JPS5948614A - センサの定数設定方法 - 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】 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（１）　　　　　　　　　　　＋＋ 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）な電気信号の変化、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って変動（以下、ド
リフトという）シ、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（２） 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（動作点宵、圧）　
ｅＯＦ対して基準値ｅｓヲ与える入力端子、７は入力Ｍ
　９　ｅに対してセンサにおける一定の動作点電圧ｅ６
を与える電気定数設定部８は、動作点電圧ｅ０と基準値
ｅｓヲ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）ｅｏは入力信号ｅと定数設
定の結果発生する定数設・穴部の出力Ｃ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ｅｏが基
準値ｅｇ　　からΔｅｏだげ変化すると、この変化Δｅ
０がタイマ３における遅延時間１以上続くと、時間Ｔ後
に補正器４が動作を開始する。補正器はゆっくりと定数
設定部の電気定数を補正して、出力に補正値の変化がタ
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ｅ、には事実上変化を生じな
い）。これに対し、Δｅｅの変化がタイマ３及び補正器
４による補正の遅れ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パ・がレベル検定器２におけるレベル
の検定値（スレッショールドレベル）以上になったこと
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ｅ６＝ｅ−
ｇ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＝ｅｓ　　を遅れて
保持する　定値制御の動作な行う構成である。したがっ
て、第１図の装置では、動作点電圧の変化Δｅｏが速い
場合もやがて変化Δｅ０が補正さ牡て初期の設定電圧値
すなわち動作点電圧４９ｏｚ＝　ｅＨに戻ってしまう。

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ｅｏ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ｅｏ（＝ｅｓ）を生ずる初期の定数設定を行い設定
出力ε＝ｅム（＝ｅｓ　−８）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ｅＫ対する定数設定部の出力ｇ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ｅｔ’４補正時だけ発生したのでは正
しい動作点電圧ｅｏ＝ｅ６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っ〜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って、停電回後後の動作点
＊、圧ｅｏの回復を考えると、この補正値ｅならびに初
期設定値ｅ！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な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七、り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。

丁なわち、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ｅ１　　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、かりに定数収穴部の初期設
定値が断電に無関係に固定されていても断電によりて運
転開始時の動作点電圧ｅｏが長生されるだけで断電直前
の動作点［［Ｋ＆’！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ｎばよいが、このようＫすると装置が複雑化し、高
価になってしまう。

本発明は、揮発性メモリを用いた定数設定部であっても
、電源復帰後に動作点電圧を正しい値ｅｏ＝ｅＢ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
に戻っていても、補正器が動作して動作点火圧しい値に
補正し、その結果、揮発性の記憶手段を用いた補正器で
あっても、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牡る電気信号
の入力端子、１２はウィ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ッ
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３０．〜３０ｎ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アル。

ウィンドウコンパレータ１２は、上下のスレッショール
ドレベルにより定められたｅｏ＋ａｗの窓を有し、入力
信号のレベルが前記窓内のと針だけ発振し、窓外のとき
出力が無信号になる。このようなウィンドウコンパレー
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（９） クロック信号の発振器２６．２７ｇ２組有しているとと
もに、定数設定部として可逆カウンタ２Ｂ、スイッチ回
路２９及び抵抗値が異なる分圧用の複数の抵抗３０＋　
−３０ｇ　−３０ｍ・・・３０ｎ　　を有している。

基準電圧ｅ８　を有しコンパレータを構成するレベル検
定器２０．２１には、ウィ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ｅｇより＋ｅ、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ｅｓ　　より−ｅ、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ＴＩ経過後から、タイマ２３はＴ、経過後か
らアンド回路２４．２５（１０） 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゜２３の出力
信号の他に発振器２６．２７からクロック信号が入力し
ているとともにウィンドウコンパレータ１２の出力信号
が入力しており、ウィ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２６．２７からのクロック信号を可逆カウン
タ２８に出力する。アンド回路２４．２５のウィンドウ
コンパレータ１２からの入力端子はスイッチ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。スイッチ１４は常時は開路されている。

可逆カウンタ２８は、クロッ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２Ｂの
計数値はスイッチ回路２９において抵抗３０ｔ　−３０
ｍ　ｓ・・３０ｎ　　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ｅｏ　　は、
カウンタ２８のリセット状態、丁なわちカウンタ２８の
計数値を基にスイッチ回路２９で選択された抵抗３Ｌ−
３０ｔ・・・３０ｎ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
ウィ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。従ってウィ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ｅｏ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。

ウィ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からのクロック信号が
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。

ウィ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毘が変化し、その変化量が＋ｅｌ
　、　ｅＢ　（６ｗ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
時間り経過後にタイマ２４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、クロック信
号がカウンタ２Ｂに入力し、それによってカウンタ２８
がカウントアツプして、スイッチ回路２９により抵抗３
０ｔ　、３０．φ・・３０ｎ　　が順次選択され、その
結果動作点電圧（１５） が段階的に補正される。この補正は、動作点電圧が ｅＢ　＊　（ｅＢ　＋　ｅｌ）　−ｅｔ　　・・・・・
・（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。

ウィ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−ｅ、。

（ｅａ＜ｅｗ）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Ｔ
１以上継続すると、時間Ｔ。

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が開放されてクロック信号がカウンタ２
８に入力し、それによってカウンタ２Ｂがカウントダウ
ンしてスイッチ回路２９により抵抗３ｏ、、３０．・・
・３０ｎ　が（１４） 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、動作点型１圧が ｅｏ中（ｅｏ　−ａｔ　）十へ　　・・・・・・（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。

ウィ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１
３の応答速度（Ｔ、＋τρ又は（Ｔｔ＋τ３）より短い
時間内でウィンドウコンパレータ１２の窓外Ｋまで変化
すると、ウィンドウコンパレータ１２が低レベルの検知
信号を出力し、それによってアンド回路２４゜２５が閉
じて補正が禁止される。

スイッチ回路２９による選択速度は、発振器２６．２７
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
ック信号を分周して２種類のりｐツク信号を発生ずる構
成にするよりも互に独立させることが望ましい。１−な
わち、分周期が誤ってクロッ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ｔ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がリセットされた状態Ｋ　１！、す、そ
の結果動作点がウィンドウコンパレータ１２の窓外にな
り、ウィ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ｅ８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ッチ１４を一定時開閉路して補正
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
てクロック信号がカウンタ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
了して動作なお、検知すべき信号（動作点電圧ｅｅの変
化）が正または負の一方であ牡ばウィンドウコンパレー
タ１２の代りに、シュミッ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ッチ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、４５はリレーであ
り、スイッチ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−■）の信号を出力する整流回路とを用いて
フェールセーフの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＋■のときに発
振して＋■又は−Ｍの信号を出力する論理号の一方が＋
■、他方が−Ｖのときに発振して＋■又は−■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４８−５０７７７号公報、特
公昭５１−５８２１１号公報、日本信号枝軸（ＶＯｌ、
　２．ＮＯ５、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
を任意に組合せるととＫ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）と故障信号零とで与えられ、一般的には出力信号
の＋Ｖ、−Ｖｖ２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８回路及び論
理ＡＨ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
回路な用いている。

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４４０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図のスイッチ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４２及びダ
イオード４３のいずれが断線しく１９　） 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、従って非対称誤りになっており、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６図の実施例は回路故障によって誤って補正
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・持分′・
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って表わ
れるセンサであるが、第４図に示す検出ヘッド（２１） （２０） 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５２．．５２
．　：・・５２ｎ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粉ち増幅器５
３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図のスイッチ回路２９で入力信号を切り替える
代りにスイッチ回路５５によりコンデンサ５２．．５２
ｍ・・・５２ｎ　　ｋ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っていても補正器が動作し
て動作点（２２） を正しい値に補正し、従って揮発性の記憶手段を用いた
補正器であっ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ック図
、第３図はスイッ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：ウィンドウコンパレータ
、１３：補正器、１４＝スイツチ、１５：論理回路用直
流電源の正側端子。 特許出願人　日本国有鉄道 同　　上　　　日本信号株式会社 （２５） 第１図 第４図 ０

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っ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
   センナの定数自動設定方法。