| 【発明の名称】 |
回転体の回転速度の検知回路 |
| 【発明者】 |
【氏名】山村 正順
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| 【要約】 |
【課題】列車の速度検知で正確な速度検知をする。歯車の回転によって回転速度を検知するとき、歯の位置の誤差による回転速度の変動誤差を防ぎ、すべり検知の誤動作を防ぐ。
【解決手段】図１の１の歯数ｎの歯車を２の歯数検知回路で検知し３のパルス出力回路でパルスに整形し出力する。これを図５のｎ進カウンタに入力し、正確な回転周期Ｔ（キャリー）を出力し、１０でＴを整数倍しＴ′にする。Ｔ′の間のクロック数Ａを１２のクロックのカウンタ回路で数える。１３の速度計算回路で速度Ｖ＝Ｋ／Ａ（Ｋは定数）を求める。この速度より１０の整数倍率を変更し、測定目的に合ったＴ′に変更する。 |
【特許請求の範囲】
【請求項１】回転体が回転するときに回転体にある一周でｎの印を検知する回路、又は、回転体が回転するときに一周でｎの信号を発生し、この信号を検知する回路と、この検知回路の出力にカウンタ回路をつけ、印の数や信号の数を数え、カウンタ回路がｎの整数倍（１，２，３，…）のカウント数に達する周期より、回転体の回転速度を求めることを特徴とする回転体の回転速度の検知回路。
【請求項２】請求項１記載で、カウンタ回路がｎの整数倍（１，２，３，…）のカウント数に達する別々の周期より、回転体の回転速度を求めることを特徴とする回転体の回転速度の検知回路。
【請求項３】列車の車軸に付いた歯数ｎの歯車に歯数ｍの歯車が付き、この歯数ｍの歯車に歯の回転で歯数を検知する回路があるとき、この検知回路の出力にカウンタを付け歯の数を数え、カウンタ回路がｎとｍの最小公倍数の整数倍(１，２，３，…)のカウント数に達する周期より、回転体の回転速度を求める回路と同様に歯車が３，４，…個となった時はそれぞれの歯数の最小公倍数の整数倍のカウント数に達する周期とすることを特徴とする回転体の回転速度の検知回路。
【請求項４】請求項３記載でカウンタ回転がｎとｍの最小公倍数の整数倍(１，２，３，…)のカウント数に達する別々の周期より、回転体の回転速度を求める回路と同様に歯車が３，４，…個となった時は、それぞれの歯数の最小公倍数の整数倍のカウント数に達する周期より、回転体の回転速度を求める検知回路。
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【発明の詳細な説明】【０００１】
【発明の属する技術分野】列車の車輪の歯車の歯の回転より速度パルスを検知して速度検知したり、或いは回転体に開けた穴に光を通して光の信号より速度検知したり、列車の速度発電器で速度検知回転する回転等の検知回路に関する。
【０００２】
【従来の技術】従来は、列車の車輪の歯の回転より速度検知する場合は、１ヶ１ヶの歯によるパルス周期より又は数個の歯によるパルス周期より速度を検知していた。又、回転体に開けた穴に光を通して光の信号より速度検知する場合は１ヶ１ヶの光によるパルス周期より又は数個の光によるパルス周期より速度を検知していた。そして、列車の速度発電器より速度検知する場合は１回転でｎのパルスを発生するとき、１ヶ１ヶのパルス周期より又は数個のパルス周期より速度を検知していた。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】請求項１の問題点について、回転体にある一周でｎの印を検知する回路で回転速度を検出するために、ある１つの印と次の印を検知した時間差Δｔの測定をする。このとき、回転体にあるこの２つの印の位置が正確に一周をｎ等分した位置よりずれ、誤差があるとする。この誤差により、回転速度の検出に誤差が生ずるので、印の位置の誤差による回転速度の検出の誤差を防ぐことを目的とする。
【０００４】請求項２の問題点について、回転体の回転速度が遅いときは、あるカウント数に達する周期が長くなり、測定に時間がかかる。逆に回転体の回転速度が早いときは、あるカウント数に達する周期が短くなり、短時間での測定のため測定精度が悪くなるので、回転体の回転速度の遅い，早いによる測定時間の遅延や測定精度の悪化を防ぐことを目的とすることにある。
【０００５】請求項３の問題点について、車軸に付いた歯数ｎの歯車に歯数ｍの歯車が付き、この歯数ｍの歯車のある１つの歯と次の歯を検知した時間差Δｔの測定をする。この２つの歯車の歯の位置が正確に一周をｎ等分やｍ等分した位置よりずれ、誤差があるとする。この２つの誤差により、回転速度の検出に誤差が生ずる。歯車が３つ以上でも同様であるから、２つ又はそれ以上の歯車の歯の位置の誤差による回転速度検出の誤差を防ぐことにある。
【０００６】請求項４の問題点について、複数の歯車の回転速度が遅いときは、あるカウント数に達する周期が長くなり、測定に時間がかかる。逆に複数の歯車の回転速度が早いときは、あるカウント数に達する周期が短くなり、短時間での測定により測定精度が悪くなるので、複数の歯車で構成された場合、歯車の回転速度の遅い，早いによる測定時間の遅延や測定精度の悪化を防ぐことにある。
【０００７】
【課題を解決するための手段】請求項１について、回転体にある一周でｎの印を検知する場合や一周でｎの信号を発生する場合、一回転した印の検知や信号の発生検知を行うと同一の印や信号の発生であるから印の位置による誤差や信号の発生位置による誤差が生じない。これは同じ印や同じ信号発生に位置の誤差があっても、一回転すると誤差が相殺されてなくなるため、正確な周期を求めることができる。これはどの印や信号の発生位置でもよい。一回転したかを検知するためには印の数や信号の発生数を数え、ｎ個で一周したことになる。これよりｎの整数倍の個数検知の周期より正確に回転速度を求めることができる。
【０００８】請求項２について、回転体の回転速度が遅い場合はカウント値がｎの整数倍であればよいのでｎの整数倍の倍数を少なくしてカウント数を小さくして、測定時間を早める。回転体の回転速度が早い場合はｎの整数倍の倍数を大きくして、カウント数を増やし測定精度を上げる。測定時間が長くなれば、測定のためのクロック周波数は一定であるので、クロック数が多くなり、測定が正確になる。
【０００９】請求項３について、２つ又はそれ以上の歯車の場合は、それぞれの歯車の歯の数の整数倍のカウント値であれば、全ての歯車の誤差を生じない。そのカウント値はそれぞれの歯車の歯数の最小公倍数の整数倍である。このようにカウント値を測定すれば、全ての歯車の誤差を生じない。
【００１０】請求項４について、複数の歯車の回転速度が遅い場合はカウント値がそれぞれの歯車の歯数の最小公倍数の整数倍であればよいので、整数倍の倍数を少なくしてカウント数を小さくして、測定時間を早める。複数の歯車の回転速度が早い場合は、整数倍の倍数を大きくして、カウント数を増やし測定精度を上げる。測定時間が長くなれば、測定のためのクロック周波数は一定であるので、測定が正確になる。
【００１１】
【発明の実施の形態】（全体構成）図１〜図４は各種の回転体の印の位置からの信号をパルス出力する回路である。このパルス出力から図５のｎ進カウンタで誤差のない周期Ｔを作る。このＴの整数倍の周期Ｔ′で１１の発振器のクロック数を数えてＴ′の値を求める。Ｔ′の値より１３で回転速度を計算する。１３から１０にフィードバックをかけＴ′の長さを制御する。
【００１２】（動作説明）図１は１の歯車の歯の回転により２の歯数検知回路で歯の通過を検知して３のパルス出力回路でパルス波形にして出力する。２の歯数検知回路は歯が２の近くを通過するとき２の中のコイルの磁束が変化して電圧を発生することを利用した装置である。図２では４から例えばレーザ光を発生し５の回転により穴が決められた位置に来た時、６で光を受光する。
【００１３】これを３でパルス波形にして出力する。５に穴がｎ個開けられており、一回転でｎ個のパルスが発生する。図３は速度発電器で一回転でｎ個のパルスが発生し、それを３でパルス波形にして出力する。
【００１４】図４は２つの歯車が組み合わさり８の歯車に２が付いている。２で歯の通過を検知し３でパルス出力する。１の歯数をｎ、８の歯数をｍとすると、１の歯車ではｎの整数倍のパルス出力を検知したとき、歯の位置による誤差がなく、８の歯車ではｍの整数倍のパルス出力を検知したとき、歯の位置による誤差がない。
【００１５】これより２つの歯車が組み合わされたときは、ｎとｍの最小公倍数の整数倍のパルス出力が検知したとき、２つの歯車の歯の位置による誤差が生じない。歯車が３個以上組み合わさったときはそれぞれの歯数の最小公倍数の整数倍のパルス出力を検知したとき、各歯車の歯の位置による誤差が生じない。
【００１６】図５では３のパルス出力を９のｎ進カウンタに入力する。このカウンタのキャリーの周期が誤差のない周期Ｔとなる。図４の場合は、ｎとｍの最小公倍数のカウンタのキャリーの周期が誤差のない周期Ｔとなる。
【００１７】キャリーを１０の整数倍カウンタ回路に入力し、Ｔを整数倍した周期Ｔ′を作る。このＴ′の周期で１１の発振器のクロック数を１２のクロックカウンタでクロック数Ａを数える。このＡの値から１３の速度計算回路で速度Ｖを求める。
【００１８】速度Ｖ＝Ｋ／Ａとなる。Ｋは定数で、印の数，歯数，速度パルス発生数／回転，ｎ進カウンタ，整数倍カウンタ回路，クロック周期から求める。速度が早いときは１３より１０へ整数倍値を大きくする指令を出し、測定時間Ｔ′を大きくし速度計算の精度を上げる。
【００１９】速度が遅いときは１３より１０へ整数倍値を小さくする信号を出し、測定時間Ｔ′を小さくし、速度計算の速さを早くする。このＴ′の変更はクロック周期が一定のためで、使用目的に応じて行う。
【００２０】図６は図５のタイムチャートである。９のｎ進カウンタのキャリーの周期がＴである。Ｔには誤差がない。このＴを整数倍した周期Ｔ′で発振器のクロック数を数える。そのクロック数をＡとすると、１３の速度計算回路でＶ＝Ｋ／Ａ（Ｋは定数）より速度を求める。
【００２１】以上の実施例によれば、次の効果を達成できる。
【００２２】回転体の回転速度によって、測定時間Ｔ′が変動する。回転速度が速くなると測定時間が短くなり、クロック周期が一定のため測定精度が悪くなる。逆に回転速度が遅くなると測定時間が長くなり、応答が遅くなる。
【００２３】そこでＴ′の時間に応じて、Ｔ′が短くなって来たら、１３から１０に指令を出し、１０の整数倍率を大きくしＴ′を長くする。Ｔ′が長くなって来たら、１０の整数倍率を小さくしてＴ′を短くする。このようにＴ′をある範囲内に収める。これにより適性な測定時間になり、その結果、測定精度がよく、応答時間もよい回路構成になる。
【００２４】
【発明の効果】請求項１の効果回転体の一回転の周期より回転速度を求めるため、印の位置や信号の発生位置の誤差があっても、誤差が原理的に表われず、正確な回転速度を求めることができる。また、この印の位置や信号の発生位置はどこであっても構わない。
【００２５】請求項２の効果回転体の一回転の周期の整数倍のカウント値の周期の測定であれば、測定誤差が生じない。このため測定時間を変更できる。回転速度の高低により測定時間が短くなったり長くなったりするため、回転体の一回転の周期の整数倍率を変更して、測定時間をある適性な範囲に収めることができる。これにより測定精度，応答時間が最適になる。又、測定目的に応じて、測定時間を変更する。測定精度を重視するならば、測定時間を長くし、応答時間を重畳するならば、測定時間を短くする。
【００２６】請求項３の効果歯車の数が増えても、各歯車の歯の位置の誤差による回転速度の誤差を原理的になくすことができる。このため正確な回転速度を求めることができる。この歯の位置はどの歯の位置からのパルス数の数え始めでもよい。
【００２７】請求項４の効果各歯車の歯の数の最小公倍数の整数倍のカウント値の周期の測定であれば、測定誤差を生じない。このため測定時間を変更できる。そこで、測定目的に応じて、測定時間を変更する。測定精度を重視するならば、測定時間を長くし、応答時間を重視するならば、測定時間を短くする。測定精度，応答時間を共に重視するならば、測定時間をある範囲に収める。
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| 【出願人】 |
【識別番号】０００００５１０８
【氏名又は名称】株式会社日立製作所
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| 【出願日】 |
平成９年（１９９７）１２月１５日 |
| 【代理人】 |
【弁理士】
【氏名又は名称】小川 勝男
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| 【公開番号】 |
特開平１１−１７４０７３ |
| 【公開日】 |
平成１１年（１９９９）７月２日 |
| 【出願番号】 |
特願平９−３４４６６１ |
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