JPH03239987A - ループ式金属物検出装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】

【１＃業上の利用分野】 本発明は、踏切障害物検知などに用いられるループ式金
属物検出装置に関する。

【従来技術とその欠点】

ループ式金属物検出装置は、通路にループを埋設して置
き、そのループの上に金属物が接近するときにループコ
イルのインダクタンスが微小変化する現象を利用して、
通路上の金属物を検知する装！であり、通路に埋設され
たループと障害物検出器とから構成され、踏切障害物検
知などに用いられている。 第４図に、従来のループ式金属物検出装置の検出器のブ
ロック図を示す。高周波ブリッジ回路４１の一辺に前記
ループコイル４１１を結合し、これと並列にコンデンサ
４１２を接続して共振点付近に設定することにより、高
感度のブリッジを得ており、発振器４２がらＡＣアング
４３を介して一定周波数をブリッジ回路４１に与えてい
る。そして、ループ４１１上に自動車などが存在しない
ときにブリッジ回路が不平衡となるように抵抗とコンデ
ンサ容量を設定しておくと、ブリッジ回路４１からの出
力が、帯域フィルタ４４、ＡＣアンプ４５及びＨＡ器４
６を経て、ＤＣアンプ４７の出力がＤＣシュミット４８
に与えられ、その出力がＤＣアンプ４つで直流増幅され
て検知リレー４１０を常時動作する。 上記構成により、ルー１４１１上に自動車が来ると、ル
ープ４１１のインダクタンスが減少するため、ブリッジ
回路４１は平衡点に近付き、従って、ＤＣアンプ４７の
出力電圧が下がり、その変化によりＤＣシュミット４８
、ＤＣＣソング９が出力しなくなるため、検知レー４１
０が落下する。これにより、自動車又は金属物の接近を
検知することかできる。 検知リレー４１０の接点４１０ｃは、第５図に示す制御
回路（イ）に挿入されて、検知リレー４１０が落下して
から一定時間（約６秒）の余裕を持たせるための綬放リ
レー５０を動作しており、自動車などの障害物がループ
４１１上に止まって検知リレー４１０が落下し、余裕時
間以上経過すると、緩放リレー５０Ｉ：Ｊ落下して、そ
のリレーの接点５０ｃにより信号制御回路（ロ）を開放
するが、又は特殊信号発光１１５１を動作させて、列車
防護を行うようにしである。 ところで、ループ式の最大の問題は、ブリッジ回路４１
を構成する抵抗、コンデンサ及びルーズの定数が経年変
化、環境変動などにより変化するため、ブリッジの平衡
点が変動して誤検出をすることがあることである。 従来、この問題に対処するには、検出器の前面などにブ
リッジ回路の抵抗調整用ツマミと、コンデンサ共振点調
整用ツマミとを備え、ループ上に自動車が存在しないと
きに検知ツレ−４１０が動作し、自動車が存在するとき
にその検知リレーが落下するように調整作業をしていた
。しがし、このような調整を適正に行うことは非常に困
難であり、調整度合、調整時期などが不的確になり易く
、検出信頼度に問題があった。 発振器とブリッジ回路の結合を用いる代ゎりに、ループ
のインダクタンスとコンデンサの容量で決定する周波数
で発振する発振回路を設け、その周波数を判定周波数と
して、金属物がループ上に近接する場合のインダクタン
スの変化を周波数変化としてとらえて、金属物の接近を
検出するループ式金属物検出装置が提案されているが、
この検出装置においても、発振回路を構成するＬＣ部品
の定数変動による誤検出の可能性があることは、上記ブ
リッジ回路を用いる従来装置と同様である。

【解決しようとする技術課題】

本発明は、上記の点に鑑みてなされたものであり、ルー
プのインダクタンスとコンデンサの容量で決定する周波
数で発振する発振回路を設け、その周波数を判定周波数
とし、その後の発振回路の出力周波数を判定周波数と比
較し、その差周波数が一定の値以上のときに、金属物の
接近を検出するようにしたループ式金属物検出装置にお
いて、発振回路を構成するＬＣ部品、すなわちループ、
コンデンサなどの定数変動による誤検出を防止するには
、金属物検出の間、判定周波数を微量ずつ自動補正する
方法が考えられる。しがし、これにも問題がある。 続いて、上記提案に係るループ式金属物検出装置の検出
原理と、誤検出防止策及びその間組点について説明する
。 第２図は上記提案に係るループ式金属物検出装置を説明
するブロック図である。 同図において、１は例えば路面上に敷設されたループコ
イルであり、このループのインダクタンスＬと、装置内
蔵の容量Ｃのコンデンサ２とで、発振回路３を構成して
いる。 この発振回路３の発振周波数ｆ。は、 となる。 ループコイル１に金属物が近接すると、その金属物に渦
電流が流れ、ループコイルと逆方向の磁力線が生じ、イ
ンダクタンスＬの実質的な減少（ΔＬ）が生じる。この
ときの発振周波数ｆｄは、 となって、発振周波数がｆ。よりもΔｆだけ増大する。 従って、ｆｏを判定周波数とし、Δｆの有無によって、
金属物の有無を検出することができる。 そこで、第２図に示す装置では、発振回路３の後段にセ
ットスイッチ４を介して入力される判定周波数メモリ部
５を設け、この装置使用の当初にスイッチ４を入れて、
自動車がループ上に存在しない時の発振周波数ｆ０を判
定周波数ｆｓとして判定周波数メモリ部５ヘセットする
。 この判定周波数のセット後は、発振回路３の発振周波数
ｆｏを周波数比較部６により判定周波数メモリ部５の内
容（判定周波数ｆｓ）と比較し、その差周波数Δｆを得
て、これを検出有無判定部７に与えて、ここで、予め設
定した判定値ｆｃと比較して大小判定をし、大の時、す
なわち、差周波数Δｆか設定した周波数（例えば判定周
波数の０．１％）以上のときは、検出有無判定部７が金
属物検出出力ｄをＯＮするようにしである。 そして、上記のように、発振回路３を構成するＬＣ部品
の定数変動による誤検出を防止するため、差周波数Δｆ
が正の場合に、その差周波数を０にするように、判定周
波数メモリ部５の内容を補正する方法が考えられる。 すなわち、第３図に示すように、周波数比較部６から出
力される差周波数Δｆが正負いずれであるかを正負判定
部８により判定し、正の場合（ｆｏ＞ｆｓの場合）は、
アンド回路９に出力するにのアンド回路９には、例えば
ＩＨｚの比較的緩慢な補正クロックｃ１と、例えば、０
．０１Ｈｚの補正素層波数ｆａとか常時反復的に入力さ
れている。 こうして、差周波数Δｆが正のときは、補正クロックｃ
ａｌか入力するたびに補正素層波数ｆａがアンド回路９
から出力されて、加算部１０に入力される。 加算部１０には、判定周波数メモリ部５の判定周波数ｆ
ｓが与えられているので、この判定周波数ｆｓに補正素
層波数ｆａが加算され、その和かオア回路１１を経て判
定周波数メモリ部５にセットされる。すなわち、ＬＣ部
品の定数変化又はループ上に自動車が存在して差周波数
Δｆか正のときは、補正クロック入力ごとに補正素周波
数単位で判定周波数ｆｓが補正される。 ループ１上に金属物がない場合は、短時間のうちに発振
周波数で。と判定周波数ｆｓが等しくなり、差周波数Δ
ｆが０になるので、その後は補正が行われない。 これに対して、金属物かループ１上に存在するときは、
発振回路３の発振周波数ｆ。が例えば約５０ＫＨｚで、
金属物がループに近接すると、発振周波数ｆ。か０．２
％程度増大する。すなわち、差周波数Δｆがプラス０．
２％程度となる。判定＠ｆｃを５０Ｈｚ（５０ＫＨｚｘ
０．１％−５０Ｈｚ）とすると、０．１％以上の周波数
増加のとき、検出条件が成立する（検出出力ｄがＯＮと
なる）。 一方、差周波数Δｆは今は正であるから、ＩＨｚの補正
クロックｃ１が入力するたびに０．０ＩＨｚの補正周波
数ずつ判定周波数ｆＳが加算補正されるので、５０００
回（５０００秒）の補正により、判定周波数ｆｓが５０
０５０Ｈｚとなる。すなわち、５０００秒程度で検出条
件が不成立となる（検出出力ｄがＯＦＦとなる）。 このようにして、判定周波数ｆｓを補正する方法を採る
場合は、ループ上に金属物が実際に存在するときも、長
時間存在すると、判定周波数が加算補正されて、例えば
５０００秒後には検出出力ｄかＯＦＦすることとなり、
誤検出を避けることができないという問題かある。 なお、発振周波数ｆ。〉判定周波数ｆｓのときは、上述
のように判定周波数を徐々に補正するが、ｆｏ＜ｆｓの
ときは、正負判定部８の出力かアンド回路１２に入力さ
れるため、発振回路３からの出力周波数ｆ０がアンド回
路１２とオア回路１１を経て判定周波数メモリ部５に与
えられるので、瞬時に補正される。 ｆｏ＜ｆｓのとき瞬時に補正するのは、差周波数Δｆの
負を金属物がループより離れていくことによる変化と考
えることができるからである。 本発明は、上述のように、発振周波数ｆ。 〉判定周波数ｆｓの時、判定周波数を徐々に補正する場
合に、ループ上に金属物が長時間存在するとき、補正さ
れる判定周波数ｆｓが発振周波数ｆ０と等しくなって誤
検出することを防止することを目的とする。

【課題を解決するための手段】

上記の目的を達成するため、本発明では、補正クロツク
を１／′Ｎにする分周部１３を設けるとともに、その分
周部の後段に検出有無判定部からの検出出力の有無（Ｏ
Ｎ又は０ＦＦ）により補正クロック又は１／Ｎに分周さ
れた補正クロックのいずれかをアンド回路９に入力する
選択部１４を設け、前記検出出力かＯＮＩたときは補正
クロックを１　／　Ｎとして前記アンド回路９に入力す
るようにしたものである。

【作用】

差周波数が正のときで、かつ、検出出力がＯＦＦのとき
はアンド回路９には正負判定部８の正判定出力と補正ク
ロｙりが入力したとき、加算部１０に補正素周波数が与
えられ、これに基いて判定周波数が加算補正される。 差周波数が正のときで、かつ、検出出力がＯＮのときは
、アンド回路９には正負判定部の正判定出力と１７７Ｎ
に分周された補正クロツクが入力したとき、補正素周波
数が加算部１０に与えられ、これに基いて判定周波数が
加算補正される。これにより、金属物検出時は、補正動
作か不検出時の１／Ｈに遅らされ、検出出力がＯＦＦに
なるまでの時間がＮ倍延長される。

【実施例】

次に、本発明の一実施例を第１図に基いて説明する。 第１図は、ループコイルのインダクタンスとコンデンサ
を有する発振回路の発振周波数を、イニシャル時に記憶
した判定周波数と比較して、その差周波数が所定の判定
値以下か否かにより金属物を検出するようにしたループ
式金属物検出装置の概略構成を示すブロック図であり、
二点鎖線的以外は、上述した第３図と同一構成であるの
で、対応する構成要素に同一符号を付して説明を省略す
る。二点鎖線内は、本発明の要部となる付加構成である
。 すなわち、補正クロックｃ１は、選択回路１４の第１ア
ンドゲート１４１に与えられるとともに、分周回路１３
に与えられる。そして、分周回路１３で１／Ｎに分周さ
れた補正クロックは、選択回路１４の第２アンドゲート
１４２に入力される。 選択回路１４は、二つのアンドゲート１４１．１４２と
、一つのオアゲート１４３と反転回路１４４とからなり
、第１アンドゲート１４１の他の入力端子には、検出有
無判定部７の検出出力ｄが反転回路１４４で反転入力さ
れ、また、第２アンドゲート１４２の他の入力端子には
検出有無判定部７の検出出力ｄが入力されるようになっ
ている。そして、アンドゲート１４１．１４２の出力は
、オアゲート１４３に入力される。 オアゲート１４３の出力、すなわち、選択回路１４の出
力は、アンド回路９に入力される。 こうして、検出有無判定部７の検出出力ｄがＯＮしてい
ないときは、第１アンドゲート１４１が開放され、第２
アンドゲート１４２は閉じられるので、選択回路１４は
補正クロックｃ１をオアゲート１４３を経てアンド回路
９に入力する。従って、差周波数Δｆか正であるときは
、アンド回路９が例えばＩＨｚの補正クロックｃ１を入
力するたびに補正素周波数ｆａを加算部１０に与えるの
で、判定周波数メモリ部５の判定周波数ｆｓは補正素周
波数（例えば、０．０１Ｈｚ＞ずつ加算補正される。 これに対して、検出有無判定部７が検出出力ｄをＯＮし
ている時は、第１アンドゲート１４１は閉じられ、第２
アンドゲート１４２が開放されるので、分周回路１３か
らの分周された補正クロフクが選択回路１４によりアン
ド回路９に与えられる。 従って、今は、差周波数Δｆは正であって、正負判定部
８はアンド回路９に出力しているので、アンド回路９は
補正クロックＣＩの１／Ｎの補正クロックが入力するた
びに補正素周波数ｆａを加算部１０に与える。 こうして、検出出力ｄ　ｔｆｉＯＮの時は、判定周波数
の補正動作が検出出力ｄがＯＦＦのときのＮ倍遅らされ
る。従って、金属物が存在するときは、検出出力かＯＦ
Ｆになるまでの時間が延長されることとなり、それだけ
誤検出が減少する。 ルーズ上の金属物が存在しなくなった場合は、差周波数
Δｆが負となり、正負判定部８の出力に基いてアンド回
路１２が減少した発振周波数ｆＯを瞬時に判定周波数メ
モリ部５にセットする点は、第３図のものと同一である
。従って、一つの金属物がループから離れた直後に他の
金属物が接近した場合にも、確実にこれを検出すること
ができる。 【発明の効果］ 上述のように、本発明に係るループ式金属物検出装置に
おいては、環境変動などによるループのインダクタンス
、コンデンサの容量の変化を原因として発振回路の発振
周波数が増加する方向に変動した場合は、判定周波数を
等しくなるように徐々に判定周波数を補正するので、上
記インダクタンス、容量の変化による誤検出を防止でき
る。 また、上記補正のみでは、金属物のループ接近により発
振周波数が増加して判定周波数との差が判定値以上にな
って金属物を検出しても、その金属物が長時間ループ上
に存在するときは、上記補正の累積により判定周波数が
金属物検出周波数に追従して、ついには検出出力がＯＦ
Ｆするに至るが、本発明では、金属物検出時には、その
後の補正動作の速度を１／Ｎにするので、Ｎ倍の長時間
における金属物の検出が可能である。 従って、誤検出を著しく少なくすることができる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の一実施例のブロック図、第２図はルー
プ式金属物検出装置の検出原理を説明するブロック図、
第３図は第２図のらのに判定周波数の補正手段を付加し
た構成を示すブロック図である。 第４図はブリッジ回路を用いる従来のループ式金属物検
出装置の構成を示すブロック図、第５図は同装置の制御
回路図である。 １・・・ループコイル、 ２・・・コンデンサ、 ３・・・発振回路、 ５・・・判定周波数メモリ部、 ６・・・周波数比較部、 ７・・・検出有無判定部、 ８・・・正負判定部、 ９・・・アンド回路、 １０・・・加算部、 １２・・・アンド回路、 １３・・・分周回路、 １４・・・選択部。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 金属物が通過する路面等に敷設されるルー プのインダクタンスとコンデンサの容量で決定する周波
   数で発振する発振回路と、その発振回路の発振周波数を
   判定周波数としてセットされる判定周波数メモリ部と、
   前記発振回路の発振周波数と前記判定周波数メモリ部の
   判定周波数とを比較し、差周波数を得る周波数比較部と
   、前記差周波数を与えられ、その差周波数が判定値以上
   か否かにより金属物の有無を検出する検出有無判定部と
   、前記周波数比較部の出力する差周波数の正負を判定す
   る正負判定部と、この正負判定部の正判定出力と補正ク
   ロックとを同時に入力したとき補正素周波数を出力する
   第１のアンド回路と、この第１のアンド回路から入力す
   る補正素周波数を前記判定周波数メモリ部からの判定周
   波数に加算して前記判定周波数メモリ部にセットする加
   算部と、前記正負判定部の負判定出力を入力したとき、
   前記発振回路の出力する発振周波数を前記判定周波数メ
   モリ部にセットする第２のアンド回路と、を有するルー
   プ式金属物検出装置において、 （イ）前記補正クロックを与えられて、これをＮ分の一
   に分周する分周部と、 （ロ）前記検出有無判定部の検出出力がＯＦＦの時は前
   記補正クロックを前記第１のアンド回路に出力し、前記
   検出出力がＯＮのときは前記分周部により分周された補
   正クロックを前記第１のアンド回路に出力する選択部と
   、 を備えたことを特徴とするループ式金属物検出装置。