりも十分緩やかであれば、動作点電
圧e₀には事実上変化を生じない）。これに対し、
Δe₀の変化がタイマ３及び補正器４にする補正の
遅れＴとτよりも速いと、補正が間に合わず、動
作点電圧e₀に変化Δe′、Δe′＜Δe₀が生じて、この
変化Δe′がレベル検定器２におけるレベルの検定
値（スレツシヨールドレベル）以上になつたこと
によりレベル検定器２から検知信号を出力する。

第１図は、センサとしての動作点電圧e₀がe₀＝
ｅ−εとして、すなわち任意の入力信号の値ｅに
対して定数設定部の出力εが応じて基準値e₀＝e_s
を遅れて保持する定値制御の動作を行う構成であ
る。したがつて、第１図の装置では、動作点電圧
の変化Δe₀が速い場合もやがて変化Δe₀が補正さ
れて初期の設定電圧値すなわち動作点電圧e₀＝e_s
に戻つてしまう。このため、動作点電圧の速い変
化に対してレベル検定器の出力を生じた場合、す
なわち、センサとしての検知出力を生じた場合補
正動作を禁止するように構成する。一方、検知出
力で補正動作の禁止を行えば特定の時間で変化す
る（変化の大きな）動作点電圧e₀に対して補正禁
止領域の電圧値を与えることになり、電源投入
時、あるいはセンサの運転開始時点に入力信号ｅ
に対して動作点電圧e₀（＝e_s）を生ずる初期の定
数設定を行い設定出力ε＝e_i（＝e_s−ｅ）を与えな
ければならないことになる（電源投入時あるいは
運転開始時、入力信号ｅに対する定数設定部の出
力εはいかなる値を出力するか定まらず、このｅ
−εの変化は急激である）。

また、動作点電圧の緩慢な変動に対する定数設
定部の出力すなわち補正値e′は、補正時だけ発生
したのでは正しい動作点電圧e₀＝e_sを継続して維
持することができないから、常にそのときの正し
い設定定数として初期設定点との差を定数設定部
の記憶手段に更新しつゝ記憶しておくことが本質
的に必要である。同時にかりに装置に停電があつ
て、停電回復後の動作点電圧e₀の回復を考える
と、この補正値e′ならびに初期設定値e_iを定数設
定部が停電中記憶しておれば、前述の初期設定に
相当する再設定を行う必要がなくなる。

しかし、従来のこの種のセンサは、補正量を定
数設定部のカウンタ回路等揮発性のメモリに記憶
しているため、停電等により断電すると、記憶し
た補正量が消滅し、電源復帰時に動作点を正しく
設定することができない。すなわち、第１図の装
置において、検知信号を出力しないときの動作点
電圧は、入力信号ｅから、定数設定部における初
期設定値e_iとドリフトに対する補正量e′との和を
引いたものであり、かりに定数設定部の初期設定
値が断電に無関係に固定されていても断電により
補正量e′が消滅すると、補正量e′が零になつて運
転開始時の動作点電圧e₀が再生されるだけで断電
直前の動作点電圧には設定することができない。

このような欠点を除去するには、不揮発性の記
憶手段を用いればよいが、このようにすると装置
が複雑化し、高価になつてしまう。

本発明は、揮発性メモリを用いた定数設定部で
あつても、電源復帰後に動作点電圧を正しい値e₀
＝e_sに設定することができる定数設定方法を提供
することを目的とする。

上記目的は、本発明によれば、センサの運転開
始時あるいは断電後の電源の復帰時に補正器にお
ける動作点の補正禁止を一定時間中断することに
より達成される。

このようにすれば、電源の復帰時に動作点が初
期設定値に戻つていても、補正器が動作して動作
点を正しい値に補正し、その結果、揮発性の記憶
手段を用いた補正器であつても、電源の復帰時に
動作点が正しい値に自動的に補正される。

以下、図面に示す実施例に基いて本発明を説明
する。

第２図において、１１は直流電圧で与えられる
電気信号の入力端子、１２はウインドウコンパレ
ータ、１３は定数設定部を含む補正器、１４は補
正禁止中断用のスイツチ、１５は論理回路用直流
電源の正側端子、１６は出力端子、１７は定数設
定部の抵抗３０₁〜３０_oとで入力を分圧する分圧
用の抵抗、２２，２３はタイマ、２０，２１はレ
ベル検定器を構成するコンパレータである。

ウインドウコンパレータ１２は、上下のスレツ
シヨールドレベルにより定められたe₀±e_wの窓を
有し、入力信号のレベルが前記窓内のときだけ発
振し、窓外のとき出力が無信号になる。このよう
なウインドウコンパレータ１２は、実開昭57−
4764号公報等に開示され、周知であるのでその詳
細な説明は省略する。

補正器１３は、アンド回路２４，２５及びクロ
ツク信号の発振器２６，２７を２組有していると
ともに、定数設定部として可逆カウンタ２８、ス
イツチ回路２９及び抵抗値が異なる分圧用の複数
の抵抗３０₁，３０₂，３０₃…３０_oを有してい
る。

基準電圧e_sを有しコンパレータを構成するレベ
ル検定器２０，２１には、ウインドウコンパレー
タ１２への入力信号が入力しており、レベル検定
器２０は入力信号のレベルが基準電圧e_sより＋e₁
以上の間次段のタイマ２２に動作指令信号を出力
し、レベル検定器２１は入力信号のレベルが基準
電圧e_sより−e₂以下の間次段のタイマ２３に動作
指令信号を出力する。

各タイマ２２，２３は、動作指令信号が入力す
ると、タイマ２２はT₁経過後から、タイマ２３
はT₂経過後からアンド回路２４，２５に論理値
“Ｈ”の信号を前記動作指令信号が消滅するまで
各々供給する。

各アンド回路２４，２５には、タイマ２２，２
３の出力信号の他に発振器２６，２７からクロツ
ク信号が入力しているとともにウインドウコンパ
レータ１２の出力信号が入力しており、ウインド
ウコンパレータ１２及びタイマ２２，２３からの
入力信号が論理値“Ｈ”の間開放して発振器２
６，２７からのクロツク信号を可逆カウンタ２８
に出力する。アンド回路２４，２５のウインドウ
コンパレータ１２からの入力端子はスイツチ１４
を介して論理回路用直流電源の正側端子１５にも
接続されている。スイツチ１４は常時は開路され
ている。

可逆カウンタ２８は、クロツク信号がアンド回
路２４から入力するとカウントアツプし、アンド
回路２５から入力するとカウントダウンする。こ
の可逆カウンタ２８の計数値はスイツチ回路２９
において抵抗３０₁，３０₂…３０_oの一つ又は複
数を選択する信号として用いられる。

この装置において、動作点の初期設定電圧e₀
は、カウンタ２８のリセツト状態、すなわちカウ
ンタ２８の計数値を基にスイツチ回路２９で選択
された抵抗３０₁，３０₂…３０_oと、抵抗１７の
分圧比で決定（固定）されており、動作点電圧e₀
は、初期設定電圧としてウインドウコンパレータ
１２の窓内のレベルに設定されている。従つてウ
インドウコンパレータ１２は常時発振して高レベ
ルの論理値“Ｈ”を出力しており、動作点電圧e₀
が変化して入力信号のレベルが窓外になると零レ
ベルの論理値“Ｌ”の検知信号を出力する。

ウインドウコンパレータ１２が論理値“Ｌ”の
検知信号を出力している間は、アンド回路２４，
２５が閉じられているから、発振器２６，２７か
らのクロツク信号がカウンタ２８に入力すること
を禁止され、補正が禁止される。

ウインドウコンパレータ１２が論理値“Ｈ”の
信号を出力している状態で動作点電圧e₀が変化
し、その変化量が＋e₁、e₁＜e_w以上になると、レ
ベル検定器２０が動作指令信号を出力し、その変
化が時間T₁以上続くと時間T₁経過後にタイマ２
４が論理値“Ｈ”の信号を出力するから、アンド
回路２４が開放されて、クロツク信号がカウンタ
２８に入力し、それによつてカウンタ２８がカウ
ントアツプして、スイツチ回路２９により抵抗３
０₁，３０₂…３０_oが順次選択され、その結果動
作点電圧が段階的に補正される。この補正は、動
作点電圧が e₀≒（e₀＋e₁）−e₁ …(1) になるまで行われ、動作点が１式を充足する値に
補正されると、レベル検定器２０が動作指令信号
を出力しなくなり、補正動作が終了する。

ウインドウコンパレータ１２が論理値“Ｈ”の
信号を出力している状態で動作点が−e₂（e₂＜e_w）
以上に変化すると、レベル検定器２１が動作指令
信号をタイマ２３に出力し、その変化が時間T₂
以上継続すると、時間T₂後にタイマ２３が論理
値“Ｈ”の信号を出力するから、アンド回路２５
が開放されてクロツク信号がカウンタ２８に入力
し、それによつてカウンタ２８がカウントダウン
してスイツチ回路２９により抵抗３０₁，３０₂…
３０_oが前述とは逆に選択され、その結果動作点
が段階的に補正される。この補正は、動作点電圧
が e₀≒（e₀−e₂）＋e₂ …(2) になるまで行われ、動作点電圧が２式を充足する
値になると、レベル検定器２１が動作指令信号を
出力しなくなり、補正動作が終了する。

ウインドウコンパレータ１２が論理値“Ｈ”の
信号を出力している状態で動作点がタイマ２２，
２３と補正器１３の応答速度（T₁＋τ₁）又は
（T₂＋τ₂）より短い時間内でウインドウコンパレ
ータ１２の窓外にまで変化すると、ウインドウコ
ンパレータ１２が低レベルの検知信号を出力し、
それによつてアンド回路２４，２５が閉じて補正
が禁止される。

スイツチ回路２９による選択速度は、発振器２
６，２７の発振周波数により決定され、発振周波
数は互に異る。各発振器２６，２７は、信頼性の
面からは一つのクロツク信号を分周して２種類の
クロツク信号を発生する構成にするよりも互に独
立させることが望ましい。すなわち、分周期が誤
つてクロツク信号を高速で出力すると補正の速度
が速くなり、動作点電圧の速い変化をも補正して
しまう危険が生ずるからで、発振そのものが低い
周波数であればその心配がない。

上述の装置は、停電等により断電すると、カウ
ンタ２８の計数値すなわち補正値が消滅し、電源
が復帰したときにカウンタ２８がリセツトされた
状態になり、その結果動作点がウインドウコンパ
レータ１２の窓外になり、ウインドウコンパレー
タ１２が低レベルの検知信号を出力し、補正が禁
止された状態になる。このときは動作点電圧が基
準値e_sから変化していて、レベル検定器２０又は
２１が補正の動作指令信号を出力するが、アンド
回路２４，２５が閉じて補正を禁止されているか
ら、電源の復旧時にはスイツチ１４を一定時間閉
路して補正の禁止を一定時間中断する。このよう
にすれば、アンド回路２４又は２５が開放されて
クロツク信号がカウンタ２８に入力して補正が行
われ、動作点電圧が１式又は２式を充足したとき
に補正が終了して動作点電圧が正しい値詳しくは
e₀＋e₁＞e₀＞e₀−e₂の範囲に設定される。

なお、検知すべき信号（動作点電圧e₀の変化）
が正または負の一方であればウインドウコンパレ
ータ１２の代りに、シユミツト回路を用いてもよ
い。

次に、電源の復旧を検知して第２図における補
正の禁止を一定時間中断するためのスイツチ１４
を一定時間閉路するための制御回路の一実施例を
第３図を参照して説明する。

同図において、４０は抵抗、４１，４２はコン
デンサ、４３はダイオード、４４は論理回路、４
５はリレーであり、スイツチ１４はリレー４５の
動作接点である。論理回路４４は、非対称誤りの
特性を有する論理回路であり、閾値論理演算発振
回路とその出力を整流して正又は負（＋Ｖ又は−
Ｖ）の信号を出力する整流回路とを用いてフエー
ルセーフの２値論理積演算回路に作られている。
このような論理回路には、各入力信号が＋Ｖのと
きに発振して＋Ｖ又は−Ｖの信号を出力する論理
Ａ回路と、各入力信号が−Ｖのときに発振して＋
Ｖ又は−Ｖの信号を出力する論理Ｂ回路と、入力
信号の一方が＋Ｖ、他方が−Ｖのときに発振して
＋Ｖ又は−Ｖの信号を出力する論理AB回路とが
あり、たとえば特公昭45−29054号公報、特公昭
48−30777号公報、特公昭51−38211号公報、日本
信号技報（Vol.2、No.3.1978年発行）等に記載さ
れている。また、この種の論理回路は、閾値発振
回路と整流回路とを任意に組合せることにより、
アンド回路、ナンド回路、インバータ回路の各種
の論理回路を構成することができ、出力信号は直
流的な正負のパルス信号（＋Ｖ、−Ｖ）と故障信
号零とで与えられ、一般的には出力信号の＋Ｖ、
−Ｖを２値情報の“１”、“０”に対応させて使用
される。

論理回路４４としては、論理Ａ回路、論理Ｂ回
路及び論理AB回路のいずれをも用いることがで
きるし、これらを組合せて使用することもできる
が図示の例では論理Ａ回路を用いている。

ダイオード４３の正側端子は論理回路用直流電
源の正側端子４６に接続されて論理回路４４の入
力側を電源電圧にクランプしている。

この制御回路は、電源が投入されると、論理回
路４４が発振可能な状態になり、コンデンサ４１
の端子間電圧が抵抗４０とコンデンサ４１による
時定数分だけ遅れて立上り、コンデンサ４１の正
側電圧がコンデンサ４２を交流的に経由して論理
回路４４に入力する。この結果、論理回路４４
は、論理回路自体の入力抵抗とコンデンサ４２の
時定数で定まる時間の間発振してリレー４５を励
磁し、その間第２図のスイツチ１４が閉路して補
正の禁止を中断する。

第３図の制御回路は、抵抗４０、コンデンサ４
２及びダイオード４３のいずれか断線したとき、
またはコンデンサ４１が短絡したときは、いずれ
も入力信号が論理回路４４に入力しないから論理
回路４４が発振せず、またコンデンサ４２が短絡
すると論理回路４４への入力信号のレベルが低い
から論理回路４４が発振せず、従つて非対称誤り
になつており、その結果、回路部品が故障すると
リレー４５が励磁されず、補正の禁止を中断する
ことがない。すなわち第３図の実施例は回路故障
によつて誤つて補正の禁止を開放することのない
停電復帰信号発生回路となる。

上述の実施例は、定値制御を含むセンサの一例
として、たとえば本出願人の１人と同一人による
出願・特公昭44−19740号で示される被検知物体
による相互インダクタンスの変化が出力電圧の上
昇となつて表われるセンサであるが、第４図に示
す検出ヘツドを用いたセンサにも適用することが
できる。

すなわち第４図の装置は、コイル５１をトラン
スデユーサとして使用してコイル５１、コンデン
サ５２₁，５２₂，…５２_o及び増幅器５３で発振
器５０を構成し、コイル５１のインダクタンスの
変化すなわち増幅器５３の出力信号の変化を変換
器５４により周波数−直流電圧変換してその出力
を第２図の端子１１の入力とし、さらに第２図の
スイツチ回路２９で入力信号を切り替える代りに
スイツチ回路５５によりコンデンサ５２₁，５２₂
…５２_oを順次選択して発振器５０の出力周波数
を順次切換えるように構成されている。

以上のように本発明は、電源の復帰時に補正器
による動作点の補正の禁止を一定時間中断するか
ら、電源の復帰時に動作点が初期設定値に戻つて
いても補正器が動作して動作点を正しい値に補正
し、従つて揮発性の記憶手段を用いた補正器であ
つても電源の復帰時に動作点を正しい値に自動的
に設定することができる。

【図面の簡単な説明】

第１図は動作点の補正方法の説明図、第２図は
本発明を実施するための装置の電気回路の一例を
示すブロツク図、第３図はスイツチ制御回路の一
実施例図、第４図はセンサの信号発生回路部分の
一実施例図である。 １１：信号の入力端子、１２：ウインドウコン
パレータ、１３：補正器、１４：スイツチ、１
５：論理回路用直流電源の正側端子。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. １ 検知信号が出力されないときは動作点を環境
   の変化に合せて自動補正し、検知信号が出力され
   ているときは前記検知信号によつて前記補正を禁
   止する補正器を用いたセンサにおいて、電源復帰
   時に前記補正器による動作点の補正の禁止を一定
   時間中断することを特徴とするセンサの定数自動
   設定方法。