移動体検出方法及び移動体検出システム
【課題】高精度で位置検出ができ、絶対位置が検出できる移動体検出方法及び移動体検出システムを提供する。
【解決手段】移動体１に磁石２を取り付け、互いに直交する２方向の磁界の大きさを検出する磁気センサ３を移動体１の移動経路に臨ませて設置し、磁気センサ３により検出された互いに直交する２方向の磁界の大きさの組み合わせに基づいて磁気センサ３に対する磁石２の位置を検出することにより、移動体１の位置を検出する。
【解決手段】移動体１に磁石２を取り付け、互いに直交する２方向の磁界の大きさを検出する磁気センサ３を移動体１の移動経路に臨ませて設置し、磁気センサ３により検出された互いに直交する２方向の磁界の大きさの組み合わせに基づいて磁気センサ３に対する磁石２の位置を検出することにより、移動体１の位置を検出する。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、高精度で位置検出ができ、絶対位置が検出できる移動体検出方法及び移動体検出システムに関する。
【背景技術】
【０００２】
従来の磁石を用いた移動体位置検出方法としては、移動体に磁石を取り付け、ある場所に移動体が近付いたときにその場所の磁界が大きくなることを利用し、移動体の移動経路に臨ませて設置した磁気センサで磁界の大きさを検出し、検出された磁界の大きさが所定の閾値を超えたとき、移動体が前記閾値で決まる磁気センサからの距離範囲（ゾーン）内に存在することを検出するという移動体位置検出方法が知られている。
【０００３】
また、移動体に磁気センサを取り付け、移動体の移動経路に臨ませて磁石を設置する移動体位置検出方法が知られている。
【０００４】
磁界を検出する磁気センサとしては、ホール素子、磁界により接点がＯＮ−ＯＦＦされる磁気式リミットＳＷなどがある。
【０００５】
これらの移動体位置検出方法は、磁気センサにより磁界の大きさを検出し、所定の閾値を超えたかどうかで、ゾーン内に移動体が存在するかどうかを判定するものである。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００６】
【特許文献１】特開平１０−２６０７２３号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
磁界の大きさにより移動体がゾーン内に存在することを検出する移動体位置検出方法では、温度による磁石の磁界変動や磁気センサの感度の変化により、ゾーンを示す磁界の大きさが変動するので、移動体が検出される位置の変動が大きい。移動体が検出される位置の変動が大きいため、検出される絶対位置が変動する。絶対位置とは、移動体の移動経路中のどこであるかを特定する位置のことであるが、従来技術では、ゾーンを特定することで、絶対位置に代用している。よって、従来技術における絶対位置の精度はゾーンの大きさで決まる。このため、従来の移動体位置検出方法は、絶対位置を精度良く検出することが必要な分野には適用できない。
【０００８】
温度による磁石の磁界変動や磁気センサの感度の変化を温度補正することが考えられるが、そのためには温度センサや温度補償回路が必要となるため、装置構成が複雑になる。
【０００９】
そこで、本発明の目的は、上記課題を解決し、高精度で位置検出ができ、絶対位置が検出できる移動体検出方法及び移動体検出システムを提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
上記目的を達成するために本発明の移動体検出方法は、移動体に磁石を取り付け、互いに直交する２方向の磁界の大きさを検出する磁気センサを前記移動体の移動経路に臨ませて設置し、前記磁気センサにより検出された互いに直交する２方向の磁界の大きさの組み合わせに基づいて前記磁気センサに対する前記磁石の位置を検出することにより、前記移動体の位置を検出するものである。
【００１１】
前記磁石の磁極ＳＮを前記移動体の前後に向かせて前記移動体に前記磁石を取り付けてもよい。
【００１２】
前記磁気センサによる一方の検出磁界の絶対値が所定の閾値以上である前記磁気センサからの距離範囲をゾーンとし、前記磁気センサを前記磁石が前記ゾーンの中央にあるとき前記一方の検出磁界の絶対値が極値となり、かつ、前記磁石が前記ゾーンの中央を通過したときもう一方の検出磁界の極性が反転するように設置してもよい。
【００１３】
前記一方の検出磁界の絶対値が前記閾値以上であることにより、前記磁石が前記ゾーン内に存在することを検出し、前記もう一方の検出磁界の極性が反転したことにより、前記磁石が前記ゾーンの中央を通過したことを検出してもよい。
【００１４】
前記磁気センサによる一方の検出磁界の絶対値を前記閾値と比較し、前記磁気センサによる一方の検出磁界の大きさが前記閾値以上になったとき、ゾーン信号を立ち上げ、前記磁気センサによる一方の検出磁界の絶対値が前記閾値より小さくなったとき前記ゾーン信号を立ち下げ、前記もう一方の検出磁界の符号付き値をゼロと比較し、前記もう一方の検出磁界の符号付き値がゼロ未満からゼロ以上になったとき、絶対位置信号を立ち上げ、前記もう一方の検出磁界の符号付き値がゼロ以上からゼロ未満になったとき、前記絶対位置信号を立ち下げ、前記ゾーン信号が立ち上がっている期間中に、前記絶対位置信号が立ち上がるか又は立ち下がったとき、前記磁石が前記移動体の移動経路中に前記磁気センサの位置で特定される絶対位置にあることを検出してもよい。
【００１５】
前記ゾーン信号が立ち上がっている期間中に前記絶対位置信号が立ち上がったとき、前記磁石が一方向に前記絶対位置を通過したことを検出し、前記ゾーン信号が立ち上がっている期間中に前記絶対位置信号が立ち下がったとき、前記磁石が反対方向に前記絶対位置を通過したことを検出してもよい。
【００１６】
本発明の移動体検出システムは、移動体に取り付けられた磁石と、前記移動体の移動経路に臨ませて設置され、互いに直交する２方向の磁界の大きさを検出する磁気センサと、前記磁気センサにより検出された互いに直交する２方向の磁界の大きさの組み合わせに基づいて前記磁気センサに対する前記磁石の位置を検出することにより、前記移動体の位置を検出する演算回路とを備えたものである。
【００１７】
前記磁石は、磁極ＳＮを前記移動体の前後に向かせて前記移動体に取り付けられてもよい。
【００１８】
前記磁気センサによる一方の検出磁界の絶対値が所定の閾値以上である前記磁気センサからの距離範囲がゾーンと定義され、前記磁気センサは、前記磁石が前記ゾーンの中央にあるとき前記一方の検出磁界の絶対値が極値となり、かつ、前記磁石が前記ゾーンの中央を通過したときもう一方の検出磁界の極性が反転するように設置されてもよい。
【００１９】
前記演算回路は、前記一方の検出磁界の絶対値が前記閾値以上であることにより、前記磁石が前記ゾーン内に存在することを検出し、前記もう一方の検出磁界の極性が反転したことにより、前記磁石が前記ゾーンの中央を通過したことを検出してもよい。
【００２０】
前記演算回路は、前記磁気センサによる一方の検出磁界の絶対値を前記閾値と比較し、前記磁気センサによる一方の検出磁界の大きさが前記閾値以上になったとき、ゾーン信号を立ち上げ、前記磁気センサによる一方の検出磁界の絶対値が前記閾値より小さくなったとき前記ゾーン信号を立ち下げるゾーン信号用比較器と、前記もう一方の検出磁界の符号付き値をゼロと比較し、前記もう一方の検出磁界の符号付き値がゼロ未満からゼロ以上になったとき、絶対位置信号を立ち上げ、前記もう一方の検出磁界の符号付き値がゼロ以上からゼロ未満になったとき、前記絶対位置信号を立ち下げる絶対位置信号用比較器と、前記ゾーン信号をデータ入力とし、前記絶対位置信号を立ち上がりトリガ入力及び立ち下がりトリガ入力とし、前記ゾーン信号が立ち上がっている期間中に、前記絶対位置信号が立ち上がるか又は立ち下がったとき、前記磁石が前記移動体の移動経路中に前記磁気センサの位置で特定される絶対位置にあることを示す信号を立ち上げるマルチバイブレータとを有してもよい。
【００２１】
前記マルチバイブレータは、前記ゾーン信号が立ち上がっている期間中に前記絶対位置信号が立ち上がったときトリガされ、前記磁石が一方向に前記絶対位置を通過したことを示す信号を立ち上げ、前記ゾーン信号が立ち上がっている期間中に前記絶対位置信号が立ち下がったときトリガされ、前記磁石が反対方向に前記絶対位置を通過したことを示す信号を立ち上げてもよい。
【発明の効果】
【００２２】
本発明は次の如き優れた効果を発揮する。
【００２３】
（１）高精度で位置検出ができる。
【００２４】
（２）絶対位置が検出できる。
【図面の簡単な説明】
【００２５】
【図１】本発明の移動体検出方法の原理を説明するための、上面視磁界図と磁界検出値グラフを併記した図である。
【図２】本発明の移動体検出システムのブロック構成図である。
【図３】本発明の移動体検出方法の動作を説明するための、磁界検出値グラフと信号遷移図を併記した図である。
【図４】（ａ）は半円弧状磁石の上面図、（ｂ）は半円弧状磁石による磁界のイメージ図である。
【図５】（ａ）は棒状磁石の上面図、（ｂ）は棒状磁石による磁界のイメージ図である。
【図６】（ａ）は半円弧状磁石と磁束密度調査ラインの上面図、（ｂ）は棒状磁石と磁束密度調査ラインの上面図、（ｃ）は磁束密度調査ライン上におけるＸ方向成分図、（ｄ）は磁束密度調査ライン上におけるＹ方向成分図である。
【図７】（ａ）は半円弧状磁石と磁束密度調査ラインの上面図、（ｂ）は棒状磁石と磁束密度調査ラインの上面図、（ｃ）は磁束密度調査ライン上におけるＸ方向成分図、（ｄ）は磁束密度調査ライン上におけるＹ方向成分図である。
【発明を実施するための形態】
【００２６】
以下、本発明の一実施形態を添付図面に基づいて詳述する。
【００２７】
図１に示されるように、本発明に係る移動体検出システムは、移動体１に取り付けられた磁石２と、移動体１の移動経路に臨ませて設置され、互いに直交する２方向の磁界の大きさを検出する磁気センサ３と、磁気センサ３により検出された互いに直交する２方向の磁界の大きさの組み合わせに基づいて磁気センサ３に対する磁石２の位置を検出することにより、移動体１の位置を検出する演算回路４（図２参照）とを備える。
【００２８】
移動体１の移動経路は、ここでは説明を簡単にするため、直線としている。
【００２９】
磁石２は、磁極ＳＮを移動体１の前後に向かせて移動体１に取り付けられる。図１の移動体検出システムでは、移動方向が図示右方向であるときＮ極が前に臨み、移動方向が図示左方向であるときＳ極が前に臨むことになる。移動体１に対する磁石２の大きさ、及び移動体１内のどの位置に磁石２を取り付けるかは限定しない。
【００３０】
磁気センサ３は、例えば、ＧＭＲセンサである。ＧＭＲセンサは、ＧＭＲ効果（Giant Magneto Resistive effect；巨大磁気抵抗効果）を利用したセンサであり、磁界の大きさ（絶対値）と磁界の方向（符号）とを検出することができる。検出結果は、電気的な信号（電圧信号又は電流信号）であり、信号の絶対値が磁界の大きさ（絶対値）を示し、信号の符号が磁界の方向を示す。磁気センサ３は、互いに直交するＸ方向とＹ方向についてそれぞれ磁界の大きさ（絶対値）と磁界の方向（符号）とを検出することができるよう、Ｘ方向検出部３ｘとＹ方向検出部３ｙ（図２参照）とを備える。本発明では、この磁気センサで３により、移動体１の移動方向に平行な方向の磁界と移動体１の移動方向に垂直な方向の磁界について検出を行う。
【００３１】
図１に示された５つの磁気センサ３は全て同一物であり、磁気センサ３と磁石２との位置関係Ａ，Ｂ，Ｃ，Ｄ，Ｅを示す。すなわち、位置関係Ａでは、磁気センサ３は磁石２のＮ極よりかなり前にあり、位置関係Ｂでは、磁気センサ３は磁石２のＮ極よりやや前にあり、位置関係Ｃでは磁気センサ３は磁石２のＳ極とＮ極の中心（境界）の位置にあり、位置関係Ｄでは、磁気センサ３は磁石２のＳ極よりやや後にあり、位置関係Ｅでは、磁気センサ３は磁石２のＳ極よりかなり後にある。
【００３２】
Ｘ方向検出部３ｘとＹ方向検出部３ｙが検出するＸ方向とＹ方向の磁界は、位置関係Ａ，Ｂ，Ｃ，Ｄ，Ｅによって異なることが分かっている。すなわち、Ｘ方向の磁界検出値は、位置関係Ｂと位置関係Ｄにおいて符号が反転し、位置関係Ｃにおいて極大となる。Ｙ方向の磁界検出値は、位置関係Ｃにおいて符号が反転する。Ｘ方向の磁界検出値は、温度による磁石２の磁界変動や磁気センサ３の感度の変化によって変わる。また、Ｘ方向の磁界検出値は、磁石２と磁気センサ３のＹ方向の相対位置の変化によって変わる。これらのため、Ｘ方向の磁界検出値の符号が反転する位置関係Ｂと位置関係Ｄの場所も変わる。しかし、Ｙ方向の磁界検出値の符号が反転する位置関係Ｃの場所は、温度による磁石２の磁界変動や磁気センサ３の感度の変化によっても変わらず、磁石２と磁気センサ３のＹ方向の相対位置の変化によっても変わらない。本発明では、このことを利用してＹ方向の磁界検出値の符号が反転したことをもって絶対位置（詳しくは後述）を安定的に検出する。
【００３３】
なお、図１から明らかなように、本発明では磁気センサ３に対する磁石２の位置を検出するものであるが、移動体１への磁石２の取付位置は既知であり、磁石２の位置を検出することは移動体１の位置を検出することにほかならない。
【００３４】
本発明では、移動体１の移動方向に平行な方向の磁界の大きさ（絶対値）を磁気センサ３のＸ方向検出部３ｘで検出し、従来と同様に磁気センサ３から所定の距離範囲をゾーンと定義する。検出された磁界の絶対値が所定の閾値（図３参照）以上であれば磁石２がゾーン内に存在することを検出することができる。
【００３５】
さらに、磁気センサ３は、磁石２がゾーンの中央にあるときＸ方向検出部３ｘで検出された磁界の絶対値が極値となり、かつ、磁石２がゾーンの中央を通過したときＹ方向検出部３ｙで検出された磁界の極性が反転するように設置される。Ｙ方向検出部３ｙでは、移動体１の移動方向に垂直な方向の磁界の方向（磁力線の向き）を検出する。このとき、磁石２のＳ極とＮ極の中心が磁気センサ３の位置を通過すると、磁気センサ３におけるＹ方向の磁界が１８０°変化する（極性が反転する）ので、磁界の大きさの符号が反転する。これにより、絶対位置が検出できる。絶対位置は、移動体１の移動経路中において磁気センサ３の設置された位置で特定される。すなわち、磁気センサ３と磁石２が位置関係Ｃであるとき、磁石２の絶対位置は磁気センサ３の設置位置である。
【００３６】
図２に示されるように、移動体検出システムの演算回路４は、Ｘ方向検出部３ｘで検出された磁界の絶対値が閾値以上であることにより、磁石２がゾーン内に存在することを検出し、Ｙ方向検出部３ｙで検出された磁界の極性が反転したことにより、磁石２がゾーンの中央を通過したことを検出するようになっている。
【００３７】
より具体的には、演算回路４は、Ｘ方向検出部３ｘで検出された磁界の絶対値を閾値と比較し、Ｘ方向検出部３ｘで検出された磁界の大きさが閾値以上になったとき、ゾーン信号を立ち上げ、Ｘ方向検出部３ｘで検出された磁界の絶対値が閾値より小さくなったときゾーン信号を立ち下げるゾーン信号用比較器５と、Ｙ方向検出部３ｙで検出された磁界の符号付き値をゼロと比較し、Ｙ方向検出部３ｙで検出された磁界の符号付き値がゼロ未満からゼロ以上になったとき、絶対位置信号を立ち上げ、Ｙ方向検出部３ｙで検出された磁界の符号付き値がゼロ以上からゼロ未満になったとき、絶対位置信号を立ち下げる、いわゆるゼロクロス検出を行う絶対位置信号用比較器６と、ゾーン信号をデータ入力とし、絶対位置信号を立ち上がりトリガ入力及び立ち下がりトリガ入力とし、ゾーン信号が立ち上がっている期間中に、絶対位置信号が立ち上がるか又は立ち下がったとき、磁石２が絶対位置にあることを示す信号を立ち上げるマルチバイブレータ７とを有する。
【００３８】
なお、演算回路４における比較器５，６の出力以降の各信号は、「０」か「１」の論理値を取るデジタル信号である。
【００３９】
マルチバイブレータ７は、ゾーン信号が立ち上がっている期間中に絶対位置信号が立ち上がったときトリガされて、磁石２が一方向（Ｘ軸の＋方向）に絶対位置を通過したことを示す信号（絶対位置方向パルス（移動方向＋Ｘ））を立ち上げ、ゾーン信号が立ち上がっている期間中に絶対位置信号が立ち下がったときトリガされて、磁石２が反対方向（Ｘ軸の−方向）に絶対位置を通過したことを示す信号（絶対位置方向パルス（移動方向−Ｘ））を立ち上げるようになっている。
【００４０】
本実施形態では、マルチバイブレータ７は、立ち上げた信号を図示しない時定数回路により決まる所定時間後に立ち下げることで、所定のパルス幅を有する絶対位置方向パルスとする、いわゆるワンショットマルチバイブレータである。
【００４１】
磁気センサ３とゾーン信号用比較器５及び絶対位置信号用比較器６との間には、それぞれ信号増幅器８を設けても良い。
【００４２】
移動体１は、走行路９上を移動するものであっても良い。
【００４３】
以下、動作を説明する。
【００４４】
図３に示されるように、磁石２と磁気センサ３のＸ方向の相対位置の変化に応じて、Ｘ方向磁界検出値とＹ方向磁界検出値が変化する。Ｘ方向磁界検出値の絶対値に対して所定の閾値が設けられており、Ｘ方向磁界検出値の絶対値が閾値以上であれば、ゾーン信号用比較器５がゾーン信号を論理値「１」とし、磁石２がゾーン内に存在することを検出する。
【００４５】
一方、Ｙ方向磁界検出値の符号が反転すると、絶対位置信号用比較器６が絶対位置信号の論理を反転させる。したがって、絶対位置信号の論理が反転したことにより、磁石２が絶対位置を通過したことが検出される。
【００４６】
ただし、絶対位置の検出にＹ方向磁界検出値の符号が反転のみを用いた場合、磁石２が絶対位置を通過していない時に、ノイズの影響でＹ方向磁界検出値が変動して符号が反転すると、絶対位置信号用比較器６から絶対位置信号が出力されてしまい、誤検出が発生する。これに対し本発明では、Ｘ方向磁界検出値に基づいてゾーンを検出しておき、ゾーン信号が立ち上がっている期間中にＹ方向磁界検出値の符号に基づいて絶対位置を検出するので、ノイズに影響されない正確な検出ができる。これに加え、Ｘ方向磁界検出値が極値であるという条件を設けることで、いっそう正確な検出ができる。
【００４７】
また、移動体１の移動方向が図３の右方向である場合、絶対位置においてＹ方向磁界検出値はゼロ未満からゼロ以上に変化するので、絶対位置信号用比較器６は絶対位置信号を立ち上げる。その結果、マルチバイブレータ７は、絶対位置方向パルス（移動方向＋Ｘ）を出力する。逆に、移動体１の移動方向が図３の左方向である場合、絶対位置においてＹ方向磁界検出値はゼロ以上からゼロ未満に変化するので、絶対位置信号用比較器６は絶対位置信号を立ち下げる。その結果、マルチバイブレータ７は、絶対位置方向パルス（移動方向−Ｘ）を出力する。このようにして移動体１の移動方向が検出できる。
【００４８】
次に、磁石２の形状について考察する。
【００４９】
磁石２としては、半円弧状磁石、棒状磁石などがある。
【００５０】
図４（ａ）に示されるように、半円弧状磁石２は、断面が、例えば、断面直径φ＝３ｍｍの円形に形成された強磁性体が、例えば、内径ｄ＝２０ｍｍで半円弧状に形成された形状であり、着磁方向は半円弧に沿う方向である。保持力は、例えば１［Ａ／ｍ］である。半円弧状磁石２による磁界のイメージは、図４（ｂ）のようになる。
【００５１】
図５（ａ）に示されるように、棒状磁石２は、断面が、例えば、縦ｈ＝３ｍｍ、横ｗ＝３ｍｍの矩形に形成された強磁性体が、例えば、長さｌ＝２６ｍｍで直線状に形成された形状であり、着磁方向は長手方向である。保持力は、例えば、１［Ａ／ｍ］である。棒状磁石２による磁界のイメージは、図５（ｂ）のようになる。
【００５２】
磁石２と磁気センサ３の距離及び磁石２の向きについて考察する。
【００５３】
図６（ａ）に示されるように、半円弧状磁石２のＮＳ両極の面（Ｘ軸）に対して平行に磁束密度調査ラインａを定義する。ＮＳ両極の面から磁束密度調査ラインａまでの距離（Ｙ軸の値）を１ｍｍとする。また、図６（ｂ）に示されるように、棒状磁石２の長手方向（Ｘ軸）に対して平行に磁束密度調査ラインｂを定義すると共に、棒状磁石２の片側極の面に対して平行（Ｙ軸に対して平行）に磁束密度調査ラインｃを定義する。棒状磁石２の側面から磁束密度調査ラインｂまでの距離を１ｍｍとし、棒状磁石２の片側極の面から磁束密度調査ラインｃまでの距離を１ｍｍとする。
【００５４】
このとき、各磁束密度調査ライン上における磁界のＸ方向成分は、図６（ｃ）のようになる。また、各磁束密度調査ライン上における磁界のＹ方向成分は、図６（ｄ）のようになる。
【００５５】
図７（ａ）に示されるように、半円弧状磁石２のＮＳ両極の面（Ｘ軸）に対して平行に磁束密度調査ラインａを定義する。ＮＳ両極の面から磁束密度調査ラインａまでの距離（Ｙ軸の値）を１０ｍｍとする。また、図７（ｂ）に示されるように、棒状磁石２の長手方向（Ｘ軸）に対して平行に磁束密度調査ラインｂを定義すると共に、棒状磁石２の片側極の面に対して平行（Ｙ軸に対して平行）に磁束密度調査ラインｃを定義する。棒状磁石２の側面から磁束密度調査ラインｂまでの距離を１０ｍｍとし、棒状磁石２の片側極の面から磁束密度調査ラインｃまでの距離を１０ｍｍとする。
【００５６】
このとき、各磁束密度調査ライン上における磁界のＸ方向成分は、図７（ｃ）のようになる。また、各磁束密度調査ライン上における磁界のＹ方向成分は、図７（ｄ）ようになる。
【００５７】
図６、図７の調査結果を見ると、磁束密度調査ラインｃが棒状磁石２の片側極の面から１ｍｍしか離れていないときには、磁束密度調査ラインｃ上の位置が変わると磁界のＸ方向成分とＹ方向成分が変化するが、磁束密度調査ラインｃが棒状磁石２の片側極の面から１０ｍｍ離れているときには、磁束密度調査ラインｃ上の位置が変わっても、磁界は、Ｘ方向成分もＹ方向成分もほとんど変化が見られない。一方、磁束密度調査ラインａと磁束密度調査ラインｂに関しては、半円弧状磁石２面からの距離あるいは棒状磁石２の側面からの距離が１０ｍｍであっても、ライン上の位置に応じて磁界のＸ方向成分とＹ方向成分が変化する。
【００５８】
この調査結果から、磁石２は、磁極ＳＮを移動体１の前後に向かせたほうが、磁極ＳＮを移動体１の前後と直角に向かせるよりも有利であり、磁気センサ３と磁石２のＹ方向距離が大きい場合でも、あるいは磁石２の磁力又は磁気センサ３の感度が小さい場合でも、位置検出を行うことができる。
【００５９】
以上説明したように、本発明によれば、磁気センサ３により検出された互いに直交する２方向の磁界の大きさの組み合わせに基づいて磁気センサ３に対する磁石２の位置を検出するようにしたので、従来のように１方向の磁界のみに基づいて検出する方法よりも精度が向上する。
【００６０】
本発明によれば、磁石２の磁極ＳＮを移動体１の前後に向かせて移動体１に磁石２を取り付けたので、磁石２の磁極ＳＮを移動体１の移動方向に対して直交するように向かせるよりも有利であり、磁気センサ３と磁石２のＹ方向距離を大きく、あるいは磁石２の磁力又は磁気センサ３の感度を小さくすることができる。
【００６１】
本発明によれば、ゾーンを定義し、磁石２がゾーンの中央にあるとき一方の検出磁界の絶対値が極値となり、かつ、磁石２がゾーンの中央を通過したときもう一方の検出磁界の極性が反転するように磁気センサ３を設置したので、絶対位置の検出が可能となる。
【００６２】
本発明によれば、一方の検出磁界の絶対値が閾値以上であることにより、磁石２がゾーン内に存在することを検出し、もう一方の検出磁界の極性が反転したことにより、磁石２がゾーンの中央を通過したことを検出するので、絶対位置の誤検出が防止される。
【００６３】
本発明によれば、ゾーン信号が立ち上がっている期間中に絶対位置信号が立ち上がったときは、磁石２が一方向に絶対位置を通過したことを検出し、ゾーン信号が立ち上がっている期間中に絶対位置信号が立ち下がったときは、磁石２が反対方向に絶対位置を通過したことを検出するようにしたので、移動体１の移動方向が検出できる。
【００６４】
なお、本発明では、移動体１に磁石２を取り付け、磁気センサ３を移動体１の移動経路に臨ませて設置したが、磁石２を移動体１の移動経路に沿わせて設置し、移動体１に磁気センサ３を取り付けても、絶対位置検出については同等の効果が得られる。磁気センサ３を移動体１外に設置する構成では、位置検出結果を利用した情報処理が移動体１外で行いやすく、例えば、道路交通システムにおいて車両の位置検出結果を利用するのに好適である。また、この場合、移動体１には磁石２を設けるだけでよいので、移動体１側のコスト負担が小さい。
【符号の説明】
【００６５】
１ 移動体
２ 磁石
３ 磁気センサ
４ 演算回路
５ ゾーン信号用比較器
６ 絶対位置信号用比較器
７ マルチバイブレータ
８ 増幅器
９ 走行路
【技術分野】
【０００１】
本発明は、高精度で位置検出ができ、絶対位置が検出できる移動体検出方法及び移動体検出システムに関する。
【背景技術】
【０００２】
従来の磁石を用いた移動体位置検出方法としては、移動体に磁石を取り付け、ある場所に移動体が近付いたときにその場所の磁界が大きくなることを利用し、移動体の移動経路に臨ませて設置した磁気センサで磁界の大きさを検出し、検出された磁界の大きさが所定の閾値を超えたとき、移動体が前記閾値で決まる磁気センサからの距離範囲（ゾーン）内に存在することを検出するという移動体位置検出方法が知られている。
【０００３】
また、移動体に磁気センサを取り付け、移動体の移動経路に臨ませて磁石を設置する移動体位置検出方法が知られている。
【０００４】
磁界を検出する磁気センサとしては、ホール素子、磁界により接点がＯＮ−ＯＦＦされる磁気式リミットＳＷなどがある。
【０００５】
これらの移動体位置検出方法は、磁気センサにより磁界の大きさを検出し、所定の閾値を超えたかどうかで、ゾーン内に移動体が存在するかどうかを判定するものである。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００６】
【特許文献１】特開平１０−２６０７２３号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
磁界の大きさにより移動体がゾーン内に存在することを検出する移動体位置検出方法では、温度による磁石の磁界変動や磁気センサの感度の変化により、ゾーンを示す磁界の大きさが変動するので、移動体が検出される位置の変動が大きい。移動体が検出される位置の変動が大きいため、検出される絶対位置が変動する。絶対位置とは、移動体の移動経路中のどこであるかを特定する位置のことであるが、従来技術では、ゾーンを特定することで、絶対位置に代用している。よって、従来技術における絶対位置の精度はゾーンの大きさで決まる。このため、従来の移動体位置検出方法は、絶対位置を精度良く検出することが必要な分野には適用できない。
【０００８】
温度による磁石の磁界変動や磁気センサの感度の変化を温度補正することが考えられるが、そのためには温度センサや温度補償回路が必要となるため、装置構成が複雑になる。
【０００９】
そこで、本発明の目的は、上記課題を解決し、高精度で位置検出ができ、絶対位置が検出できる移動体検出方法及び移動体検出システムを提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
上記目的を達成するために本発明の移動体検出方法は、移動体に磁石を取り付け、互いに直交する２方向の磁界の大きさを検出する磁気センサを前記移動体の移動経路に臨ませて設置し、前記磁気センサにより検出された互いに直交する２方向の磁界の大きさの組み合わせに基づいて前記磁気センサに対する前記磁石の位置を検出することにより、前記移動体の位置を検出するものである。
【００１１】
前記磁石の磁極ＳＮを前記移動体の前後に向かせて前記移動体に前記磁石を取り付けてもよい。
【００１２】
前記磁気センサによる一方の検出磁界の絶対値が所定の閾値以上である前記磁気センサからの距離範囲をゾーンとし、前記磁気センサを前記磁石が前記ゾーンの中央にあるとき前記一方の検出磁界の絶対値が極値となり、かつ、前記磁石が前記ゾーンの中央を通過したときもう一方の検出磁界の極性が反転するように設置してもよい。
【００１３】
前記一方の検出磁界の絶対値が前記閾値以上であることにより、前記磁石が前記ゾーン内に存在することを検出し、前記もう一方の検出磁界の極性が反転したことにより、前記磁石が前記ゾーンの中央を通過したことを検出してもよい。
【００１４】
前記磁気センサによる一方の検出磁界の絶対値を前記閾値と比較し、前記磁気センサによる一方の検出磁界の大きさが前記閾値以上になったとき、ゾーン信号を立ち上げ、前記磁気センサによる一方の検出磁界の絶対値が前記閾値より小さくなったとき前記ゾーン信号を立ち下げ、前記もう一方の検出磁界の符号付き値をゼロと比較し、前記もう一方の検出磁界の符号付き値がゼロ未満からゼロ以上になったとき、絶対位置信号を立ち上げ、前記もう一方の検出磁界の符号付き値がゼロ以上からゼロ未満になったとき、前記絶対位置信号を立ち下げ、前記ゾーン信号が立ち上がっている期間中に、前記絶対位置信号が立ち上がるか又は立ち下がったとき、前記磁石が前記移動体の移動経路中に前記磁気センサの位置で特定される絶対位置にあることを検出してもよい。
【００１５】
前記ゾーン信号が立ち上がっている期間中に前記絶対位置信号が立ち上がったとき、前記磁石が一方向に前記絶対位置を通過したことを検出し、前記ゾーン信号が立ち上がっている期間中に前記絶対位置信号が立ち下がったとき、前記磁石が反対方向に前記絶対位置を通過したことを検出してもよい。
【００１６】
本発明の移動体検出システムは、移動体に取り付けられた磁石と、前記移動体の移動経路に臨ませて設置され、互いに直交する２方向の磁界の大きさを検出する磁気センサと、前記磁気センサにより検出された互いに直交する２方向の磁界の大きさの組み合わせに基づいて前記磁気センサに対する前記磁石の位置を検出することにより、前記移動体の位置を検出する演算回路とを備えたものである。
【００１７】
前記磁石は、磁極ＳＮを前記移動体の前後に向かせて前記移動体に取り付けられてもよい。
【００１８】
前記磁気センサによる一方の検出磁界の絶対値が所定の閾値以上である前記磁気センサからの距離範囲がゾーンと定義され、前記磁気センサは、前記磁石が前記ゾーンの中央にあるとき前記一方の検出磁界の絶対値が極値となり、かつ、前記磁石が前記ゾーンの中央を通過したときもう一方の検出磁界の極性が反転するように設置されてもよい。
【００１９】
前記演算回路は、前記一方の検出磁界の絶対値が前記閾値以上であることにより、前記磁石が前記ゾーン内に存在することを検出し、前記もう一方の検出磁界の極性が反転したことにより、前記磁石が前記ゾーンの中央を通過したことを検出してもよい。
【００２０】
前記演算回路は、前記磁気センサによる一方の検出磁界の絶対値を前記閾値と比較し、前記磁気センサによる一方の検出磁界の大きさが前記閾値以上になったとき、ゾーン信号を立ち上げ、前記磁気センサによる一方の検出磁界の絶対値が前記閾値より小さくなったとき前記ゾーン信号を立ち下げるゾーン信号用比較器と、前記もう一方の検出磁界の符号付き値をゼロと比較し、前記もう一方の検出磁界の符号付き値がゼロ未満からゼロ以上になったとき、絶対位置信号を立ち上げ、前記もう一方の検出磁界の符号付き値がゼロ以上からゼロ未満になったとき、前記絶対位置信号を立ち下げる絶対位置信号用比較器と、前記ゾーン信号をデータ入力とし、前記絶対位置信号を立ち上がりトリガ入力及び立ち下がりトリガ入力とし、前記ゾーン信号が立ち上がっている期間中に、前記絶対位置信号が立ち上がるか又は立ち下がったとき、前記磁石が前記移動体の移動経路中に前記磁気センサの位置で特定される絶対位置にあることを示す信号を立ち上げるマルチバイブレータとを有してもよい。
【００２１】
前記マルチバイブレータは、前記ゾーン信号が立ち上がっている期間中に前記絶対位置信号が立ち上がったときトリガされ、前記磁石が一方向に前記絶対位置を通過したことを示す信号を立ち上げ、前記ゾーン信号が立ち上がっている期間中に前記絶対位置信号が立ち下がったときトリガされ、前記磁石が反対方向に前記絶対位置を通過したことを示す信号を立ち上げてもよい。
【発明の効果】
【００２２】
本発明は次の如き優れた効果を発揮する。
【００２３】
（１）高精度で位置検出ができる。
【００２４】
（２）絶対位置が検出できる。
【図面の簡単な説明】
【００２５】
【図１】本発明の移動体検出方法の原理を説明するための、上面視磁界図と磁界検出値グラフを併記した図である。
【図２】本発明の移動体検出システムのブロック構成図である。
【図３】本発明の移動体検出方法の動作を説明するための、磁界検出値グラフと信号遷移図を併記した図である。
【図４】（ａ）は半円弧状磁石の上面図、（ｂ）は半円弧状磁石による磁界のイメージ図である。
【図５】（ａ）は棒状磁石の上面図、（ｂ）は棒状磁石による磁界のイメージ図である。
【図６】（ａ）は半円弧状磁石と磁束密度調査ラインの上面図、（ｂ）は棒状磁石と磁束密度調査ラインの上面図、（ｃ）は磁束密度調査ライン上におけるＸ方向成分図、（ｄ）は磁束密度調査ライン上におけるＹ方向成分図である。
【図７】（ａ）は半円弧状磁石と磁束密度調査ラインの上面図、（ｂ）は棒状磁石と磁束密度調査ラインの上面図、（ｃ）は磁束密度調査ライン上におけるＸ方向成分図、（ｄ）は磁束密度調査ライン上におけるＹ方向成分図である。
【発明を実施するための形態】
【００２６】
以下、本発明の一実施形態を添付図面に基づいて詳述する。
【００２７】
図１に示されるように、本発明に係る移動体検出システムは、移動体１に取り付けられた磁石２と、移動体１の移動経路に臨ませて設置され、互いに直交する２方向の磁界の大きさを検出する磁気センサ３と、磁気センサ３により検出された互いに直交する２方向の磁界の大きさの組み合わせに基づいて磁気センサ３に対する磁石２の位置を検出することにより、移動体１の位置を検出する演算回路４（図２参照）とを備える。
【００２８】
移動体１の移動経路は、ここでは説明を簡単にするため、直線としている。
【００２９】
磁石２は、磁極ＳＮを移動体１の前後に向かせて移動体１に取り付けられる。図１の移動体検出システムでは、移動方向が図示右方向であるときＮ極が前に臨み、移動方向が図示左方向であるときＳ極が前に臨むことになる。移動体１に対する磁石２の大きさ、及び移動体１内のどの位置に磁石２を取り付けるかは限定しない。
【００３０】
磁気センサ３は、例えば、ＧＭＲセンサである。ＧＭＲセンサは、ＧＭＲ効果（Giant Magneto Resistive effect；巨大磁気抵抗効果）を利用したセンサであり、磁界の大きさ（絶対値）と磁界の方向（符号）とを検出することができる。検出結果は、電気的な信号（電圧信号又は電流信号）であり、信号の絶対値が磁界の大きさ（絶対値）を示し、信号の符号が磁界の方向を示す。磁気センサ３は、互いに直交するＸ方向とＹ方向についてそれぞれ磁界の大きさ（絶対値）と磁界の方向（符号）とを検出することができるよう、Ｘ方向検出部３ｘとＹ方向検出部３ｙ（図２参照）とを備える。本発明では、この磁気センサで３により、移動体１の移動方向に平行な方向の磁界と移動体１の移動方向に垂直な方向の磁界について検出を行う。
【００３１】
図１に示された５つの磁気センサ３は全て同一物であり、磁気センサ３と磁石２との位置関係Ａ，Ｂ，Ｃ，Ｄ，Ｅを示す。すなわち、位置関係Ａでは、磁気センサ３は磁石２のＮ極よりかなり前にあり、位置関係Ｂでは、磁気センサ３は磁石２のＮ極よりやや前にあり、位置関係Ｃでは磁気センサ３は磁石２のＳ極とＮ極の中心（境界）の位置にあり、位置関係Ｄでは、磁気センサ３は磁石２のＳ極よりやや後にあり、位置関係Ｅでは、磁気センサ３は磁石２のＳ極よりかなり後にある。
【００３２】
Ｘ方向検出部３ｘとＹ方向検出部３ｙが検出するＸ方向とＹ方向の磁界は、位置関係Ａ，Ｂ，Ｃ，Ｄ，Ｅによって異なることが分かっている。すなわち、Ｘ方向の磁界検出値は、位置関係Ｂと位置関係Ｄにおいて符号が反転し、位置関係Ｃにおいて極大となる。Ｙ方向の磁界検出値は、位置関係Ｃにおいて符号が反転する。Ｘ方向の磁界検出値は、温度による磁石２の磁界変動や磁気センサ３の感度の変化によって変わる。また、Ｘ方向の磁界検出値は、磁石２と磁気センサ３のＹ方向の相対位置の変化によって変わる。これらのため、Ｘ方向の磁界検出値の符号が反転する位置関係Ｂと位置関係Ｄの場所も変わる。しかし、Ｙ方向の磁界検出値の符号が反転する位置関係Ｃの場所は、温度による磁石２の磁界変動や磁気センサ３の感度の変化によっても変わらず、磁石２と磁気センサ３のＹ方向の相対位置の変化によっても変わらない。本発明では、このことを利用してＹ方向の磁界検出値の符号が反転したことをもって絶対位置（詳しくは後述）を安定的に検出する。
【００３３】
なお、図１から明らかなように、本発明では磁気センサ３に対する磁石２の位置を検出するものであるが、移動体１への磁石２の取付位置は既知であり、磁石２の位置を検出することは移動体１の位置を検出することにほかならない。
【００３４】
本発明では、移動体１の移動方向に平行な方向の磁界の大きさ（絶対値）を磁気センサ３のＸ方向検出部３ｘで検出し、従来と同様に磁気センサ３から所定の距離範囲をゾーンと定義する。検出された磁界の絶対値が所定の閾値（図３参照）以上であれば磁石２がゾーン内に存在することを検出することができる。
【００３５】
さらに、磁気センサ３は、磁石２がゾーンの中央にあるときＸ方向検出部３ｘで検出された磁界の絶対値が極値となり、かつ、磁石２がゾーンの中央を通過したときＹ方向検出部３ｙで検出された磁界の極性が反転するように設置される。Ｙ方向検出部３ｙでは、移動体１の移動方向に垂直な方向の磁界の方向（磁力線の向き）を検出する。このとき、磁石２のＳ極とＮ極の中心が磁気センサ３の位置を通過すると、磁気センサ３におけるＹ方向の磁界が１８０°変化する（極性が反転する）ので、磁界の大きさの符号が反転する。これにより、絶対位置が検出できる。絶対位置は、移動体１の移動経路中において磁気センサ３の設置された位置で特定される。すなわち、磁気センサ３と磁石２が位置関係Ｃであるとき、磁石２の絶対位置は磁気センサ３の設置位置である。
【００３６】
図２に示されるように、移動体検出システムの演算回路４は、Ｘ方向検出部３ｘで検出された磁界の絶対値が閾値以上であることにより、磁石２がゾーン内に存在することを検出し、Ｙ方向検出部３ｙで検出された磁界の極性が反転したことにより、磁石２がゾーンの中央を通過したことを検出するようになっている。
【００３７】
より具体的には、演算回路４は、Ｘ方向検出部３ｘで検出された磁界の絶対値を閾値と比較し、Ｘ方向検出部３ｘで検出された磁界の大きさが閾値以上になったとき、ゾーン信号を立ち上げ、Ｘ方向検出部３ｘで検出された磁界の絶対値が閾値より小さくなったときゾーン信号を立ち下げるゾーン信号用比較器５と、Ｙ方向検出部３ｙで検出された磁界の符号付き値をゼロと比較し、Ｙ方向検出部３ｙで検出された磁界の符号付き値がゼロ未満からゼロ以上になったとき、絶対位置信号を立ち上げ、Ｙ方向検出部３ｙで検出された磁界の符号付き値がゼロ以上からゼロ未満になったとき、絶対位置信号を立ち下げる、いわゆるゼロクロス検出を行う絶対位置信号用比較器６と、ゾーン信号をデータ入力とし、絶対位置信号を立ち上がりトリガ入力及び立ち下がりトリガ入力とし、ゾーン信号が立ち上がっている期間中に、絶対位置信号が立ち上がるか又は立ち下がったとき、磁石２が絶対位置にあることを示す信号を立ち上げるマルチバイブレータ７とを有する。
【００３８】
なお、演算回路４における比較器５，６の出力以降の各信号は、「０」か「１」の論理値を取るデジタル信号である。
【００３９】
マルチバイブレータ７は、ゾーン信号が立ち上がっている期間中に絶対位置信号が立ち上がったときトリガされて、磁石２が一方向（Ｘ軸の＋方向）に絶対位置を通過したことを示す信号（絶対位置方向パルス（移動方向＋Ｘ））を立ち上げ、ゾーン信号が立ち上がっている期間中に絶対位置信号が立ち下がったときトリガされて、磁石２が反対方向（Ｘ軸の−方向）に絶対位置を通過したことを示す信号（絶対位置方向パルス（移動方向−Ｘ））を立ち上げるようになっている。
【００４０】
本実施形態では、マルチバイブレータ７は、立ち上げた信号を図示しない時定数回路により決まる所定時間後に立ち下げることで、所定のパルス幅を有する絶対位置方向パルスとする、いわゆるワンショットマルチバイブレータである。
【００４１】
磁気センサ３とゾーン信号用比較器５及び絶対位置信号用比較器６との間には、それぞれ信号増幅器８を設けても良い。
【００４２】
移動体１は、走行路９上を移動するものであっても良い。
【００４３】
以下、動作を説明する。
【００４４】
図３に示されるように、磁石２と磁気センサ３のＸ方向の相対位置の変化に応じて、Ｘ方向磁界検出値とＹ方向磁界検出値が変化する。Ｘ方向磁界検出値の絶対値に対して所定の閾値が設けられており、Ｘ方向磁界検出値の絶対値が閾値以上であれば、ゾーン信号用比較器５がゾーン信号を論理値「１」とし、磁石２がゾーン内に存在することを検出する。
【００４５】
一方、Ｙ方向磁界検出値の符号が反転すると、絶対位置信号用比較器６が絶対位置信号の論理を反転させる。したがって、絶対位置信号の論理が反転したことにより、磁石２が絶対位置を通過したことが検出される。
【００４６】
ただし、絶対位置の検出にＹ方向磁界検出値の符号が反転のみを用いた場合、磁石２が絶対位置を通過していない時に、ノイズの影響でＹ方向磁界検出値が変動して符号が反転すると、絶対位置信号用比較器６から絶対位置信号が出力されてしまい、誤検出が発生する。これに対し本発明では、Ｘ方向磁界検出値に基づいてゾーンを検出しておき、ゾーン信号が立ち上がっている期間中にＹ方向磁界検出値の符号に基づいて絶対位置を検出するので、ノイズに影響されない正確な検出ができる。これに加え、Ｘ方向磁界検出値が極値であるという条件を設けることで、いっそう正確な検出ができる。
【００４７】
また、移動体１の移動方向が図３の右方向である場合、絶対位置においてＹ方向磁界検出値はゼロ未満からゼロ以上に変化するので、絶対位置信号用比較器６は絶対位置信号を立ち上げる。その結果、マルチバイブレータ７は、絶対位置方向パルス（移動方向＋Ｘ）を出力する。逆に、移動体１の移動方向が図３の左方向である場合、絶対位置においてＹ方向磁界検出値はゼロ以上からゼロ未満に変化するので、絶対位置信号用比較器６は絶対位置信号を立ち下げる。その結果、マルチバイブレータ７は、絶対位置方向パルス（移動方向−Ｘ）を出力する。このようにして移動体１の移動方向が検出できる。
【００４８】
次に、磁石２の形状について考察する。
【００４９】
磁石２としては、半円弧状磁石、棒状磁石などがある。
【００５０】
図４（ａ）に示されるように、半円弧状磁石２は、断面が、例えば、断面直径φ＝３ｍｍの円形に形成された強磁性体が、例えば、内径ｄ＝２０ｍｍで半円弧状に形成された形状であり、着磁方向は半円弧に沿う方向である。保持力は、例えば１［Ａ／ｍ］である。半円弧状磁石２による磁界のイメージは、図４（ｂ）のようになる。
【００５１】
図５（ａ）に示されるように、棒状磁石２は、断面が、例えば、縦ｈ＝３ｍｍ、横ｗ＝３ｍｍの矩形に形成された強磁性体が、例えば、長さｌ＝２６ｍｍで直線状に形成された形状であり、着磁方向は長手方向である。保持力は、例えば、１［Ａ／ｍ］である。棒状磁石２による磁界のイメージは、図５（ｂ）のようになる。
【００５２】
磁石２と磁気センサ３の距離及び磁石２の向きについて考察する。
【００５３】
図６（ａ）に示されるように、半円弧状磁石２のＮＳ両極の面（Ｘ軸）に対して平行に磁束密度調査ラインａを定義する。ＮＳ両極の面から磁束密度調査ラインａまでの距離（Ｙ軸の値）を１ｍｍとする。また、図６（ｂ）に示されるように、棒状磁石２の長手方向（Ｘ軸）に対して平行に磁束密度調査ラインｂを定義すると共に、棒状磁石２の片側極の面に対して平行（Ｙ軸に対して平行）に磁束密度調査ラインｃを定義する。棒状磁石２の側面から磁束密度調査ラインｂまでの距離を１ｍｍとし、棒状磁石２の片側極の面から磁束密度調査ラインｃまでの距離を１ｍｍとする。
【００５４】
このとき、各磁束密度調査ライン上における磁界のＸ方向成分は、図６（ｃ）のようになる。また、各磁束密度調査ライン上における磁界のＹ方向成分は、図６（ｄ）のようになる。
【００５５】
図７（ａ）に示されるように、半円弧状磁石２のＮＳ両極の面（Ｘ軸）に対して平行に磁束密度調査ラインａを定義する。ＮＳ両極の面から磁束密度調査ラインａまでの距離（Ｙ軸の値）を１０ｍｍとする。また、図７（ｂ）に示されるように、棒状磁石２の長手方向（Ｘ軸）に対して平行に磁束密度調査ラインｂを定義すると共に、棒状磁石２の片側極の面に対して平行（Ｙ軸に対して平行）に磁束密度調査ラインｃを定義する。棒状磁石２の側面から磁束密度調査ラインｂまでの距離を１０ｍｍとし、棒状磁石２の片側極の面から磁束密度調査ラインｃまでの距離を１０ｍｍとする。
【００５６】
このとき、各磁束密度調査ライン上における磁界のＸ方向成分は、図７（ｃ）のようになる。また、各磁束密度調査ライン上における磁界のＹ方向成分は、図７（ｄ）ようになる。
【００５７】
図６、図７の調査結果を見ると、磁束密度調査ラインｃが棒状磁石２の片側極の面から１ｍｍしか離れていないときには、磁束密度調査ラインｃ上の位置が変わると磁界のＸ方向成分とＹ方向成分が変化するが、磁束密度調査ラインｃが棒状磁石２の片側極の面から１０ｍｍ離れているときには、磁束密度調査ラインｃ上の位置が変わっても、磁界は、Ｘ方向成分もＹ方向成分もほとんど変化が見られない。一方、磁束密度調査ラインａと磁束密度調査ラインｂに関しては、半円弧状磁石２面からの距離あるいは棒状磁石２の側面からの距離が１０ｍｍであっても、ライン上の位置に応じて磁界のＸ方向成分とＹ方向成分が変化する。
【００５８】
この調査結果から、磁石２は、磁極ＳＮを移動体１の前後に向かせたほうが、磁極ＳＮを移動体１の前後と直角に向かせるよりも有利であり、磁気センサ３と磁石２のＹ方向距離が大きい場合でも、あるいは磁石２の磁力又は磁気センサ３の感度が小さい場合でも、位置検出を行うことができる。
【００５９】
以上説明したように、本発明によれば、磁気センサ３により検出された互いに直交する２方向の磁界の大きさの組み合わせに基づいて磁気センサ３に対する磁石２の位置を検出するようにしたので、従来のように１方向の磁界のみに基づいて検出する方法よりも精度が向上する。
【００６０】
本発明によれば、磁石２の磁極ＳＮを移動体１の前後に向かせて移動体１に磁石２を取り付けたので、磁石２の磁極ＳＮを移動体１の移動方向に対して直交するように向かせるよりも有利であり、磁気センサ３と磁石２のＹ方向距離を大きく、あるいは磁石２の磁力又は磁気センサ３の感度を小さくすることができる。
【００６１】
本発明によれば、ゾーンを定義し、磁石２がゾーンの中央にあるとき一方の検出磁界の絶対値が極値となり、かつ、磁石２がゾーンの中央を通過したときもう一方の検出磁界の極性が反転するように磁気センサ３を設置したので、絶対位置の検出が可能となる。
【００６２】
本発明によれば、一方の検出磁界の絶対値が閾値以上であることにより、磁石２がゾーン内に存在することを検出し、もう一方の検出磁界の極性が反転したことにより、磁石２がゾーンの中央を通過したことを検出するので、絶対位置の誤検出が防止される。
【００６３】
本発明によれば、ゾーン信号が立ち上がっている期間中に絶対位置信号が立ち上がったときは、磁石２が一方向に絶対位置を通過したことを検出し、ゾーン信号が立ち上がっている期間中に絶対位置信号が立ち下がったときは、磁石２が反対方向に絶対位置を通過したことを検出するようにしたので、移動体１の移動方向が検出できる。
【００６４】
なお、本発明では、移動体１に磁石２を取り付け、磁気センサ３を移動体１の移動経路に臨ませて設置したが、磁石２を移動体１の移動経路に沿わせて設置し、移動体１に磁気センサ３を取り付けても、絶対位置検出については同等の効果が得られる。磁気センサ３を移動体１外に設置する構成では、位置検出結果を利用した情報処理が移動体１外で行いやすく、例えば、道路交通システムにおいて車両の位置検出結果を利用するのに好適である。また、この場合、移動体１には磁石２を設けるだけでよいので、移動体１側のコスト負担が小さい。
【符号の説明】
【００６５】
１ 移動体
２ 磁石
３ 磁気センサ
４ 演算回路
５ ゾーン信号用比較器
６ 絶対位置信号用比較器
７ マルチバイブレータ
８ 増幅器
９ 走行路
【特許請求の範囲】
【請求項１】
移動体に磁石を取り付け、
互いに直交する２方向の磁界の大きさを検出する磁気センサを前記移動体の移動経路に臨ませて設置し、
前記磁気センサにより検出された互いに直交する２方向の磁界の大きさの組み合わせに基づいて前記磁気センサに対する前記磁石の位置を検出することにより、前記移動体の位置を検出することを特徴とする移動体検出方法。
【請求項２】
前記磁石の磁極ＳＮを前記移動体の前後に向かせて前記移動体に前記磁石を取り付けることを特徴とする請求項１記載の移動体検出方法。
【請求項３】
前記磁気センサによる一方の検出磁界の絶対値が所定の閾値以上である前記磁気センサからの距離範囲をゾーンとし、
前記磁気センサを前記磁石が前記ゾーンの中央にあるとき前記一方の検出磁界の絶対値が極値となり、かつ、前記磁石が前記ゾーンの中央を通過したときもう一方の検出磁界の極性が反転するように設置することを特徴とする請求項１又は２記載の移動体検出方法。
【請求項４】
前記一方の検出磁界の絶対値が前記閾値以上であることにより、前記磁石が前記ゾーン内に存在することを検出し、
前記もう一方の検出磁界の極性が反転したことにより、前記磁石が前記ゾーンの中央を通過したことを検出することを特徴とする請求項３記載の移動体検出方法。
【請求項５】
前記磁気センサによる一方の検出磁界の絶対値を前記閾値と比較し、前記磁気センサによる一方の検出磁界の大きさが前記閾値以上になったとき、ゾーン信号を立ち上げ、前記磁気センサによる一方の検出磁界の絶対値が前記閾値より小さくなったとき前記ゾーン信号を立ち下げ、
前記もう一方の検出磁界の符号付き値をゼロと比較し、前記もう一方の検出磁界の符号付き値がゼロ未満からゼロ以上になったとき、絶対位置信号を立ち上げ、前記もう一方の検出磁界の符号付き値がゼロ以上からゼロ未満になったとき、前記絶対位置信号を立ち下げ、
前記ゾーン信号が立ち上がっている期間中に、前記絶対位置信号が立ち上がるか又は立ち下がったとき、前記磁石が前記移動体の移動経路中に前記磁気センサの位置で特定される絶対位置にあることを検出することを特徴とする請求項４記載の移動体検出方法。
【請求項６】
前記ゾーン信号が立ち上がっている期間中に前記絶対位置信号が立ち上がったとき、前記磁石が一方向に前記絶対位置を通過したことを検出し、
前記ゾーン信号が立ち上がっている期間中に前記絶対位置信号が立ち下がったとき、前記磁石が反対方向に前記絶対位置を通過したことを検出することを特徴とする請求項５記載の移動体検出方法。
【請求項７】
移動体に取り付けられた磁石と、
前記移動体の移動経路に臨ませて設置され、互いに直交する２方向の磁界の大きさを検出する磁気センサと、
前記磁気センサにより検出された互いに直交する２方向の磁界の大きさの組み合わせに基づいて前記磁気センサに対する前記磁石の位置を検出することにより、前記移動体の位置を検出する演算回路とを備えたことを特徴とする移動体検出システム。
【請求項８】
前記磁石は、磁極ＳＮを前記移動体の前後に向かせて前記移動体に取り付けられることを特徴とする請求項７記載の移動体検出システム。
【請求項９】
前記磁気センサによる一方の検出磁界の絶対値が所定の閾値以上である前記磁気センサからの距離範囲がゾーンと定義され、
前記磁気センサは、前記磁石が前記ゾーンの中央にあるとき前記一方の検出磁界の絶対値が極値となり、かつ、前記磁石が前記ゾーンの中央を通過したときもう一方の検出磁界の極性が反転するように設置されることを特徴とする請求項７又は８記載の移動体検出システム。
【請求項１０】
前記演算回路は、
前記一方の検出磁界の絶対値が前記閾値以上であることにより、前記磁石が前記ゾーン内に存在することを検出し、
前記もう一方の検出磁界の極性が反転したことにより、前記磁石が前記ゾーンの中央を通過したことを検出することを特徴とする請求項９記載の移動体検出システム。
【請求項１１】
前記演算回路は、
前記磁気センサによる一方の検出磁界の絶対値を前記閾値と比較し、前記磁気センサによる一方の検出磁界の大きさが前記閾値以上になったとき、ゾーン信号を立ち上げ、前記磁気センサによる一方の検出磁界の絶対値が前記閾値より小さくなったとき前記ゾーン信号を立ち下げるゾーン信号用比較器と、
前記もう一方の検出磁界の符号付き値をゼロと比較し、前記もう一方の検出磁界の符号付き値がゼロ未満からゼロ以上になったとき、絶対位置信号を立ち上げ、前記もう一方の検出磁界の符号付き値がゼロ以上からゼロ未満になったとき、前記絶対位置信号を立ち下げる絶対位置信号用比較器と、
前記ゾーン信号をデータ入力とし、前記絶対位置信号を立ち上がりトリガ入力及び立ち下がりトリガ入力とし、前記ゾーン信号が立ち上がっている期間中に、前記絶対位置信号が立ち上がるか又は立ち下がったとき、前記磁石が前記移動体の移動経路中に前記磁気センサの位置で特定される絶対位置にあることを示す信号を立ち上げるマルチバイブレータとを有することを特徴とする請求項１０記載の移動体検出システム。
【請求項１２】
前記マルチバイブレータは、
前記ゾーン信号が立ち上がっている期間中に前記絶対位置信号が立ち上がったときトリガされ、前記磁石が一方向に前記絶対位置を通過したことを示す信号を立ち上げ、
前記ゾーン信号が立ち上がっている期間中に前記絶対位置信号が立ち下がったときトリガされ、前記磁石が反対方向に前記絶対位置を通過したことを示す信号を立ち上げることを特徴とする請求項１１記載の移動体検出システム。
【請求項１】
移動体に磁石を取り付け、
互いに直交する２方向の磁界の大きさを検出する磁気センサを前記移動体の移動経路に臨ませて設置し、
前記磁気センサにより検出された互いに直交する２方向の磁界の大きさの組み合わせに基づいて前記磁気センサに対する前記磁石の位置を検出することにより、前記移動体の位置を検出することを特徴とする移動体検出方法。
【請求項２】
前記磁石の磁極ＳＮを前記移動体の前後に向かせて前記移動体に前記磁石を取り付けることを特徴とする請求項１記載の移動体検出方法。
【請求項３】
前記磁気センサによる一方の検出磁界の絶対値が所定の閾値以上である前記磁気センサからの距離範囲をゾーンとし、
前記磁気センサを前記磁石が前記ゾーンの中央にあるとき前記一方の検出磁界の絶対値が極値となり、かつ、前記磁石が前記ゾーンの中央を通過したときもう一方の検出磁界の極性が反転するように設置することを特徴とする請求項１又は２記載の移動体検出方法。
【請求項４】
前記一方の検出磁界の絶対値が前記閾値以上であることにより、前記磁石が前記ゾーン内に存在することを検出し、
前記もう一方の検出磁界の極性が反転したことにより、前記磁石が前記ゾーンの中央を通過したことを検出することを特徴とする請求項３記載の移動体検出方法。
【請求項５】
前記磁気センサによる一方の検出磁界の絶対値を前記閾値と比較し、前記磁気センサによる一方の検出磁界の大きさが前記閾値以上になったとき、ゾーン信号を立ち上げ、前記磁気センサによる一方の検出磁界の絶対値が前記閾値より小さくなったとき前記ゾーン信号を立ち下げ、
前記もう一方の検出磁界の符号付き値をゼロと比較し、前記もう一方の検出磁界の符号付き値がゼロ未満からゼロ以上になったとき、絶対位置信号を立ち上げ、前記もう一方の検出磁界の符号付き値がゼロ以上からゼロ未満になったとき、前記絶対位置信号を立ち下げ、
前記ゾーン信号が立ち上がっている期間中に、前記絶対位置信号が立ち上がるか又は立ち下がったとき、前記磁石が前記移動体の移動経路中に前記磁気センサの位置で特定される絶対位置にあることを検出することを特徴とする請求項４記載の移動体検出方法。
【請求項６】
前記ゾーン信号が立ち上がっている期間中に前記絶対位置信号が立ち上がったとき、前記磁石が一方向に前記絶対位置を通過したことを検出し、
前記ゾーン信号が立ち上がっている期間中に前記絶対位置信号が立ち下がったとき、前記磁石が反対方向に前記絶対位置を通過したことを検出することを特徴とする請求項５記載の移動体検出方法。
【請求項７】
移動体に取り付けられた磁石と、
前記移動体の移動経路に臨ませて設置され、互いに直交する２方向の磁界の大きさを検出する磁気センサと、
前記磁気センサにより検出された互いに直交する２方向の磁界の大きさの組み合わせに基づいて前記磁気センサに対する前記磁石の位置を検出することにより、前記移動体の位置を検出する演算回路とを備えたことを特徴とする移動体検出システム。
【請求項８】
前記磁石は、磁極ＳＮを前記移動体の前後に向かせて前記移動体に取り付けられることを特徴とする請求項７記載の移動体検出システム。
【請求項９】
前記磁気センサによる一方の検出磁界の絶対値が所定の閾値以上である前記磁気センサからの距離範囲がゾーンと定義され、
前記磁気センサは、前記磁石が前記ゾーンの中央にあるとき前記一方の検出磁界の絶対値が極値となり、かつ、前記磁石が前記ゾーンの中央を通過したときもう一方の検出磁界の極性が反転するように設置されることを特徴とする請求項７又は８記載の移動体検出システム。
【請求項１０】
前記演算回路は、
前記一方の検出磁界の絶対値が前記閾値以上であることにより、前記磁石が前記ゾーン内に存在することを検出し、
前記もう一方の検出磁界の極性が反転したことにより、前記磁石が前記ゾーンの中央を通過したことを検出することを特徴とする請求項９記載の移動体検出システム。
【請求項１１】
前記演算回路は、
前記磁気センサによる一方の検出磁界の絶対値を前記閾値と比較し、前記磁気センサによる一方の検出磁界の大きさが前記閾値以上になったとき、ゾーン信号を立ち上げ、前記磁気センサによる一方の検出磁界の絶対値が前記閾値より小さくなったとき前記ゾーン信号を立ち下げるゾーン信号用比較器と、
前記もう一方の検出磁界の符号付き値をゼロと比較し、前記もう一方の検出磁界の符号付き値がゼロ未満からゼロ以上になったとき、絶対位置信号を立ち上げ、前記もう一方の検出磁界の符号付き値がゼロ以上からゼロ未満になったとき、前記絶対位置信号を立ち下げる絶対位置信号用比較器と、
前記ゾーン信号をデータ入力とし、前記絶対位置信号を立ち上がりトリガ入力及び立ち下がりトリガ入力とし、前記ゾーン信号が立ち上がっている期間中に、前記絶対位置信号が立ち上がるか又は立ち下がったとき、前記磁石が前記移動体の移動経路中に前記磁気センサの位置で特定される絶対位置にあることを示す信号を立ち上げるマルチバイブレータとを有することを特徴とする請求項１０記載の移動体検出システム。
【請求項１２】
前記マルチバイブレータは、
前記ゾーン信号が立ち上がっている期間中に前記絶対位置信号が立ち上がったときトリガされ、前記磁石が一方向に前記絶対位置を通過したことを示す信号を立ち上げ、
前記ゾーン信号が立ち上がっている期間中に前記絶対位置信号が立ち下がったときトリガされ、前記磁石が反対方向に前記絶対位置を通過したことを示す信号を立ち上げることを特徴とする請求項１１記載の移動体検出システム。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【公開番号】特開２０１１−５４１３４（Ｐ２０１１−５４１３４Ａ）
【公開日】平成２３年３月１７日（２０１１．３．１７）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２００９−２０５１１１（Ｐ２００９−２０５１１１）
【出願日】平成２１年９月４日（２００９．９．４）
【出願人】（０００００５１２０）日立電線株式会社 (3,358)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２３年３月１７日（２０１１．３．１７）
【国際特許分類】
【出願日】平成２１年９月４日（２００９．９．４）
【出願人】（０００００５１２０）日立電線株式会社 (3,358)
【Ｆターム（参考）】
[ Back to top ]