特許 6033570 変位センサ及びセンサノード並びに自動張力計測方法

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】特許公報(B2)

(11)【特許番号】6033570

(24)【登録日】2016年11月4日

(45)【発行日】2016年11月30日

(54)【発明の名称】変位センサ及びセンサノード並びに自動張力計測方法

(51)【国際特許分類】

   G01B 7/00 20060101AFI20161121BHJP

【ＦＩ】

   G01B7/00 101H

【請求項の数】5

【全頁数】19

(21)【出願番号】特願2012-88221(P2012-88221)

(22)【出願日】2012年4月9日

(65)【公開番号】特開2013-217755(P2013-217755A)

(43)【公開日】2013年10月24日

【審査請求日】2015年4月8日

(73)【特許権者】

【識別番号】000005108

【氏名又は名称】株式会社日立製作所

(73)【特許権者】

【識別番号】000221616

【氏名又は名称】東日本旅客鉄道株式会社

(74)【代理人】

【識別番号】110001689

【氏名又は名称】青稜特許業務法人

(74)【代理人】

【識別番号】110000350

【氏名又は名称】ポレール特許業務法人

(72)【発明者】

【氏名】石岡 伸之

(72)【発明者】

【氏名】長嶋 敏夫

(72)【発明者】

【氏名】甘利 智

(72)【発明者】

【氏名】和木 浩

【審査官】 梶田 真也

(56)【参考文献】

【文献】 特開２００９−０７４９９１（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開平０１−１６３６１４（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２０１２−０１６９８９（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開平１１−１６６８０３（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開平０３−２３３３０２（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開平０６−１４４０８８（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２００２−０５４９２４（ＪＰ，Ａ）

(58)【調査した分野】（Int.Cl.，ＤＢ名）

Ｇ０１Ｂ ７／００ − ７／３４

Ｇ０１Ｂ ２１／００ − ２１／３２

Ｇ０１Ｄ ５／００ − ５／６２

Ｇ０１Ｌ ５／００ − ５／２８

Ｂ６０Ｍ １／００ − ７／００

(57)【特許請求の範囲】

【請求項1】

磁石からの磁気を感知し磁気感知信号を出力する複数の磁気センサ素子と、
前記複数の磁気センサ素子のうち、特定の磁気センサ素子を選択して電源を供給する電源
選択手段と、を備えた変位センサであって、
前記磁気センサ素子は、それぞれ、前記電源選択手段により選択され、電源の供給を受け
た場合に動作し、磁気を感知した時には、磁気を感知したことを示す感知信号を出力し、
前記変位センサと、
時刻情報を提供するクロック部と、
自動張力調整装置の変位量を計測データとして記録する記録部と、
前記時刻情報を取得し、前記取得した時刻情報が計測時刻であれば前記変位センサを制御
して前記変位センサからの感知信号に基づいて自動張力調整装置の変位量を計測し、計測
データとして前記記録部に記録し、送信時刻であれば前記記録部に記録された計測データ
を読み出す制御部と、を備え、
前記制御部は、前記電源選択手段により特定の前記磁気センサ素子を選択して電源を供給
し、選択した前記磁気センサ素子からの前記感知信号に基づいて前記磁石の位置を判定す
る判定手段と、当該感知信号を出力する磁気センサ素子に一意に割り当てられる管理番号
を記録する記録手段と、を備え、
今回計測時に前記記録手段に記録された前記前回の計測で磁気を感知した磁気センサ素子
を前記電源選択手段により最初に選択し、電源を供給し、前記判定手段により前記磁石の
位置を判定することを特徴とするセンサノード。

【請求項2】

磁石からの磁気を感知し磁気感知信号を出力する複数の磁気センサ素子と、
前記複数の磁気センサ素子のうち、特定の磁気センサ素子を選択して電源を供給する電源
選択手段と、を備えた変位センサであって、
前記磁気センサ素子は、それぞれ、前記電源選択手段により選択され、電源の供給を受け
た場合に動作し、磁気を感知した時には、磁気を感知したことを示す感知信号を出力し、
前記変位センサと、
時刻情報を提供するクロック部と、
自動張力調整装置のスプリングの伸縮の長さを計測データとして記録する記録部と、
前記記録部に記録された前記計測データをゲートウェイに送信する通信部と、
前記時刻情報を取得し、前記取得した時刻情報が計測時刻であれば前記変位センサを制御
して前記変位センサからの感知信号に基づいて自動張力調整装置のスプリングの伸縮の長
さを計測し、計測データとして前記記録部に記録し、送信時刻であれば前記記録部に記録
された計測データを読み出して前記通信部から前記ゲートウェイに送信させる制御部と、
を備え、
前記制御部は、前記電源選択手段により特定の前記磁気センサ素子を選択して電源を供給
し、選択した前記磁気センサ素子からの前記感知信号に基づいて前記磁石の位置を判定す
る判定手段と、当該感知信号を出力する磁気センサ素子に一意に割り当てられる管理番号
を記録する記録手段と、を備え、
さらに、
外気温を計測する温度計測手段と、
前記記録手段は、前回計測時に温度計測手段により取得した第１の温度と、前回計測時に
磁気を感知した磁気センサ素子に一意に割り当てられる第１の管理番号を記録し、前記第
１の温度と、今回計測時に温度計測手段により取得した第２の温度と、前記第１の管理番
号から、今回計測時に最も磁気を感知する可能性の高い磁気センサ素子の第２の管理番号
を推定する推定手段を有し、
前記制御部は、前記推定手段により所得した第２の管理番号が割り当てられる磁気センサ
素子、及び隣接する磁気センサ素子を前記電源選択手段により最初に選択し、電源を供給
し、前記判定手段により前記磁石の位置を判定することを特徴とするセンサノード。

【請求項3】

磁石からの磁気を感知し磁気感知信号を出力する複数の磁気センサ素子と、
前記複数の磁気センサ素子のうち、特定の磁気センサ素子を選択して電源を供給する電源
選択手段と、を備えた変位センサであって、
前記磁気センサ素子は、それぞれ、前記電源選択手段により選択され、電源の供給を受け
た場合に動作し、磁気を感知した時には、磁気を感知したことを示す感知信号を出力し、
前記変位センサと、
時刻情報を提供するクロック部と、
自動張力調整装置のスプリングの伸縮の長さを計測データとして記録する記録部と、
前記記録部に記録された前記計測データをゲートウェイに送信する通信部と、
前記時刻情報を取得し、前記取得した時刻情報が計測時刻であれば前記変位センサを制御
して前記変位センサからの感知信号に基づいて自動張力調整装置のスプリングの伸縮の長
さを計測し、計測データとして前記記録部に記録し、送信時刻であれば前記記録部に記録
された計測データを読み出して前記通信部から前記ゲートウェイに送信させる制御部と、
を備え、
前記制御部は、前記電源選択手段により特定の前記磁気センサ素子を選択して電源を供給
し、選択した前記磁気センサ素子からの前記感知信号に基づいて前記磁石の位置を判定す
る判定手段と、当該感知信号を出力する磁気センサ素子に一意に割り当てられる管理番号
を記録する記録手段と、を備え、
さらに、
外気温を計測する温度計測手段と、
過去の計測時に前記温度測定手段で取得した温度情報と、磁気を感知した磁気センサ素子
に一意に割り当てられる管理番号を記録するデータベースと、
前記データベースを参照することにより、前記データベースに記録された温度情報から最
も磁気を感知する可能性の高い磁気センサ素子の管理番号を判定する判定手段と、を備え
、
計測する前に、前記温度計測手段により現時点の温度を取得し、前記取得した温度と前記
判定手段から取得した管理番号が割り当てられる磁気センサ素子、及び隣接する磁気セン
サ素子を前記電源選択手段により最初に選択し、電源を供給し、前記判定手段により前記
磁石の位置を判定することを特徴とするセンサノード。

【請求項4】

請求項１記載の変位センサを構成する磁石からの磁気を感知し磁気感知信号を出力する複
数の磁気センサ素子に電源を供給して、前記供給した磁気センサ素子から感知信号が出力
された場合に、当該磁気センサ素子の位置に基づいて、前記自動張力調整装置の変位量を
計測することを特徴とする自動張力計測方法。

【請求項5】

請求項４記載の自動張力計測方法において、時刻情報を取得し、前記取得した時刻情報に
基づいて、所定の第１の時刻に変位センサを制御して、前記変位センサからの感知信号を
受信し、前記感知信号を受信した前記変位センサの磁気センサ素子に基づいて自動張力調
整装置の変位量を計測し、計測データとして記録することを特徴とする自動張力計測方法
。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、架線の自動張力調整装置に係り、特に、スプリング式自動張力調整装置のスプリングの伸縮状態を計測する変位センサ及びセンサノード並びに自動張力計測方法に関する。

【背景技術】

【0002】

電車等の鉄道車両にパンタグラフを介して電力を供給する架線（トロリ線）は、張力が印加された状態で、一定間隔で建てられた支柱に吊るされている。この様な架線は、一般に銅線が使われており、気温の変化により日々伸縮するため、張力が変化する。また、経年変化、磨耗、弾性伸び、支柱傾斜等によっても張力が変化する。張力が下がり架線が弛むと、パンタグラフの接触が不安定になる。また、張力が上がると架線が切れる恐れがある。架線の健全性を維持するためには、架線の張力を一定に保つことが必要である。
そこで、架線の終端部に、スプリング式自動張力調整装置等の自動張力調整装置を設置し、これによって架線の伸縮を吸収し、張力が一定になるようにしている。
さらに、架線の健全性を維持するために、架線に一定の張力を与える自動張力調整装置に異常がないかを検査する必要がある。このため、各架線に設置されている自動張力調整装置それぞれについて、スプリングの伸縮状態を監視する必要があり、定期的に、スプリングの変位量の最大値と最小値が正常な動作範囲に収まっていることを点検する必要がある。

【0003】

スプリング式自動張力調整装置のスプリングの伸縮状況の計測法として、変位センサと永久磁石を用いた方法が提案されている（例えば、特許文献１参照。）。
特許文献１によれば、変位センサ上を高速移動する物体に永久磁石が取り付けられており、各磁気センサ素子付近を永久磁石が通過する際、磁気センサ素子は永久磁石の磁気を感知することによりパルスを出力する。従って、磁気センサ素子が出力した総パルス数をカウントすることにより、物体の位置を検出することが可能である。
また、特許文献２では、磁場が印加されると磁化する磁性体と、磁化した磁性体の磁場を感知する磁気センサ素子と、磁気センサ素子が予め定められた磁場を感知したか否かを示す感知結果情報を出力する出力手段とを備えることを特徴とする変位計測法が提案されている。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0004】

【特許文献1】特開平３−２３３３０２号公報

【特許文献2】特開２００９−７４９９１号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0005】

しかしながら、特許文献１では、各磁気センサ素子が出力するパルスの総数をカウントすることにより変位を計測するので、常に変位センサ、及びパルス数をカウントするカウンターに電力を供給する必要がある。そのため、消費電力を抑えることができない課題があった。
また、特許文献２の計測方法は、磁性体を磁化させることによりスプリングの変位を記録するものであり、計測時以外は電力を消費しない。しかし、一度磁化した磁性体をクリア（消磁）するには、検査員が消磁コイルを用いて磁性体を消磁する手間を必要とする課題があった。
本発明は、このような状況を鑑みてなされたもので、変位センサに常時電力を供給する必要がなく、さらに高速で変位量を計測することにより、消費電力を抑えた変位センサ及びセンサノード並びに自動張力計測方法を提供する。

【課題を解決するための手段】

【0006】

上記課題を解決するために、本発明の変位センサは、磁石からの磁気を感知し磁気感知信号を出力する複数の磁気センサ素子と、前記複数の磁気センサ素子のうち、特定の磁気センサ素子を選択して電源を供給する電源選択手段と、を備えた変位センサであって、前記磁気センサ素子は、それぞれ、前記電源選択手段により選択され、電源の供給を受けた場合に動作し、磁気を感知した時には、磁気を感知したことを示す感知信号を出力することを本発明の第１の特徴とする。

【0007】

また上記課題を解決するため、本発明のセンサノードは、上記本発明の第１の特徴の変位センサと、時刻情報を提供するクロック部と、自動張力調整装置のスプリングの伸縮の長さを計測データとして記録する記録部と、前記記録部に記録された前記計測データをゲートウェイに送信する通信部と、前記時刻情報を取得し、前記取得した時刻情報が計測時刻であれば前記変位センサを制御して前記変位センサからの感知信号に基づいて自動張力調整装置のスプリングの伸縮の長さを計測し、計測データとして前記記録部に記録し、送信時刻であれば前記記録部に記録された計測データを読み出して前記通信部から前記ゲートウェイに送信させる制御部と、を備えたことを本発明の第２の特徴とする。

【0008】

また本発明の第２の特徴のセンサノードにおいて、前記制御部は、前記電源選択手段により特定の前記磁気センサ素子を選択して電源を供給し、選択した前記磁気センサ素子からの前記感知信号に基づいて前記磁石の位置を判定する判定手段と、当該感知信号を出力する磁気センサ素子に一意に割り当てられる管理番号を記録する記録手段と、を備えることを本発明の第３の特徴とする。

【0009】

上記本発明の第２の特徴または第３の特徴のセンサノードにおいて、今回計測時に前記記録手段に記録された前記前回の計測で磁気を感知した磁気センサ素子を前記電源選択手段により選択し、電源を供給し、前記判定手段により前記磁石の位置を判定することを本発明の第４の特徴とする。

【0010】

上記本発明の第２の特徴または第３の特徴のセンサノードにおいて、さらに、外気温を計測する温度計測手段と、前記記録手段は、前回計測時に温度計測手段により取得した第１の温度と、前回計測時に磁気を感知した磁気センサ素子に一意に割り当てられる第１の管理番号を記録し、前記第１の温度と、今回計測時に温度計測手段により取得した第２の温度と、前記第１の管理番号から、今回計測時に最も磁気を感知する可能性の高い磁気センサ素子の第２の管理番号を推定する推定手段を有し、前記制御部は、前記推定手段により所得した第２の管理番号が割り当てられる磁気センサ素子、及び隣接する磁気センサ素子を前記電源選択手段により選択し、電源を供給し、前記判定手段により前記磁石の位置を判定することを本発明の第５の特徴とする。

【0011】

上記本発明の第２の特徴または第３の特徴のセンサノードにおいて、さらに、
外気温を計測する温度計測手段と、過去の計測時に前記温度測定手段で取得した温度情報と、磁気を感知した磁気センサ素子に一意に割り当てられる管理番号を記録するデータベースと、前記データベースを参照することにより、前記データベースに記録された温度情報から最も磁気を感知する可能性の高い磁気センサ素子の管理番号を判定する判定手段と、を備え、計測する前に、前記温度計測手段により現時点の温度を取得し、前記取得した温度と前記判定手段から取得した管理番号が割り当てられる磁気センサ素子、及び隣接する磁気センサ素子を前記電源選択手段により選択し、電源を供給し、前記判定手段により前記磁石の位置を判定することを本発明の第６の特徴とする。

【0012】

また上記課題を解決するため、本発明の自動張力計測方法は、上記本発明の第１の特徴の変位センサを構成する磁石からの磁気を感知し磁気感知信号を出力する複数の磁気センサ素子に電源を供給して、前記供給した磁気センサ素子から感知信号が出力された場合に、当該磁気センサ素子の位置に基づいて、前記自動張力調整装置のスプリングの伸縮の長さを計測することを本発明の第７の特徴とする。

【0013】

上記本発明の第７の特徴の自動張力計測方法において、時刻情報を取得し、前記取得した時刻情報に基づいて、所定の第１の時刻に変位センサを制御して、前記変位センサからの感知信号を受信し、前記感知信号を受信した前記変位センサの磁気センサ素子に基づいて自動張力調整装置のスプリングの伸縮の長さを計測し、計測データとして記録し、所定の第２の時刻に前記記録された計測データを読み出してゲートウェイに送信することを本発明の第８の特徴とする。

【発明の効果】

【0014】

本発明によれば、変位センサに常時電力を供給する必要がなく、さらに高速で変位量を計測することができるので、消費電力を抑えた変位計測用センサノードを提供することができる。
上記した以外の課題、構成及び効果は、以下の実施形態の説明により明らかにされる。

【図面の簡単な説明】

【0015】

【図1】本発明に係る自動張力調整装置の一実施例の構成を示す図である。

【図2】本発明の変位センサの一実施例の構成を示すブロック図である。

【図3】本発明のセンサノードの一実施例の構成を示すブロック図である。

【図4】本発明のセンサノードの間欠動作の一実施例を示すフローチャートである。

【図5】本発明に係る自動張力調整装置の構成を示す図である。

【図6】本発明のセンサノードの変位計測処理の一実施例を説明するフローチャートである。

【図7】本発明のセンサノードの変位計測処理の一実施例を説明するフローチャートである。

【図8】本発明のセンサノードの一実施例の構成を示すブロック図である。

【図9】本発明のセンサノードの変位計測処理の一実施例を説明するフローチャートである。

【発明を実施するための形態】

【0016】

本発明は、架線の張力を自動的に調整するために、鉄道線路に沿って設置される架線に所定の間隔で設けられたスプリング式自動張力調整装置に関する。スプリング式自動張力調整装置のスプリングの伸縮の程度を計測し、計測データをゲートウェイに送信するためのセンサノードは、鉄道施設内に設置されるため、商用電源を使うことが難しい。このため、あらかじめ充電したキャパシタを電源として用いることが多い。また。太陽電池を設置し、設置した太陽電池によって発電し、発電した電力をキャパシタに蓄電することも可能である。このように、太陽電池やキャパシタを電源として用いなければならないため、スプリング式自動張力調整装置に用いる変位センサ、センサノードは、省電力であることが望ましい。

【0017】

本発明のセンサノードは、変位センサとして、磁気センサ素子をスプリングの伸縮方向に所定の間隔で一直線上に並べ、固定された永久磁石の磁気を感知する磁気センサ素子の位置を調べ、計測された磁気センサ素子の位置からスプリングの伸縮の長さを計測するものである。計測は数十分〜数時間の時間間隔で実行すればよく、計測した計測データは記録部に記録される。この計測データは、所定の時間（例えば、２４時間、１週間等）内の伸縮の最大値と最小値を計測データとして記録する。記録された計測データは、せいぜい数バイト程度のデータ量にしかならない。
さらに複数の磁気センサ素子すべてに一度に電力を供給せず、常に、磁気センサ素子の１台にしか供給しない。１台ずつ動作させて磁気が感知した時に感知信号をセンサノードに送信する。センサノードは、電源を投入（供給）した磁気センサ素子が分かっているので、感知信号を出力した磁気センサ素子の位置に応じてスプリングの伸縮の長さを、位置情報として計測することができる。

【0018】

記録部に記録された計測データは、読み出され、ゲートウェイである鉄道線路内を通過する列車に向けて、架線を特定するＩＤを付したパケットデータの形式にて、所定の時間間隔（例えば、数秒間隔）で送信されている。省電力化のため、列車に搭載された無線機とは受信応答を取らず、一方的に計測データを送信する。
計測データを受信する受信機または無線機を搭載する列車では、その受信機または無線機が、列車の通過時に、送信される計測データを受信して記録するものである。なお、計測データは、数バイト程度と小さいデータ量であるので、通常の運行速度（例えば、１００ｋｍ／ｈ）の列車が通過する間にすべて受信可能である。
この記録は、その後データ処理され、架線の健全性の維持のために使用される。

【0019】

以下、本発明の実施例について、図面を用いて説明する。各図の説明において、同一の機能を有する構成要素には同一の参照番号を付し、重複を避け、できるだけ説明を省略する。

【実施例1】

【0020】

本発明の実施例１では、スプリング式自動張力調整装置において、変位センサの各磁気センサ素子が永久磁石から磁気を感知することによりスプリングの変位量を計測する一実施例について、図１〜図６を用いて説明する。

【0021】

図１は、本発明に係る自動張力調整装置の一実施例の構成を示す図である。１５０は架線、１００は架線１５０の張力を所定の値に自動的に調整するスプリング式自動張力調整装置（以降、ＳＴＢと称する）、１６０はＳＴＢ１００を固定する支柱、１６１と１６２は支柱１６０にＳＴＢ１００を固定する固定具である。また、ＳＴＢ１００において、１０１は図示しないスプリングを収納する収納筒、１０２は目盛スケール、１０３は固定ゲージ、１０４は内側中筒、１０５は外側中筒である。なお、図１及び後述の図５は、実施例２乃至実施例４にも使用する。

【0022】

図１において、ＳＴＢ１００は、スプリング、目盛スケール１０２、固定ゲージ１０３、スプリングを収納する収納筒１０１、内側中筒１０４、及び外側中筒１０５で構成される。ここで、スプリングは、収納筒１０１に格納されており、外からは見えない。以下、ＳＴＢ１００の構成ごとの機能について説明する。
スプリングは、架線の張力に応じて伸縮することにより、架線の張力を一定にしている。
１０４は、スプリングを格納するためのものである。また、筒１０４は支柱１０６に接続されているため、スプリングの伸縮状態に係らず固定位置にある。

【0023】

このスプリングは、収納筒１０１に格納されているため、点検員は、外見からスプリング自体の伸縮状態を確認することができない。そこで、図１に示すように、ＳＴＢ１００には、目盛スケール１０２と固定ゲージ１０２が取り付けられている。固定ゲージ１０３は、収納筒１０１に接続されているので、スプリングの伸縮状態に係らず、常に固定位置にある。
スケール１０２は、スプリングに接続されており、スプリングの伸縮状態に合わせて、収納筒１０１に平行な矢印方向に変位する。また、目盛スケール１０２には、所定の目盛りが刻まれており、収納筒１０１に固定される固定ゲージ１０３と目盛スケール１０２の交差点の目盛りを読むことにより、スプリングの変位量を確認することができる。

【0024】

図１に示すように、自動張力調整装置の１つであるＳＴＢ１００は、スプリングの弾性を利用して架線の張力を調整するものである。上述したように、ＳＴＢ１００は、定期的にスプリングの変位量の最大値と最小値が正常な動作範囲に収まっているか否かを点検し、現在の点検時と過去の点検時の間に異常が発生していないかを確かめる必要がある。
そこで、ＳＴＢ１００に変位センサ２００を搭載したセンサノードを設け、スプリングの変位量を計測する。図３によって、本発明のセンサノードの一実施例を説明する。図３は、本発明のセンサノードの一実施例の構成を示すブロック図である。３００はセンサノード、２００は変位センサ、５０２は接続ケーブル、２０１は変位センサ２００の磁気センサ素子、３０２は制御部、３０３はクロック部、３０４は記録部、３０５は通信部、３０１は制御部３０２、クロック部３０３、記録部３０４、通信部３０５間で相互に通信するためのＬＡＮ（Local Area Network）である。

【0025】

図３において、センサノード３００は、制御部３０２、クロック３０３、記録部３０４、通信部３０５、ＬＡＮ３０１、及び、ＳＴＢ１００のスプリングの変位量を計測するための変位センサ２００で構成される。ただし、制御部３０２と変位センサ２００を接続する、電力供給線２０４、磁気感知線２０５、接地線２０６、および選択線２０７は省略した。電力供給線２０４、磁気感知線２０５、接地線２０６、および選択線２０７の詳細は、後述する。また、実施例１乃至実施例４のセンサノード３００（または、後述のセンサノード８００）の構成において、本発明に直接関係のない太陽電池、キャパシタ等を省略している。以下、本発明の一実施例のセンサノード３００の各機能について説明する。
制御部３０２は、クロック部３０３、記録部３０４、通信部３０５、及び変位センサ２００を制御する。制御部３０２の一連の動作は、後述する。
クロック部３０３は、制御部３０２に時刻情報を提供する。制御部３０２は、クロック部３０３から取得した時刻情報をもとに、計測時刻の判定、計測情報の送信時刻の判定、及び間欠動作時刻の判定を行う。
記録部３０４は、後述する計測処理により取得したスプリングの変位の最大値と最小値（以下、単に計測データと称する）を記録する。
通信部３０５は、記録部３０４に記録されている計測データを、図示しないアンテナからゲートウェイに伝送する。

【0026】

センサノード３００は、定期的（例えば、数十分おき、数時間おき等）に変位センサ２００を用いてＳＴＢ１００のスプリングの伸縮状態を計測し、計測結果を定期的（例えば、数秒おき、数分おき等）にゲートウェイに伝送する。ここで、センサノード３００は、通信機能を搭載したセンサデバイスであり、ゲートウェイは、センサノード３００が計測した計測情報を収集する。

【0027】

また、鉄道敷地内では商用電源の確保が難しいため、センサノード３００は、ソーラバッテリで駆動するので省電力化が要求される。
ＳＴＢ１００においては、目盛スケール１０２に刻まれている目盛りにより、スプリングの伸縮状態を把握することができることは、既に説明した。
実運用では、連続的にスプリングの変位量の最大値と最小値が正常な動作範囲に収まっているかを点検する必要がある。そこで、次に本実施例における変位センサ２００を備えるセンサノード３００を用いて、電気的にスプリングの変位量を計測する手段について説明する。

【0028】

変位センサ２００は、１つ以上の磁気センサ素子２０１を所定の間隔で一直線上に並べたものである。なお、通常は、１つ以上の磁気センサ素子２０１を等間隔で一直線上に並べる。図２は、本発明の変位センサ２００の一実施例の構成を示すブロック図である。２０１＿１は磁気センサ素子１、２０１＿２は磁気センサ素子２、２０１＿３は磁気センサ素子３、・・・、２０１＿Ｍは磁気センサ素子Ｍ、２０３はデマルチプレクサ、２０４は電力供給線、２０５は磁気感知線、２０６は接地線、２０７は選択線、５０２は電力供給線２０４，磁気感知線２０５、接地線２０６、及び選択線２０７を束ねた接続ケーブルである。ここで、Ｍは２以上の自然数である。また、磁気センサ素子２０１＿１、２０１＿２、２０１＿３、・・・、２０１＿Ｍの全般を代表する場合には、磁気センサ素子２０１として説明する。
変位センサ２００は、磁気センサ素子２０１と、磁気センサ素子２０１に選択的に電源を供給するためのデマルチプレクサ２０３からなる。

【0029】

図２及び図３において、磁気センサ素子２０１は、後述する永久磁石５０１からの磁気を感知した場合に、磁気感知線２０５を介して、センサノード３００の制御部３０２に感知信号を出力する。
制御部３０２は、磁気センサ素子２０１のいずれかが出力した感知信号を受信し、感知信号を出力した磁気センサ素子２０１を特定することにより、当該磁気センサ素子２０１が磁気を感知したことを把握する。
デマルチプレクサ２０３は、電力供給線２０４から電力の供給を受け、１つ以上の磁気センサ素子２０１のうち、使用する磁気センサ素子２０１を選択し、選択した磁気センサ素子２０１に電力を供給する。
デマルチプレクサ２０３には、センサノード３００の制御部３０２から、電源と、磁気センサ素子２０１のいずれか１つを選択するための制御信号が入力される。デマルチプレクサ２０３は、入力された制御信号に基づいて、磁気センサ素子２０１のいずれか１つを選択し、選択した磁気センサ素子２０１にセンサノード３００から供給された電源を供給する。

【0030】

磁気センサ素子２０１は、デマルチプレクサ２０３から電源の供給を受けた場合に動作し、磁気を感知した時には、磁気感知線２０５を介して、制御部３０２に感知信号を出力する。そして、その後は、全ての磁気センサ素子２０１への電源供給を切断するように出マルチプレクサ２０３に制御信号を出力し、デマルチプレクサ２０３はすべての磁気センサ素子２０１への電源供給を切断する。なお、後述の実施例３または実施例４の場合には、制御部８０２に感知信号を出力する。
磁気感知線２０５は、磁気センサ素子２０１が磁気を感知することにより出力した感知信号を制御部３０２に通知するための回路である。
電力供給線２０４は、磁気センサ素子２０１に電力を供給するための回路である。電力供給線２０４は、デマルチプレクサ２０３を介して、１つ以上の磁気センサ素子２０１のうち、使用する磁気センサ素子２０１にのみ電力を供給する。
接地線２０６は、磁気センサ素子２０１を接地する。
選択線２０７には、制御部３０２からデマルチプレクサ２０３を制御するための制御信号が伝送される。制御部３０２は、選択線２０７によりデマルチプレクサ２０３を制御し、１つ以上の磁気センサ素子２０１のうち、使用する磁気センサ素子２０１にのみ電力を供給する。

【0031】

次に、図５を用いて、図１のＳＴＢ１００にセンサノード３００を設置した場合の一実施例について説明する。図５は、本発明に係る自動張力調整装置の一実施例の構成を示す図である。５００はＳＴＢ、５０１は永久磁石である。
図５の実施例では、目盛スケール１０２に変位センサ２００を設ける。また、変位センサ２００を用いてスプリングの変位量を計測するために、固定ゲージ１０３に永久磁石５０１を設ける。
図５において、変位センサ２００内の磁気センサ素子２０１のうち、永久磁石５０１付近に存在する１個、もしくは数個の永久磁石５０１からの磁気を感知できるように、永久磁石５０１の磁力や設置位置を調整する。
ただし、図５では便利上、センサノード３００を収納筒１０１に取付けたが、ゲートウェイと通信できる範囲で任意の場所に敷設してよいことは勿論である。
次に、実施例１によるセンサノード３００の間欠動作について、図２、図３、図５、及び図４を用いて説明する。図４は、本発明のセンサノードの間欠動作の一実施例を示すフローチャートである。本発明のセンサノードが稼働している間、下記のステップＳ４０１〜ステップＳ４１０の一連の動作は、センサノード３００の制御部３０２が、センサノード３００及び変位センサ２００を制御することによって実行される。

【0032】

計測時刻確認ステップＳ４０１では、制御部３０２は、センサノード３００の電源が投入されたときに、クロック部３０３から時刻情報を取得し、スプリングの変位を計測する時刻であるか否かを判定する。計測する時刻である（Ｙｅｓ）と判定した場合には、ステップＳ４０２の処理に移行し、計測する時刻ではない（Ｎｏ）と判定した場合には、ステップＳ４０７の処理に移行する。
最大値／最小値読み出しステップＳ４０２では、制御部３０２は、記録部３０４に記録されている計測データ（スプリングの変位の最大値と最小値）を読み出し、計測ステップＳ４０３の処理に移行する。
計測ステップＳ４０３では、制御部３０２は、変位センサ２００を用いてスプリングの変位量の変位を計測し、最大値／最小値確認ステップＳ４０４の処理に移行する。計測の一連の動作は、後述する。

【0033】

最大値／最小値確認ステップＳ４０４では、制御部３０２は、最大値／最小値読み出しステップＳ４０２において記録部３０４から読み出した計測データと、計測ステップＳ４０３により取得したスプリングの変位量を比較する。記録部３０４から読み出した計測データの最大値Ｄｍａｘより、計測ステップＳ４０３で取得したスプリングの変位量Ｐが大きい場合（Ｐ＞Ｄｍａｘ）、若しくは、記録部３０４から読み出した計測データの最小値Ｄｍｉｎより、計測ステップＳ４０３で取得したスプリングの変位量Ｐが小さい場合（Ｐ＜Ｄｍｉｎ）には、書き込みステップＳ４０５の処理に移行する。また、それ以外（Ｄｍｉｎ≦Ｐ≦Ｄｍａｘ）の場合（計測ステップＳ４０３で取得したスプリングの変位量Ｐが、記録部３０４から読み出した計測データの最小値Ｄｍｉｎ以上で、かつ、記録部３０４から読み出した計測データの最大値Ｄｍａｘ以下の場合）には、スリープ処理ステップＳ４０６の処理に移行する。

【0034】

書き込みステップＳ４０５では、制御部３０２は、記録部３０４に計測ステップＳ４０３で取得したスプリングの変位量Ｐを、記録部３０４に書き込み、スリープ処理ステップＳ４０６の処理に移行する。
スリープ処理ステップＳ４０６では、制御部３０２は、センサノード３００の消費電力を抑えるために、センサノード３００をスリープ状態に遷移させる。ここで言うスリープ状態とは、センサノード３００の記録部３０４と通信部３０５、及び変位センサ２００の電源を切断した状態のことである。この遷移により、センサノード３００の消費電力を極力抑えることができる。

【0035】

アクティブ処理Ｓ４０８では、制御部３０２は、スリープ処理ステップＳ４０６でスリープ状態に遷移させた時刻から、予め定められた時間が経過するまで、センサノード３００をスリープ状態に遷移させておく。そして、予め定められた時間が経過した後、センサノード３００をアクティブ状態に遷移させ、送信時刻確認ステップＳ４０８の処理に移行する。ここで言うアクティブ状態とは、センサノード３００と変位センサ２００の各機能が直ちに使用できる状態にあることを言う。例えば、センサノード３００の記録部３０４と通信部３０５、及び変位センサ２００に、再び電源を供給することである。

【0036】

送信時刻確認ステップＳ４０８では、制御部３０２は、クロック部３０３から時刻情報を取得する。そして取得した時刻をもとに、ゲートウェイに計測データを送信する時刻であるか否かを判定する。ゲートウェイに計測データを送信する時刻である場合には、最大値／最小値読み出しステップＳ４０９の処理に移行する。また、ゲートウェイに計測データを送信する時刻ではない場合には、計測時刻確認ステップＳ４０１の処理に移行する。
最大値／最小値読み出しステップＳ４０９では、制御部３０２は、記録部３０４から計測データを読み出し、送信処理ステップＳ４１０の処理に移行する。
送信処理ステップＳ４１０では、制御部３０２は、通信部３０５を制御することにより、ゲートウェイに読み出した計測データを送信し、計測時刻確認ステップＳ４０１の処理に移行する。
以上が、実施例１におけるセンサノード３００の間欠動作の一例である。

【0037】

スプリングの変位量を計測する際、制御部３０２は、変位センサ２００の左端の磁気センサ素子２０１の電源を投入する。次に電源を投入した磁気センサ素子２０１が、永久磁石５０１からの磁気を感知するか判定し、磁気を感知した場合は当該磁気センサ素子２０１の付近に永久磁石５０１があるものと判定し、当該磁気センサ素子２０１の電源を切断した後、計測を終了する。
逆に、当該磁気センサ素子２０１が磁気を感知しない場合は、当該磁気センサ素子２０１の電源を切断した後、その右隣の磁気センサ素子２０１の電源を投入し同様の処理を行う。以上のように、左端の磁気センサ素子２０１から順番に、永久磁石５０１からの磁気を感知するかどうか調査を行う。
実施例２では、変位センサ２００は、Ｍ個の磁気センサ素子２０１で構成されており、磁気センサ素子２０１には、一意に管理番号が割り振られているものとする。ここでは便宜上、左端の磁気センサ素子２０１＿１の管理番号を１、その右隣の磁気センサ素子２０１＿２の管理番号を２とし、右端の磁気センサ素子２０１＿Ｍの管理番号をＭとする。

【0038】

次に、図４の実施例における計測ステップＳ４０３の詳細な動作の一実施例を、図６によって説明する。図６は、本発明のセンサノードの変位計測処理の一実施例を説明するフローチャートである。この一連の動作は、センサノード３００の制御部３０２が、センサノード３００及び変位センサ２００を制御することによって実行される。

【0039】

計測ステップＳ４０３が開始されると、管理番号初期化ステップＳ６０１では、制御部３０２は、Ｎを１に設定し（Ｎ＝１）、管理番号判定ステップＳ６０２の処理に移行する。
管理番号判定ステップＳ６０２では、Ｎが磁気センサ素子２０１の総数Ｍ以下であるか否かを判定する。ＮがＭ以下である（Ｎ≦Ｍ）と判定した場合には、電源投入ステップＳ６０３の処理に移行する。また、ＮがＭより大である（Ｎ＞Ｍ）と判定した場合には、計測失敗出力ステップＳ６０８の処理に移行する。
計測失敗出力ステップＳ６０８では、制御部３０２は、全ての磁気センサ素子２０１で永久磁石５０１からの磁気を感知できないので、計測が失敗したことを示すデータを記録部３０４に書き込む。
電源投入ステップＳ６０３では、制御部３０２は、磁気センサ素子２０１＿Ｎに電源を投入し、磁気検出判定ステップＳ６０４の処理に移行する。最初は、Ｎは１であるから、左端の磁気センサ素子２０１＿１から判定を開始することとなる。このとき、電源が投入された磁気センサ素子２０１＿Ｎは、永久磁石５０１の磁気を感知した場合には、磁気感知線２０５を介して、制御部３０２に感知信号を出力する。また、磁気を感知しなかった場合には、感知信号を出力しない。

【0040】

磁気検出判定ステップＳ６０４では、制御部３０２は、磁気センサ素子２０１＿Ｎが永久磁石５０１からの磁気を感知したか否かを判定する。磁気センサ素子２０１＿Ｎが永久磁石５０１からの磁気を感知しなかったと判定した場合には、電源切断ステップＳ６０６の処理に移行する。また、磁気センサ素子２０１＿Ｎが永久磁石５０１からの磁気を感知したと判定した場合には、電源切断ステップＳ６０５の処理に移行する。なお、制御部３０２は、電源が投入された当該磁気センサ素子２０１からの感知信号を受信した場合に、当該磁気センサ素子２０１の位置をスプリングの位置として計測する。
電源切断ステップＳ６０５では、制御部３０２は、磁気センサ素子２０１＿Ｎの電源を切断し、計測ステップＳ４０３の処理を終了し、図４の最大値／最小値確認ステップＳ４０４の処理に移行する。

【0041】

電源切断ステップＳ６０６では、制御部３０２は、磁気センサ素子２０１＿Ｎの電源を切断し、管理番号加算ステップＳ６０７の処理に移行する。
管理番号加算ステップＳ６０７では、制御部３０２は、磁気センサ素子２０１＿Ｎが永久磁石５０１からの磁気を感知しなかったので、Ｎに１を加算し（Ｎ＝Ｎ＋１）、管理番号判定ステップＳ６０２の処理に移行する。

【0042】

上述の実施例１では、変位計測時において、全ての磁気センサ素子２０１の電源を投入するのではなく、左端の磁気センサ素子２０１から、１つずつ電源を投入して磁気計測を行うことで、スプリングの変位量を計測していない間には、変位センサ２００の電源を切断している。またさらに、変位量を計測中であっても、１つの磁気センサ素子２０１の電源を投入するだけである。この結果、センサノード３００の省電力化が可能となる。また、磁気センサ素子２０１が永久磁石からの磁気を感知した場合には、直ちに計測処理を完了することができるので、さらに電力消費を抑えることが可能となる。

【0043】

また、本実施例では、便宜上、左端の磁気センサ素子２０１から磁気感知を行うが、１つずつ電源を投入するのであれば、任意の磁気センサ素子２０１から磁気感知を開始しても構わない。
なお、上述の実施例において、計測を実行する時間間隔は、例えば、１時間毎であり、送信する時間間隔は、数秒間隔である。
さらに、ゲートウェイは、架線を使用する運行列車に搭載されており、ゲートウェイを搭載した運行列車は、数秒間隔で送信される計測データを、走行中に受信し、運行列車内の記録部に書き込む。運行列車内の記録部に書き込まれた、各計測データは、その後集約され、保守データとして使用される。

【実施例2】

【0044】

上述の実施例１では、例えば、変位センサ２００の左端から順番に磁気センサ素子２０１の電源を投入し、永久磁石５０１からの磁気を感知することにより、スプリング変位を計測する一連の動作について説明した。しかし、ＳＴＢ１０１においてスプリングの変位量は、１時間あたりでは数センチ程度である。従って、例えば、前回の計測で磁気センサ素子２０１（例えば、磁気センサ素子２０１＿Ｋ）が永久磁石５０１からの磁気を感知したとすれば、今回の計測においても磁気センサ素子２０１＿Ｋか、この磁気センサ素子２０１＿Ｋに隣接する磁気センサ素子２０１＿（Ｋ−１）または２０１＿（Ｋ＋１）が磁気を感知する可能性が高い（Ｋは、１≦Ｋ≦Ｍの自然数）。
そこで実施例２では、前回の計測結果をもとに、永久磁石５０１からの磁気を感知する可能性の高い磁気センサ素子２０１から計測処理を開始することにより、より短時間で計測処理を完了させる一連の動作について、図７を用いて説明する。

【0045】

実施例２でも、ＳＴＢ１００は、実施例１で説明した図１及び図５と同様の構成である。また、センサノード３００は、実施例１で説明した図３の構成のものを使用し、変位センサ２００は実施例１で説明した図２の構成のものを使用する。また同様に、センサノード３００の間欠動作は、実施例１で説明した図４のフローチャートと同一である。
なお、実施例２では、磁気センサ素子２０１には、一意に管理番号が割り振られているものとする。ここでは便宜上、左端の磁気センサ素子２０１＿１の管理番号を１、その右隣の磁気センサ素子２０１＿２の管理番号を２とし、右端の磁気センサ素子２０１＿Ｍの管理番号をＭとする。
従って、変位センサ２００は、Ｍ個の磁気センサ素子２０１で構成されているものとする。また、Ｎは前回の計測で磁気を感知した磁気センサ素子２０１の管理番号である。さらに、ＬとＲは、内部変数である（Ｌ及びＲは自然数）。

【0046】

以下、図７を用いて、図４の実施例における計測ステップＳ４０３の詳細な動作の一実施例について説明する。図７は、本発明のセンサノードの変位計測処理の一実施例を説明するフローチャートである。この一連の動作は、センサノード３００の制御部３０２が、センサノード３００及び変位センサ２００を制御することによって実行される。

【0047】

計測ステップＳ４０３が開始されると、内部変数初期化ステップＳ７０１では、制御部３０２は、内部変数Ｌを−１に設定（Ｌ＝−１）し、内部変数Ｒを０に設定（Ｒ＝０）し（Ｎ＝１）、管理番号読み出しステップＳ７０２の処理に移行する。
管理番号読み出しステップＳ７０２では、制御部３０２は、記録部３０４に記録されている前回の計測で永久磁石５０１の磁気を感知した磁気センサ素子２０１の管理番号Ｎを読み出し、計測処理ステップ７００の管理番号判定ステップＳ７０３の処理に移行する。なお、計測処理ステップ７００は、以下のステップＳ７０３〜ステップＳ７１６までの処理である。

【0048】

計測処理ステップ７００の管理番号判定ステップＳ７０３では、上述したように、管理番号Ｎは、左端の磁気センサ素子２０１から１、２、３、・・・、Ｍと割り当てられているので、Ｎ−（Ｌ＋１）が０以下となる事象は、磁気センサ素子２０１＿Ｎを基準として左側の全ての磁気センサ素子２０１が磁気を感知できない場合である。そこで制御部３０２は、Ｎ−（Ｌ＋１）が１以上であるか否かを判定する。Ｎ−（Ｌ＋１）が１以上であると判定した場合には、内部変数Ｌ加算ステップＳ７０４の処理に移行する。また、Ｎ−（Ｌ＋１）が１未満であると判定した場合には、管理番号判定ステップＳ７０８の処理に移行する。
内部変数Ｌ加算ステップＳ７０４では、制御部３０２は、内部変数Ｌに１を加算し（Ｌ＝Ｌ＋１）、電源投入ステップＳ７０５の処理に移行する。
電源投入ステップＳ７０５では、制御部３０２は、磁気センサ素子２０１＿（Ｎ−Ｌ）に電源を投入し、磁気検出判定ステップＳ７０６の処理に移行する。１回目の計測はＬ＝−１であるから、管理番号がＮ、つまり前回の計測で磁気を感知した磁気センサ素子２０１＿Ｎに電源を投入することとなる。このとき、電源が投入された磁気センサ素子２０１＿（Ｎ−Ｌ）は、永久磁石５０１の磁気を感知した場合には、磁気感知線２０５を介して、制御部３０２に感知信号を出力する。また、磁気を感知しなかった場合には、感知信号を出力しない。

【0049】

磁気検出判定ステップＳ７０６では、制御部３０２は、管理番号がＮ−Ｌの磁気センサ素子２０１＿（Ｎ−Ｌ）が永久磁石５０１からの磁気を感知したか否かを判定する。磁気センサ素子２０１＿（Ｎ−Ｌ）が永久磁石５０１からの磁気を感知したと判定した場合には、電源切断ステップＳ７１５の処理に移行する。また、永久磁石５０１からの磁気を感知しないと判定した場合には、電源切断ステップＳ７０７の処理に移行する。
電源切断ステップＳ７１５では、制御部３０２は、管理番号Ｎ−Ｌの磁気センサ素子２０１＿（Ｎ−Ｌ）の電源を切断し、計測ステップＳ４０３の処理を終了し、図４の最大値／最小値確認ステップＳ４０４の処理に移行する。

【0050】

電源切断ステップＳ７０７では、制御部３０２は、管理番号がＮ−Ｌの磁気センサ素子２０１＿（Ｎ−Ｌ）の電源を切断し、管理番号判定ステップＳ７０８の処理に移行する。
管理番号判定ステップＳ７０８では、管理番号Ｎ＋（Ｒ＋１）が磁気センサ素子２０１の総数Ｍと等しいかまたはＭより小であるか否かを判定する。Ｎ＋（Ｒ＋１）≦Ｍであると判定した場合には、内部変数Ｒ加算ステップＳ７０９の処理に移行する。また、Ｎ＋（Ｒ＋１）＞Ｍであると判定した場合には、管理番号判定ステップＳ７１３の処理に移行する。
内部変数Ｒ加算ステップＳ７０９では、制御部３０２は、内部変数Ｒに１を加算し（Ｒ＝Ｒ＋１）、電源投入ステップＳ７１０の処理に移行する。
電源投入ステップＳ７１０では、制御部３０２は、管理番号がＮ＋Ｒの磁気センサ素子２０１＿（Ｎ＋Ｒ）に電源を投入し、磁気検出判定ステップＳ７１１の処理に移行する。このとき、電源が投入された磁気センサ素子２０１＿（Ｎ＋Ｒ）は、永久磁石５０１の磁気を感知した場合には、磁気感知線２０５を介して、制御部３０２に感知信号を出力する。また、磁気を感知しなかった場合には、感知信号を出力しない。

【0051】

磁気検出判定ステップＳ７１１では、制御部３０２は、管理番号がＮ＋Ｒの磁気センサ素子２０１＿（Ｎ＋Ｒ）が永久磁石５０１からの磁気を感知したか否かを判定する。磁気センサ素子２０１＿（Ｎ＋Ｒ）が永久磁石５０１からの磁気を感知したと判定した場合には、電源切断ステップＳ７１６の処理に移行する。また、永久磁石５０１からの磁気を感知しないと判定した場合には、電源切断ステップＳ７１２の処理に移行する。
電源切断ステップＳ７１６では、制御部３０２は、管理番号Ｎ−Ｒの磁気センサ素子２０１＿（Ｎ＋Ｒ）の電源を切断し、計測ステップＳ４０３の処理を終了し、図４の最大値／最小値確認ステップＳ４０４の処理に移行する。

【0052】

電源切断ステップＳ７１２では、制御部３０２は、管理番号がＮ＋Ｒの磁気センサ素子２０１＿（Ｎ＋Ｒ）の電源を切断し、管理番号ＲＬ判定ステップＳ７１３の処理に移行する。
管理番号ＲＬ判定ステップＳ７１３では、制御部３０２は、全ての磁気センサ素子２０１について磁気の感知判定を実施したか否かを判定する。即ち、管理番号Ｎ−（Ｌ＋１）が磁気センサ素子２０１の総数Ｍと等しいかまたは１より大であるか否か、または、管理番号Ｎ＋（Ｒ＋１）が磁気センサ素子２０１の総数Ｍと等しいかまたはＭより小であるか否かを判定する。Ｎ−（Ｌ＋１）≧１であるか、または、Ｎ＋（Ｒ＋１）≦Ｍであると判定した場合には、管理番号Ｌ判定ステップＳ７０３の処理に移行する。また、Ｎ−（Ｌ＋１）＜１であり、かつ、Ｎ＋（Ｒ＋１）＞Ｍである場合には、計測失敗出力ステップＳ１４の処理に移行する。
計測失敗出力ステップＳ７１４では、制御部３０２は、全ての磁気センサ素子２０１で永久磁石５０１からの磁気を感知できないので、計測が失敗したことを示すデータを記録部３０４に書き込む。

【0053】

上述の実施例２では、計測を実施するにあたり、前回の計測結果を元に、磁気を感知する可能性の高い磁気センサ素子２０１から磁気感知を行う一連の動作について説明した。上述の実施例２によれば、ＳＴＢ１００においてスプリングの変位量は、１時間あたりでは数センチ程度であり、毎回、例えば左端の磁気センサ素子２０１から順番に計測するより高速に計測処理を完了することが可能であり、その結果、計測処理の消費電力を抑えることができる。

【実施例3】

【0054】

前述したとおり、ＳＴＢ１００のスプリングは、架線の張力に応じて伸縮することにより、架線の張力が一定になるような機能を有する。ところで、一般的に架線は銅線が用いられるために、架線の伸縮状態は外気温に大きく依存する。従って、ＳＴＢ１００のスプリングの変位量も外気温と密接な関係がある。
そこで、実施例３では、前回計測時と今回計測時の外気温の差分と、前回の計測で磁気感知した磁気センサ素子から、今回の計測で磁気感知する可能性の高い磁気センサ素子２０１を推定し、可能性の高い磁気センサ素子２０１から計測処理を行う。本実施例３について、図８、及び図９を用いて説明する。

【0055】

実施例３でも、ＳＴＢ１００は、実施例１で説明した図１及び図５と同様の構成である。また、センサノード３００は、実施例１で説明した図３の構成のもので説明し、変位センサ２００は実施例１で説明した図２の構成のものを使用する。また同様に、センサノード３００の間欠動作は、実施例１で説明した図４のフローチャートと同一である。
図８によって、本発明の実施例３について説明する。図８は、本発明のセンサノードの一実施例の構成を示すブロック図である。８００はセンサノード、８０１は温度センサ、８０２は制御部である。なお、図８のセンサノード８００は、図３のセンサノード３００について、外気温を計測する温度センサ８０１を追加し、制御部３０２を制御部８０２に替え、記録部３０４を記録部８０４に替えたものである。他の機能は、図３と同一である。

【0056】

図８において、温度センサ８０１は、所定の時間間隔で、外気温を計測しＬＡＮ３０１を介して制御部８０２に出力する。なお、図８では、便宜上、センサノード８００に温度センサ８０１を搭載している。しかし、外気温を計測できるのであれば、例えば、変位センサ２００に温度センサ８０１を搭載しても良い。
制御部８０２は、クロック部３０３、記録部８０４、通信部３０５、変位センサ２００、及び温度センサ８０１を制御する。制御部８０２の一連の動作は、後述する。
記録部８０４には、計測データ（スプリングの変位量の最大値と最小値）のほか、前回の温度データと磁気を感知した磁気センサ素子２００の管理番号Ｊが記録されている（Ｊは、１≦Ｊ≦Ｍの自然数）。
ここで磁気センサ素子２０１には、一意に管理番号が割り振られているものとし、ここでは便宜上、左端の磁気センサ素子２０１＿１の管理番号を１、その右隣の磁気センサ素子２０１＿２の管理番号を２とし、右端の磁気センサ素子２０１＿Ｍの管理番号をＭとする。
従って、変位センサ２００は、Ｍ個の磁気センサ素子２０１で構成されているものとする。また、Ｊは、前回の計測で磁気を感知した磁気センサ素子２０１の管理番号である。さらに、ＬとＲは、実施例２と同様に、内部変数である。

【0057】

制御部３０２は、前回計測時と今回計測時の外気温差から、最も磁気を感知する可能性が高いと判断した磁気センサ素子の管理番号をＪとする。
図９を用いて、実施例３におけるセンサノード３００の一連の動作について説明する。図９は、本発明のセンサノードの変位計測処理の一実施例を説明するフローチャートである。ただし、既に説明した図７と同一の符号を付された処理は、同一の処理を実行するので、説明を極力省略する。なお、この一連の動作は、センサノード８００の制御部８０２が、センサノード８００及び変位センサ２００を制御することによって実行される。

【0058】

計測ステップＳ４０３が開始されると、内部変数初期化ステップＳ９０１では、制御部８０２は、内部変数Ｌを−１に設定（Ｌ＝−１）し、内部変数Ｒを０に設定（Ｒ＝０）し（Ｎ＝１）、管理番号及び温度データ読み出しステップＳ９０２の処理に移行する。
管理番号及び温度データ読み出しステップＳ９０２では、制御部３０２は、記録部８０４から前回の計測した外気温データＴｂと、前回の計測で永久磁石５０１の磁気を感知した磁気センサ素子２０１の管理番号Ｊｂを読み出し、温度計測ステップＳ９０３の処理に移行する。
温度計測ステップＳ９０３では、制御部３０２は、温度センサ８０１を用いて外気温Ｔを計測し、変位量推定ステップＳ９０４の処理に移行する。
変位量推定ステップＳ９０４では、制御部３０２は、前回計測時の外気温Ｔｂと今回計測時の外気温Ｔの温度差△Ｔに基づいて、最も磁気を感知する可能性が高い磁気センサ素子の管理番号Ｊを推定し、ステップＳ７００の処理に移行する。

【0059】

上述の実施例３では、前回計測時の外気温Ｔｂと今回計測時の外気温Ｔとの差分△Ｔと、前回の計測で磁気感知した磁気センサ素子２０１＿Ｊｂから、今回の計測で磁気感知する可能性の高い磁気センサ素子２０１を推定し、可能性の高い磁気センサ素子２０１から計測処理を行う一例について説明した。
ＳＴＢ１００において、スプリングの変位量は、外気温に大きく依存するので、例えば、左端の磁気センサ素子２０１＿１から順番に磁気感知判定を行うより、高速に計測処理を完了することが可能であり、その結果、計測処理の消費電力を抑えることができる。

【実施例4】

【0060】

実施例３の応用として、外気温に対するスプリングの変位量をデータベース化する方法もある。具体的には、スプリングの変位計測時に温度センサ８０１を用いて外気温を測定した後、データベースに記録されている外気温に対するスプリングの変位量を参照し、可能性の高い磁気センサ素子２０１から計測処理を行う方法などが挙げられる。

【0061】

なお、本発明は上記した実施例１〜実施例４に限定されるものではなく、様々な変形例が含まれる。例えば、上記した実施例は本発明を分かりやすく説明するために詳細に説明したものであり、必ずしも説明した全ての構成を備えるものに限定されるものではない。また、ある実施例の構成の一部を他の実施例の構成に置き換えることが可能であり、また、ある実施例の構成に他の実施例の構成を加えることも可能である。また、各実施例の構成の一部について、他の構成の追加、削除、置換等が可能である。
また、上記の各構成、機能、処理手段等は、それらの一部又は全部を、例えば集積回路で設計する等によりハードウェアで実現してもよい。また、上記の各構成、機能等は、プロセッサがそれぞれの機能を実現するプログラムを解釈し、実行することによりソフトウェアで実現してもよい。各機能を実現するプログラム、テーブル、ファイル等の情報は、メモリや、ハードディスク、ＳＳＤ（Solid State Drive）等の記録装置、または、ＩＣカード、ＳＤカード、ＤＶＤ等の記録媒体に設けることができる。
また、電力供給線２０４、磁気感知線２０５、接地線２０６、および選択線２０７は説明上必要と考えられるものを示しており、製品上必ずしも全ての回路を示しているとは限らない。実際には殆ど全ての構成が相互に接続されていると考えてもよい。

【符号の説明】

【0062】

１００：スプリング式自動張力調整装置、 １０１：収納筒、 １０２：目盛スケール、 １０３：固定ゲージ、 １０４：内側中筒、 １０５：外側中筒、 １５０：架線、 １６０：支柱、 １６１、１６２：固定具、 ２００：変位センサ２００、２０１＿１、２０１＿２、２０１＿３、・・・、２０１＿Ｎ：磁気センサ素子、 ２０３：デマルチプレクサ、 ２０４：電力供給線、 ２０５：磁気感知線、 ２０６：接地線、 ２０７：選択線、 ３００：センサノード３００：ＬＡＮ、 ３０２：制御部、 ３０３：クロック部、 ３０４：記録部、 ３０５：通信部、 ５０２：接続ケーブル、 ８００：センサノード、 ８０１：温度センサ、 ８０２：制御部、 ８０４：記録部。

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6】

【図7】

【図8】

【図9】