(57)【要約】【課題】検出精度を維持しつつ被検出体を小型化することができる、鉄道車両用の速度センサを提供する。【解決手段】鉄道車両用の速度センサ１０は、磁性体を含む被検出体である歯車１の回転運動を信号に変換する磁気抵抗素子１１と、信号の周波数を逓倍する逓倍および波形生成回路１２とを備える。また、鉄道車両用の速度センサ１０は、２つの磁気抵抗素子１１を備えてもよく、各磁気抵抗素子１１は、位相が互いに９０度異なる正弦波信号を出力してもよい。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
磁性体を含む被検出体の回転運動を信号に変換する磁気抵抗素子と、
前記信号の周波数を逓倍する逓倍回路と、
を備える、鉄道車両用の速度センサ。
【請求項２】
２つの前記磁気抵抗素子を備え、
各前記磁気抵抗素子は、位相が互いに９０度異なる正弦波信号を出力する、
請求項１に記載の鉄道車両用の速度センサ。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
この発明は、鉄道車両用の速度センサに関する。
【背景技術】
【０００２】
鉄道車両用の速度センサでは、磁気抵抗素子が被検出体（たとえば歯車）の回転を検出してパルス列に変換する。出力信号は歯車１歯あたり１パルスであるため、回転角度の分解能は、３６０°を歯車の歯数で除算した値となる。
【０００３】
このような構成では、速度の検出精度は回転角度の分解能に依存するため、歯車の歯数を増やす必要がある。このため歯車が大きくなり、その結果、歯車を含む装置全体が大型化してしまう。
【０００４】
一方、速度検出装置において、速度の検出精度を向上させるために、周波数逓倍技術を利用することが知られている。特許文献１にはこのような技術の例が開示されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開２０１０−２３６９６５号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
従来、鉄道車両用の速度センサでは、速度検出精度を向上させるために歯車を大型化させることのみが検討されており、検出精度を維持しつつ歯車を小型化させることができないという問題があった。
【０００７】
この発明はこのような問題点を解消するためになされたものであり、検出精度を維持しつつ被検出体を小型化することができる、鉄道車両用の速度センサを提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
この発明に係る、鉄道車両用の速度センサは、磁性体を含む被検出体の回転運動を信号に変換する磁気抵抗素子と、前記信号の周波数を逓倍する逓倍回路とを備える。
特定の態様によれば、２つの前記磁気抵抗素子を備え、各前記磁気抵抗素子は、位相が互いに９０度異なる正弦波信号を出力する。
【発明の効果】
【０００９】
この発明に係る鉄道車両用の速度センサは、検出信号の周波数を逓倍することにより、小さい被検出体から高い周波数の信号を得ることができるので、検出精度を維持しつつ歯車を小型化させることができる。
【図面の簡単な説明】
【００１０】
【図１】この発明の実施の形態１に係る速度センサの構成の例を示す図である。
【図２】従来および図１の速度センサの出力信号の例を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００１１】
以下、この発明の実施の形態を添付図面に基づいて説明する。
実施の形態１．
図１に、この発明の実施の形態１に係る速度センサ１０の構成の例を示す。速度センサ１０は、鉄道車両用の速度センサである。速度センサ１０は、磁性体を含む被検出体の回転運動を信号に変換することにより、当該被検出体を搭載した鉄道車両の速度を検出する機能を有する。
【００１２】
本実施形態では、被検出体の例として歯車１を用いる。歯車１はたとえば磁性体を含んで構成されており、とくに図示しないが、周方向において周期的に透磁率が変化する形状に構成されている。歯車１は、鉄道車両の前進に対応する方向と、鉄道車両の後退に対応する方向との双方に回転可能である。
【００１３】
速度センサ１０は磁気抵抗素子１１を備える。磁気抵抗素子１１は、歯車１の回転角度によって異なる磁気抵抗またはその変化を信号（たとえば電圧信号）に変換する。磁気抵抗素子１１はたとえばＳＭＲ（半導体磁気抵抗素子）を用いて構成される。
【００１４】
本実施形態では磁気抵抗素子１１は２つの磁気抵抗素子を備え、これら２つの磁気抵抗素子は歯車１の透磁率変化の周期に対して異なる位相（Ａ相およびＢ相）で設けられる。好適には、これら２つの磁気抵抗素子は、位相が互いに９０度異なる正弦波信号を出力するよう構成される。たとえば、歯車１の回転角度θに対して一方の磁気抵抗素子がｓｉｎθの信号（Ａ相）を出力する場合には、他方の磁気抵抗素子はｃｏｓθの信号（Ｂ相）を出力する。
【００１５】
速度センサ１０は、逓倍および波形生成回路１２を備える。逓倍および波形生成回路１２は、信号（たとえば電圧信号）の周波数を逓倍する。図１の例では２つの入力信号に対してそれぞれ周波数逓倍を行い、２つの出力信号を出力する。
【００１６】
図２に、従来の速度センサおよび図１の速度センサ１０の出力信号の例を示す。図２（ａ）は従来の速度センサの出力信号の例である。磁気抵抗素子の出力信号が波形成形されパルス波として出力されている。
【００１７】
図２（ｂ）は本発明の実施の形態１に係る速度センサ１０の出力信号（すなわち逓倍および波形生成回路１２の出力信号）の例である。この例では逓倍比が２であり、したがって出力信号のパルスの数が従来の２倍となっている。このパルス数をカウントすることにより、従来に対して２倍の精度で、歯車１の回転速度すなわち鉄道車両の移動速度を検出することができる。
【００１８】
また、図２（ｂ）に示すように、実施の形態１ではＡ相出力の位相とＢ相出力の位相とが９０°ずれているので、歯車１の回転方向（すなわち鉄道車両の進行方向）を判定することが可能である。
【００１９】
各相出力はそのまま鉄道車両の速度を表すパルスとして利用してもよいし、速度値を出力または表示する任意の構成要素に入力されてもよい。
【００２０】
図１および図２に示す実施の形態１において、以下のような変形を施すことが可能である。
【００２１】
逓倍および波形生成回路１２の逓倍比は任意の値に設定可能である。実施の形態１（図２）では逓倍比は２であり、したがって歯車の歯１つに対して速度センサ１０は２つのパルスを出力する。逓倍比をｎとすれば、歯車の歯１つに対してｎ個のパルスが出力されるよう構成することができる。なおｎは用途および具体的な回路構成に応じて適宜決定可能であり、たとえば２以上の自然数であってもよく、１以上の実数であってもよい。
【００２２】
本発明の速度センサによれば、歯車１のサイズを縮小することもできる。たとえば図２のように逓倍比を２とした場合には、従来の半分の歯数の歯車を用いて、従来と同等の検出精度を持つ速度センサを構成することができる。これによって、歯車を含む装置全体を小型化することができ、限られたスペースで設計の自由度を向上させることができる。
【００２３】
実施の形態１では磁気抵抗素子１１は２つの磁気抵抗素子を備えるが、磁気抵抗素子の数は３つ以上であってもよい。また、歯車１の回転方向を判定する必要がない用途等では、磁気抵抗素子の数は１つであってもよい。その場合には、歯車１は一方向にのみ回転可能であってもよい。
【００２４】
逓倍および波形生成回路１２は、信号の周波数を逓倍する機能のみ備えていてもよく、波形生成機能については省略してもよい。すなわち、逓倍および波形生成回路１２に代えて単なる逓倍回路を用いてもよい。
【符号の説明】
【００２５】
１  歯車（被検出体）、１０  鉄道車両用の速度センサ、１１  磁気抵抗素子、１２  逓倍および波形生成回路（逓倍回路）。
【図１】
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【図２】
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