(57)【要約】【課題】センサの数に関係なく、１本の信号線で複数のセンサからの信号を送受信することができるセンサ信号多重化送受信装置を提供すること。【解決手段】複数のデジタルセンサからの総数ｎ列のパルス列信号を１列のパルス列信号に多重化して送信する多重化送信回路２０と、多重化送信回路２０からのパルス列信号を受信し、それを元のｎ列のパルス列信号に分配する受信分配回路３０とを備えた。【選択図】図１
2006079404.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
複数のデジタルセンサからの総数ｎ列のパルス列信号を１列のパルス列信号に多重化して送信する多重化送信回路と、
前記多重化送信回路からのパルス列信号を受信し、それを元のｎ列のパルス列信号に分配する受信分配回路と、
を備えたことを特徴とするセンサ信号多重化送受信装置。
【請求項２】
複数のアナログセンサからのアナログ信号を各々パルス列信号に変換する変調回路と、
前記変調回路からの総数ｎ列のパルス列信号を１列のパルス列信号に多重化して送信する多重化送信回路と、
前記多重化送信回路からのパルス列信号を受信し、それを元のｎ列のパルス列信号に分配する受信分配回路と、
前記受信分配回路からのｎ列のパルス列信号を元のアナログ信号に復調して出力する復調回路と、
を備えたことを特徴とするセンサ信号多重化送受信装置。
【請求項３】
アナログセンサからのアナログ信号をパルス列信号に変換する変調回路と、
前記変調回路からのパルス列信号と少なくとも一つのデジタルセンサからのパルス列信号とからなる総数ｎ列のパルス列信号を１列のパルス列信号に多重化して送信する多重化送信回路と、
前記多重化送信回路からのパルス列信号を受信し、それを元のｎ列のパルス列信号に分配する受信分配回路と、
前記受信分配回路からのｎ列のパルス列信号のうち前記アナログセンサに対応する信号を元のアナログ信号に復調して出力するとともに前記デジタルセンサに対応する信号をそのまま出力する復調回路と、
を備えたことを特徴とするセンサ信号多重化送受信装置。
【請求項４】
前記デジタルセンサが、車輪の回転速度、車輪の回転方向、軸受の振動、および軸受の温度のうち少なくともいずれか一つを検出するためのセンサであることを特徴とする請求項１〜３のいずれかに記載のセンサ信号多重化送受信装置。
【請求項５】
前記アナログセンサが、軸受の温度および軸受の振動のうち少なくとも一方を検出するためのセンサであることを特徴とする請求項１〜３のいずれかに記載のセンサ信号多重化送受信装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、鉄道車両の車輪回転速度や車軸ユニットの温度等を検出する複数のセンサからの信号を多重化して送受信する多重化送受信技術に関する。
【背景技術】
【０００２】
例えば、鉄道車両の走行速度を求めたり、あるいは鉄道車両の車輪が偏摩耗するのを防止するための滑走制御を行なうためには、車輪回転速度を検出する必要がある。更には、車輪を支持する転がり軸受ユニット部分が焼きつくのを防止するためには、転がり軸受ユニットの温度を検出する必要がある。このため、転がり軸受ユニットに回転センサおよび温度センサを組み込んだセンサ付回転支持装置により、車輪を軸受箱に対して回転自在に支持するとともに、車輪の回転速度ならびに転がり軸受ユニットの温度を検出することが行なわれている。
【０００３】
この種のセンサ付回転支持装置として、車軸の外側端部または車軸を支持する軸受の内輪側面に外周が歯車状のエンコーダを固定し、回転に伴う交互の磁気特性の変化を検出できる磁気センサをエンコーダの外周に対向配置して回転センサとするとともに、温度センサと振動センサをも含むセンサユニットを構成してハウジングに固定した装置が知られている。回転速度センサは、回転方向の判別を行なうために互いに９０度の位相差がある２つのパルス列信号を生成する用途も有している。温度センサは、軸受の温度変化に伴うアナログ信号を生成する場合と、センサユニット内で予め設定されている危険温度とを比較して、危険温度を超えたら”１”信号、そうでなければ”０”信号を生成するといった具合にデジタル信号を生成する場合とがある（特許文献１参照）。
【０００４】
更に、温度センサを有するセンサ付軸受装置を複数備え、それら複数のセンサ付軸受装置からの信号をコンピュータに取り込み、センサ信号の最大値、平均値、標準偏差等に基づいて異常なセンサ付軸受装置を判別するように構成した構造体も知られている（特許文献２参照）。
【０００５】
このような軸受の監視が必要になるのは鉄道車両だけに限らない。例えば、自動車や機械設備などにおいても、軸受の監視は重要であり、そのために多くのセンサが用いられる。センサ信号を伝送するためには、センサの数だけ信号線が必要になる。従って、センサの数が多くなるほど、センサ信号を伝送するためのケーブルが多芯で太いものになり、ケーブル重量は増大するし、それを頑丈に固定するための配線工事も大がかりになる。
【０００６】
そこで、センサ信号を伝送するための信号線の数を減らす技術として、スイッチング回路と抵抗回路とを用いて、伝送する信号を少数に限定するようにした検知装置が提案された（特許文献３参照）。
【０００７】
更に、温度センサと振動センサからのアナログ信号を加算して送信し、受信した信号をローパスフィルタおよびハイパスフィルタに通すことにより、ローパスフィルタによって温度検出信号を抽出し、ハイパスフィルタにより振動検出信号を抽出するようにした伝送方法が提案された（特許文献４参照）。
【特許文献１】特開２００３−１３９４８号公報
【特許文献２】特開２００３−２６２２２０号公報
【特許文献３】特開２００２−２８８７７６号公報
【特許文献４】特開２００４−９４３９３号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
上述したように、複数のセンサの信号を伝送するシステムにおいては、センサの数だけ信号線が必要になるため、センサの数が多くなるほど、センサ信号を伝送するためのケーブルが多芯で太いものになり、ケーブル重量が増大するといった問題があった。このような問題に対して、特許文献３、４記載の技術は、伝送する信号を少数に限定し、あるいは信号間の周波数の差異を利用して特定数のセンサからの信号を多重伝送するものであって、センサの数が増減した場合、回路設計や信号処理の大幅な変更が必要になるという問題がある。
【０００９】
本発明は、前述した事情に鑑みてなされたものであり、その目的は、センサの数に関係なく、１本の信号線で複数のセンサからの信号を送受信することができるセンサ信号多重化送受信装置を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
前述した目的を達成するため、本発明に係るセンサ信号多重化送受信装置は、下記（１）、（２）、（３）、（４）および（５）を特徴としている。
（１）  複数のデジタルセンサからの総数ｎ列のパルス列信号を１列のパルス列信号に多重化して送信する多重化送信回路と、
前記多重化送信回路からのパルス列信号を受信し、それを元のｎ列のパルス列信号に分配する受信分配回路と、
を備えたこと。
（２）  複数のアナログセンサからのアナログ信号を各々パルス列信号に変換する変調回路と、
前記変調回路からの総数ｎ列のパルス列信号を１列のパルス列信号に多重化して送信する多重化送信回路と、
前記多重化送信回路からのパルス列信号を受信し、それを元のｎ列のパルス列信号に分配する受信分配回路と、
前記受信分配回路からのｎ列のパルス列信号を元のアナログ信号に復調して出力する復調回路と、
を備えたこと。
（３）  アナログセンサからのアナログ信号をパルス列信号に変換する変調回路と、
前記変調回路からのパルス列信号と少なくとも一つのデジタルセンサからのパルス列信号とからなる総数ｎ列のパルス列信号を１列のパルス列信号に多重化して送信する多重化送信回路と、
前記多重化送信回路からのパルス列信号を受信し、それを元のｎ列のパルス列信号に分配する受信分配回路と、
前記受信分配回路からのｎ列のパルス列信号のうち前記アナログセンサに対応する信号を元のアナログ信号に復調して出力するとともに前記デジタルセンサに対応する信号をそのまま出力する復調回路と、
を備えたこと。
（４）  上記（１）〜（３）のいずれかの構成のセンサ信号多重化送受信装置において、前記デジタルセンサが、車輪の回転速度、車輪の回転方向、軸受の振動、および軸受の温度のうち少なくともいずれか一つを検出するためのセンサであること。
（５）  上記（１）〜（３）のいずれかの構成のセンサ信号多重化送受信装置において、前記アナログセンサが、軸受の温度および軸受の振動のうち少なくとも一方を検出するためのセンサであること。
【００１１】
上記（１）の構成のセンサ信号多重化送受信装置によれば、複数のデジタルセンサからの総数ｎ列のパルス列信号を１列のパルス列信号に多重化して送信し、それを受信側で元のｎ列のパルス列信号に分配するので、デジタルセンサの数に関係なく、１本の信号線で複数のセンサからの信号を送受信することができる。
上記（２）の構成のセンサ信号多重化送受信装置によれば、複数のアナログセンサからのアナログ信号を各々パルス列信号に変換して総数ｎ列のパルス列信号とした後、それらを１列のパルス列信号に多重化して送信し、それを受信側で元のｎ列のパルス列信号に分配し、元のアナログ信号に復調して出力するので、アナログセンサの数に関係なく、１本の信号線で複数のセンサからの信号を送受信することができる。
上記（３）の構成のセンサ信号多重化送受信装置によれば、アナログセンサからのアナログ信号をパルス列信号に変換するとともに、その変換したパルス列信号と少なくとも一つのデジタルセンサからのパルス列信号とからなる総数ｎ列のパルス列信号を１列のパルス列信号に多重化して送信し、それを受信側で元のｎ列のパルス列信号に分配し、分配されたｎ列のパルス列信号のうちアナログセンサに対応する信号を元のアナログ信号に復調して出力するとともにデジタルセンサに対応する信号をそのまま出力するので、デジタルセンサおよびアナログセンサの数に関係なく、１本の信号線で複数のセンサからの信号を送受信することができる。したがて、このセンサ信号多重化送受信装置によれば、少なくとも１つのデジタルセンサと少なくとも１つのアナログセンサとの混用が可能になる。
上記（４）の構成のセンサ信号多重化送受信装置によれば、前記デジタルセンサが、車輪の回転速度、車輪の回転方向、軸受の振動、および軸受の温度のうち少なくともいずれか一つを検出することができる。
上記（５）の構成のセンサ信号多重化送受信装置によれば、前記アナログセンサが、軸受の温度および軸受の振動のうち少なくとも一方を検出することができる。
【発明の効果】
【００１２】
本発明によれば、センサの数に関係なく、１本の信号線で複数のセンサからの信号を送受信することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１３】
以下、添付図面を参照して本発明の実施の形態について説明する。
【００１４】
［第１の形態例］
図１は本発明にかかるセンサ信号多重化送受信装置の形態例を示す回路図である。図２は荷重センサ付ハブ軸受ユニットの構造を示す断面図である。
【００１５】
図２に示すように、荷重センサ付ハブ軸受ユニット（以下、単に軸受ユニットと記す。）１は、１つの内輪回転速度検出用センサ（以下、回転センサと記す。）２と、一対の保持器公転速度検出用センサ（以下、公転センサと記す。）３ａ、３ｂとを内蔵している。これらのセンサには、ホールセンサが用いられている。回転センサ２は、外周部が歯車状に形成されたＡＢＳエンコーダ４の外周面に対向させて設けられている。公転センサ３ａ、３ｂは、リング状に形成された一対の保持器公転速度検出用エンコーダ（多極磁石）５ａ、５ｂの内向面に各々対向させて設けられている。これらのセンサは、各々相対向するエンコーダとの相対回転に伴って、高電圧と低電圧との間で変化するパルス列信号を発生する。
【００１６】
図１に示すように、センサ信号多重化送受信装置１０は、多重化送信回路２０と受信分配回路３０とを備えている。多重化送信回路２０内には、４つの入力端子（Ｉｎ０、Ｉｎ１、Ｉｎ２、Ｉｎ３）に対し１つの出力端子（Ｏｕｔ）を有する４対１の選択回路２１と、４進カウンタ２２とが設けられている。受信分配回路３０内には、１つの入力端子（Ｉｎ）に対し４つの出力端子（Ｏｕｔ０、Ｏｕｔ１、Ｏｕｔ２、Ｏｕｔ３）を有する１対４の分配回路３１と、４進カウンタ３２とが設けられている。選択回路２１の出力端子（Ｏｕｔ）と分配回路３１の入力端子（Ｉｎ）は、ケーブル４０内の１本の信号線４１によって互いに接続されている。ケーブル４０内には、信号線４１と共に電力線４２が設けられている。
【００１７】
選択回路２１の第１の入力端子（Ｉｎ０）には、回転センサ２からのパルス列信号（ｓｉｇ０）が入力される。選択回路２１の第２および第３の入力端子（Ｉｎ１、Ｉｎ２）には、公転センサ３ａ、３ｂからのパルス列信号（ｓｉｇ１、ｓｉｇ２）がそれぞれ入力される。また、選択回路２１には、選択信号入力端子（Ｓｅｌ）が設けられており、４進カウンタ２２から出力された２つの選択信号（Ｑ１、Ｑ２）が入力されるようになっている。
【００１８】
選択回路２１は、その内部で２つの選択信号（Ｑ１、Ｑ２）の論理積（ＡＮＤ）演算を行ない、その結果として生成される同期信号（ｓｙｎｃ）を自身の第４の入力端子（Ｉｎ３）に入力する。そして、選択回路２１は、３つのセンサ２、３ａ、３ｂからのパルス列信号（ｓｉｇ０、ｓｉｇ１、ｓｉｇ２）と同期信号（ｓｙｎｃ）とを１列に多重化したパルス列信号（多重化信号）を出力する。
【００１９】
選択回路２１から出力された多重化信号は、ケーブル４０内の信号線４１を通して受信分配回路３０内の分配回路３１に入力される。また、受信分配回路３０には、分配信号入力端子（Ｄｉｖ）が設けられており、４進カウンタ３２から出力された２つの分配信号（Ｑ１、Ｑ２）が入力される。
【００２０】
選択回路２１と分配回路３１とが互いに同期している時、分配回路３１の第１〜第３の出力端子（Ｏｕｔ０、Ｏｕｔ１、Ｏｕｔ２）からはそれぞれ３つのセンサ２、３ａ、３ｂからのパルス列信号（ｓｉｇ０、ｓｉｇ１、ｓｉｇ２）が分配信号（Ｑ１、Ｑ２）の値に応じて時間的に選択されホールドされて出力される。この時、分配回路３１は、その内部で２つの分配信号（Ｑ１、Ｑ２）のＡＮＤ演算を行ない、その結果として生成される同期信号（ｓｙｎｃ＊）を自身の第４の出力端子（Ｏｕｔ３）から出力している。同期信号（ｓｙｎｃ＊）は受信分配回路３０側で同期を確立するために使用される。
【００２１】
受信分配回路３０内の４進カウンタ３２は、分配信号（Ｑ１、Ｑ２）とクロック信号（ｃｌｏｃｋ）の否定（ＮＯＴ）である逆相クロック信号（ｎｃｌｏｃｋ）のＡＮＤ演算結果と同期信号（ｓｙｎｃ＊）との否定論理和（ＮＯＲ）により作られる遅延したパルス（τ）と逆相クロック信号（ｎｃｌｏｃｋ）との論理和（ＯＲ）出力により駆動される。
【００２２】
電源（＋Ｖ，０）からの電力は、受信分配回路３０側から多重化送信回路２０側にケーブル４０内の電力線４２を通して供給され、多重化送信回路２０を経て各センサ２、３ａ、３ｂに供給される。両回路２０、３０の動作タイミングを制御するためのクロック信号（ｃｌｏｃｋ）は、図示しないドライバからコンデンサ結合により＋Ｖの電源線に重畳されるが、電源線の入力側にクロック信号（ｃｌｏｃｋ）がもれないようにコイルが挿入されている。多重化送信回路２０側の電源線にもコイルが挿入されており、その前段でクロック信号（ｃｌｏｃｋ）を取り出すことによりセンサ側の電源線へのクロック信号（ｃｌｏｃｋ）のもれを防止している。
【００２３】
次に、このセンサ信号多重化送受信装置１０の動作について、図３のタイミング図を用いて詳細に説明する。
【００２４】
クロック信号（ｃｌｏｃｋ）の立ち上がりエッジで４進カウンタ２２が駆動されると、選択回路２１から選択信号（Ｑ１、Ｑ２）のＡＮＤ演算の結果である同期信号（ｓｙｎｃ）が出力され、これが選択回路２１の第４の入力端子Ｉｎ３に入力される。選択回路２１の第１の入力端子Ｉｎ１には、回転センサ２からのパルス列信号（ｓｉｇ０）が入力される。選択回路２１の第２および第３の入力端子Ｉｎ１、Ｉｎ２には、公転センサ３ａ、３ｂからのパルス列信号（ｓｉｇ１、ｓｉｇ２）がそれぞれ入力される。そして、４進カウンタ２２から選択回路２１に入力される選択信号（Ｑ１，Ｑ２）が（０，０）、（１，０）、（０，１）および（１，１）の各組合せに対応する時間だけ、各入力パルス列信号（ｓｉｇ０、ｓｉｇ１、ｓｉｇ２）と同期信号（ｓｙｎｃ）とが選択されることにより、多重化信号が構成されて出力される。多重化信号のうち同期信号（ｓｙｎｃ）に相当する時間は常に１ビット分の時間である。従って、選択回路２１の第４の入力端子Ｉｎ３には常時”１”を入力してもよいが、同期信号（ｓｙｎｃ）を別途生成することにより、後述するように多重化送信回路２０側のカウンタ等の故障や誤動作を検出できるようにしている。
【００２５】
受信分配回路３０側では、多重化信号を受け取ると、同期が確立している場合は、４進カウンタ３２から出力される分配信号（Ｑ１，Ｑ２）の組合せ（０，０）、（１，０）、（０，１）および（１，１）に応じて、分配回路３１が多重化信号を時間的に区切って分配し、それらをホールドするために図示しないラッチレジスタに書き込む。４進カウンタ３２およびラッチレジスタは逆相クロック信号（ｎｃｌｏｃｋ）で駆動されている。各ラッチレジスタの出力端子からは、多重化送信回路２０側の入力パルス列信号（ｓｉｇ０、ｓｉｇ１、ｓｉｇ２）が再生されて出力される。同期確立時には同期信号（ｓｙｎｃ＊）は常に”１”である。
【００２６】
本発明においては、多重化送信回路２０側の選択回路２１の入力端子（Ｉｎ０、Ｉｎ１、Ｉｎ２）における信号と受信分配回路３０側の分配回路３１の出力端子（Ｏｕｔ０、Ｏｕｔ１、Ｏｕｔ２）における信号とが完全に同じ並びになっていることが必要である。そのためには、選択回路２１の各入力端子（Ｉｎ０、Ｉｎ１、Ｉｎ２）と分配回路３１の対応する各出力端子（Ｏｕｔ０、Ｏｕｔ１、Ｏｕｔ２）とが同時に選択されるように同期を確立しなければならない。同期が確立されていない場合（図４参照）、同期信号（ｓｙｎｃ＊）の出力端子には何れかのセンサ信号に対応する信号が現れているので、同期信号（ｓｙｎｃ＊）が”０”になることがあり得る。同期信号（ｓｙｎｃ＊）が”０”の場合、分配信号（Ｑ１，Ｑ２）のＡＮＤ演算の値が”１”の時の逆相クロック信号（ｎｃｌｏｃｋ）をもとに遅延したパルスが作られ、その逆相クロック信号（ｎｃｌｏｃｋ）に加えられるので、加えられたパルス数分だけカウンタ値が進むことになる。”０”の同期信号（ｓｙｎｃ＊）が続くとき最大３パルス以内で同期が確立され、同期信号（ｓｙｎｃ＊）が”１”になると遅延したパルスは作られなくなる。図４には、同期ずれがクロックの周期Ｔ（周波数分の１）の場合、２Ｔの場合および３Ｔの場合に同期が確立される様子が示されている。また、多重化送信回路２０側の４進カウンタ２２または選択回路２１に何らかの異常が発生して正常な同期信号（ｓｙｎｃ）が生成されない場合は、受信分配回路３０側の同期信号（ｓｙｎｃ＊）による同期が確立できないので、前記遅延したパルスの発生が続くことになり、容易に異常を検出できる。
【００２７】
上記のように、このセンサ信号多重化送受信装置１０によれば、３つのセンサ２、３ａ、３ｂからの総数３列のパルス列信号（ｓｉｇ０、ｓｉｇ１、ｓｉｇ２）を１列のパルス列信号に多重化して送信し、それを受信側で元の３列のパルス列信号に分配するので、１本の信号線４１で３つのセンサ２、３ａ、３ｂからの信号を送受信することができる。
【００２８】
また、４進カウンタ２２、３２に代えてｎ＋１進以上のカウンタを用いるとともに、選択回路２１をｎ＋１以上対１、分配回路３１を１対ｎ＋１以上の回路とし、これらに対応してｓｙｎｃおよびｓｙｎｃ＊を作ることにより、センサ数ｎの増減に対しても柔軟に対応できる。
上例の場合、センサ数ｎを対象として構成されたセンサ信号多重化送受信装置を、ｎ個より少ないセンサに対して用いることができる。この場合は選択回路２１の残りの入力端子は“０”に設定すべきである。“１”に設定すると、選択回路２１の出力において同期信号（ｓｙｎｃ）との区別が不可能となり、同期に誤りが生じるからである。他の同期方式の場合にはこの限りではない。
【００２９】
尚、多重化送信回路２０側と受信分配回路３０側との同期のとり方は、上述した方法に限らない。例えば、多重化送信回路２０側と受信分配回路３０側の一方のみでカウンタを用いてクロック信号（ｃｌｏｃｋ）の４サイクルに１回の同期信号を発生し、それを他方に送って同期を確立することも可能である。また、選択回路２１および分配回路３１の機能は、信号の直列／並列変換および並列／直列変換であるともいえるので、これらに代えて、よく知られているシフトレジスタを用いることも可能である。更に、上記の例では、ケーブル４０内の電線数の最小化を意図してクロック信号（ｃｌｏｃｋ）を電力線４２に重畳して送信し、受信側で分岐させて取り出すように構成したが、クロック信号（ｃｌｏｃｋ）を発生側から受信側へ専用の信号線を用いて送るように構成してもよい。クロック信号（ｃｌｏｃｋ）の周波数は、センサからのパルス検出時間の許容誤差（あるいは時間分解能）に応じて決められる。すなわち、１０μｓｅｃを時間分解能とすれば、その半分の５μｓｅｃでサンプリング可能な２００ｋＨｚ以上が適当である。
【００３０】
［第２の形態例］
図５は本発明にかかるセンサ信号多重化送受信装置の第２の形態例を示す回路図である。
【００３１】
このセンサ信号多重化送受信装置５０は、図１の装置１０に加えて、複数のアナログセンサからのアナログ信号を各々パルス列信号に変換して多重化送信回路２０の選択回路２１に入力する変調回路６０と、受信分配回路３０の分配回路３１からのｍ列のパルス列信号を元のアナログ信号に復調して出力する復調回路７０とを備えている。ただし、図１の装置１０において、４進カウンタ２２、３２の代わりにｍ＋１進のカウンタを用いるとともに、選択回路２１はｍ＋１対１、分配回路３１は１対ｍ＋１の回路とし、これらに対応してｓｙｎｃおよびｓｙｎｃ＊を作っている。
【００３２】
ここではアナログセンサが、鉄道車両の複数の軸受の温度を監視する温度センサあるとし、変調回路６０に入力されるｍ個の温度センサからのアナログ信号（センサ信号）をそれぞれＴ１、・・・、Ｔｍ-１、Ｔｍとする。
【００３３】
変調回路６０内には、各アナログ信号が個別に入力されるｍ個のＰＷＭ回路（即ち、パルス幅変調回路）６１（１）〜６１（ｍ）と、ＰＷＭ回路６１（１）〜６１（ｍ）に三角波を供給する三角波発生器６２とが設けられている。各ＰＷＭ回路６１（１）〜６１（ｍ）は、各々に入力されたアナログ信号Ｔ１、・・・、Ｔｍ-１、Ｔｍを、三角波との大小関係に応じたパルス幅変調波に変換する。すなわち、図６に示すように、入力されたアナログ信号を、そのアナログ信号の電圧が三角波のそれより大きい間は高電圧になり、小さい間は低電圧になるＰＷＭ信号に変換する。この変調回路６０により、ｍ個の温度センサからのアナログ信号がすべてパルス幅変調され、並列のパルス列信号となって選択回路２１の対応する入力端子Ｉｎ(0)〜Ｉｎ(m-1)へ入力される。
【００３４】
選択回路２１は、変調回路６０からの総数ｍ列のパルス列信号を１列のパルス列信号に多重化し、それをケーブル４０内の１本の信号線４１を通して分配回路３１に送信する。分配回路３１は、選択回路２１からのパルス列信号を受信し、それを元のｍ列のＰＷＭ信号に再生する。
【００３５】
分配回路３１により分配されたｍ列のＰＷＭ信号は、復調回路７０に入力される。
【００３６】
復調回路７０内には、分配回路３１からの各ＰＷＭ信号が個別に入力されるｍ個のローパスフィルタ７１（１）〜７１（ｍ）が設けられている。各ローパスフィルタ７１（１）〜７１（ｍ）は、各々入力されたＰＷＭ信号を平均化して元の各温度センサの出力信号（アナログ信号）Ｔ１、・・・、Ｔｍ-１、Ｔｍと等価なアナログ信号を出力する。この復調回路７０により、分配回路３１からのＰＷＭ信号がすべて元のアナログ信号Ｔ１、・・・、Ｔｍ-１、Ｔｍと等価なアナログ信号に復調される。
【００３７】
上記のように構成されたセンサ信号多重化送受信装置５０によれば、ｍ個の温度センサからのアナログ信号を各々パルス幅変調して総数ｍ列のＰＷＭ信号とした後、それらを１列のパルス列信号に多重化して送信し、それを受信側で元のｍ列のＰＷＭ信号に再生し、元の温度センサの出力信号と等価なアナログ信号に復調して出力するので、温度センサの数に関係なく、１本の信号線で複数の温度センサからの信号を送受信することができる。
【００３８】
尚、三角波発生器６２を復調回路７０内に置き、発生した三角波を変調回路６０内のＰＷＭ回路６１（１）〜６１（ｍ）に送信するように構成してもよい。いずれの場合も、三角波の周期（Ｔとする）は、時間分解能（ΔＴとする）とアナログ信号の要求精度（ε％）から例えば、Ｔ≧ΔＴ÷ε×１００となるように決めることができる。従って、ΔＴ＝１μｓｅｃ、ε＝０．１ならば、Ｔ≧１ｍｓｅｃ、すなわち１ＫＨｚ以下の周波数の三角波とすべきである。
【００３９】
［第３の形態例］
本発明の第３の形態例として、複数のデジタルセンサと複数のアナログセンサの混用が可能なセンサ信号多重化送受信装置について説明する。例えば鉄道車両の軸受の保守のためには、軸受の温度と同じく振動も重要な監視項目である。また、安全な制御のために車輪の回転速度と同時に回転方向（前進回転、後進回転）の監視もなされることがある。そのために、車輪の回転方向によって異なる２相（Ａ相、Ｂ相）の信号を生成するセンサが軸受ユニットに装置される。この種のセンサは、例えば軸受の内輪または軸に磁性体材料からなる歯車を装着し、その歯車の外周に対向して２つのホールセンサを配置して、歯車の回転に伴ってＡ相とＢ相の２相のパルス列を発生するように構成される。図８に示すように、Ａ相とＢ相の位置関係によって前進回転か後進回転かが判り、同時にパルスの発生割合で回転速度を評価することができる。振動の監視には加速度センサが用いられる。加速度センサは衝撃的な高周波数域の振動に敏感であるから、軸受の内輪と外輪の剥離等の重大な損傷の検出に有効である。加速度センサから出力される振動信号はピークホールド回路に入力される。ピークホールド回路は、入力された振動信号のピークを検出して、それを暫く維持しながらゆっくり減衰するように構成されているので、軸受の損傷による周期的な衝撃に対してはピークホールド波形のわずかな減衰に続いて新たにピークホールドされる。これにより長い周期の衝撃あるいは突発的な衝撃によるピークホールド信号は大きく減衰してしまうので、軸受の損傷とは区別できる。
【００４０】
図７は本発明にかかるセンサ信号多重化送受信装置の第３の形態例を示す回路図である。このセンサ信号多重化送受信装置８０の変調回路６０内には、２つのＰＷＭ回路６１（１）、６１（２）と、両ＰＷＭ回路６１（１）、６１（２）に三角波を供給する三角波発生器６２と、一方のＰＷＭ回路６１（１）の入力端子に接続されたピークホールド回路６３とが設けられている。
【００４１】
ピークホールド回路６３には、加速度センサからの振動信号αが入力される。そして、ピークホールド回路６３によるピークホールド信号（アナログ信号）が一方のＰＷＭ回路６１（１）に入力される。もう一方のＰＷＭ回路６１（２）には、温度センサの出力信号（アナログ信号）Ｔが入力される。各ＰＷＭ回路６１（１）、６１（２）は、各々に入力されたアナログ信号を、三角波との大小関係に応じたパルス幅変調波に変換する（図６参照）。この変調回路６０により、加速度センサと温度センサからのアナログ信号がすべてパルス幅変調され、並列のパルス列信号となって選択回路２１の対応する入力端子Ｉｎ(2)、Ｉｎ(3)に入力される。また、２つのホールセンサ（回転センサ）からのＡ相とＢ相の２相信号は、選択回路２１の対応する入力端子Ｉｎ(0)、Ｉｎ(1)に入力される。
【００４２】
選択回路２１は、変調回路６０からの総数４列のパルス列信号を１列のパルス列信号に多重化し、それをケーブル４０内の１本の信号線４１を通して受信分配回路３０内の分配回路３１に送信する。分配回路３１は、選択回路２１からのパルス列信号を受信し、それを元の４列のパルス列信号に分配する。
【００４３】
分配回路３１により分配された４列のパルス列信号は、復調回路７０に入力される。
【００４４】
復調回路７０内には、分配回路３１からの４列のパルス列信号のうち、対応する各ＰＷＭ信号が個別に入力される２個のローパスフィルタ７１（１）、７１（２）が設けられている。各ローパスフィルタ７１（１）、７１（２）は、各々入力されたＰＷＭ信号を平均化し、それぞれ加速度センサの振動信号のピークホールド信号と温度センサのアナログ信号とを再生する。分配回路３１からのＡ相とＢ相の２相信号Ａ、Ｂは、復調回路７０を通して図示しない回転判別回路に送られ、車輪の回転方向と回転速度の評価に用いられる。
【００４５】
上記のように、第３の形態例によれば、アナログセンサからのアナログ信号はパルス幅変調することによってパルス列信号に変換し、デジタルセンサからのパルス列信号と同様に多重化して送受信し、受信側で多重化信号を並列的なパルス列信号に分配した後、アナログセンサに対応するパルス列信号を復調（ＰＷＭ復調）して元のアナログ信号を再生できるので、アナログセンサとデジタルセンサとの混用が可能である。
【００４６】
また、上述したいずれの形態例のセンサ信号多重化送受信装置も、複数のセンサ信号を多重化して１本の信号線で送受信できるので、ケーブルの軽量化、配線工事の軽減に大きく寄与する。
【図面の簡単な説明】
【００４７】
【図１】本発明の第１の形態例を示す回路図である。
【図２】荷重センサ付ハブ軸受ユニットの構造を示す断面図である。
【図３】図１に示すセンサ信号多重化送受信装置の動作例を示すタイミング図である。
【図４】図１に示すセンサ信号多重化送受信装置の同期ずれが生じた場合の動作例を示すタイミング図である。
【図５】本発明の第２の形態例を示す回路図である。
【図６】パルス幅変調の原理説明図である。
【図７】本発明の第３の形態例を示す回路図である。
【図８】前進回転時と後進回転時とにおけるＡ相とＢ相の２相パルス列の波形図である。
【符号の説明】
【００４８】
１：  軸受ユニット
２：  回転センサ
３ａ、３ｂ：  公転センサ
１０：  センサ信号多重化送受信装置
２０：  多重化送信回路
２１：  選択回路
３０：  受信分配回路
３１：  分配回路
４０：  ケーブル
４１：  信号線
５０：  センサ信号多重化送受信装置
６０：  変調回路
６１（１）〜６１（ｍ）：  ＰＷＭ回路
６３：  ピークホールド回路
７０：  復調回路
７１（１）〜７１（ｍ）：  ローパスフィルタ
８０：  センサ信号多重化送受信装置
ｓｉｇ０、ｓｉｇ１、ｓｉｇ２：  パルス列信号
Ｔ１、・・・、Ｔｍ-１、Ｔｍ：  アナログ信号
【図１】
2006079404.tif 000003
【図２】
2006079404.tif 000004
【図３】
2006079404.tif 000005
【図４】
2006079404.tif 000006
【図５】
2006079404.tif 000007
【図６】
2006079404.tif 000008
【図７】
2006079404.tif 000009
【図８】
2006079404.tif 000010