JP2006323700A

JP2006323700A - Circuit for detecting break of glass

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Publication number: JP2006323700A
Application number: JP2005147336A
Authority: JP
Inventors: Toshio Endo; 寿雄遠藤
Original assignee: Hokuriku Electric Industry Co Ltd
Current assignee: Hokuriku Electric Industry Co Ltd
Priority date: 2005-05-19
Filing date: 2005-05-19
Publication date: 2006-11-30
Anticipated expiration: 2025-05-19
Also published as: JP4701004B2

Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a glass break detecting circuit which is lower in height, lighter, and more inexpensive compared with a conventional circuit. <P>SOLUTION: The circuit is operated by using: a piezo-electric ceramic 111 for outputting an electric signal in sympathetic vibration with the ultrasonic wave of a specified ultrasonic wave frequency band which is generated when glass is broken; a frequency component detecting circuit (113) for detecting a signal with a specified frequency component from the electric signal; and an amplifier circuit (Tr1) for amplifying the output of the frequency component detecting circuit. Till the frequency component detecting circuit (113) detects the signal with the specified frequency component and a detecting signal generating circuit 115 outputs a detection signal, an output level control circuit 112 restricts the output of the piezo-electric ceramic 111, and releases the restriction of the output of the piezo-electric ceramic 111 when the detection signal is inputted. <P>COPYRIGHT: (C)2007,JPO&INPIT

Description

本発明は、ガラスが割られた際に発生する特定の超音波周波数帯域の超音波に共振して電気信号を出力する圧電セラミックスを用いて、ガラスが割られたこと検出するガラス割れ検出回路に関するものである。 The present invention relates to a glass breakage detection circuit that detects that a glass has been broken by using piezoelectric ceramics that resonate with ultrasonic waves in a specific ultrasonic frequency band generated when the glass is broken and outputs an electrical signal. Is.

特開２００３−３６４８３号公報（特許文献１）や特開２００４−３１８６３８号公報（特許文献２）等には、予め設定した周波数帯域の超音波に共振して電気信号を出力する圧電セラミックと、この圧電セラミックから出力される電気信号の中から特定の周波数成分の信号を検出するＬＣ共振器と、ＬＣ共振器の出力で駆動されるトランジスタスイッチとトランジスタスイッチの駆動により時限の計数を開始して一定期間警報信号を発生するタイマーとを備え、タイマーを通して警報信号を発生する警報信号出力装置が開示されている。 JP 2003-36483 A (Patent Document 1), JP 2004-318638 A (Patent Document 2), and the like include a piezoelectric ceramic that resonates with ultrasonic waves in a preset frequency band and outputs an electrical signal; The LC resonator that detects a signal of a specific frequency component from the electrical signal output from this piezoelectric ceramic, the transistor switch that is driven by the output of the LC resonator, and the drive of the transistor switch start counting of the time limit. An alarm signal output device is disclosed that includes a timer that generates an alarm signal for a certain period of time and generates an alarm signal through the timer.

図４は、前述の公報に示された技術を具体的に実施した従来の警報信号出力装置で採用されているガラス割れ検出回路の構成の一例を示している。図４においては、符号１は圧電セラミックス１を示しており、符号２はトランスＴＲを利用したＬＣ共振器２を示しており、符号３はトランジスタスイッチＴを含むトランジスタスイッチ回路を示しており、符号４はタイマーを示している。
特開２００３−３６４８３号公報特開２００４−３１８６３８号公報 FIG. 4 shows an example of the configuration of a glass breakage detection circuit employed in a conventional alarm signal output device that specifically implements the technique disclosed in the above publication. In FIG. 4, reference numeral 1 indicates a piezoelectric ceramic 1, reference numeral 2 indicates an LC resonator 2 using a transformer TR, reference numeral 3 indicates a transistor switch circuit including a transistor switch T, 4 indicates a timer.
JP 2003-36483 A JP 2004-318638 A

この従来の回路では、トランスＴＲを利用したＬＣ共振器２を用いているため、特に増幅回路を用いることなく、ガラス割れを検出することができる。しかしながらこの従来の回路では、低背化及び軽量化には不向きであり、且つ回路の価格が高くなる問題がある。 In this conventional circuit, since the LC resonator 2 using the transformer TR is used, it is possible to detect a glass break without using an amplifier circuit. However, this conventional circuit is not suitable for reduction in height and weight, and there is a problem that the cost of the circuit is increased.

本発明の目的は、従来のガラス割れ検出回路よりも低背・軽量且つ安価なガラス割れ検出回路を提供することにある。 An object of the present invention is to provide a glass breakage detection circuit that is lower in height, lighter and less expensive than a conventional glass breakage detection circuit.

本発明の他の目的は、ノイズにより誤動作することのないガラス割れ検出回路を提供することにある。 Another object of the present invention is to provide a glass breakage detection circuit that does not malfunction due to noise.

本発明のガラス割れ検出回路は、ガラスが割られたときに発生する特定の超音波周波数帯域の超音波に共振して電気信号を出力する圧電セラミックスと、周波数成分検出回路と、増幅回路と、検出信号発生回路と出力レベル制御回路とを備えている。周波数成分検出回路は、電気信号から特定の周波数成分の信号を検出する。そして増幅回路は、周波数成分検出回路の出力を増幅する。検出信号発生回路は、増幅回路の出力が、予め定めたレベルを超えたときにガラスが割れたと判定して検出信号を出力する。そして出力レベル制御回路は、検出信号が入力されるまでは圧電セラミックの出力を制限し、検出信号が入力されると圧電セラミックの出力の制限を解除する。このような構成にすると、トランスを用いることなくガラス割れ検出回路を構成することができるので、従来のガラス割れ検出回路よりも低背・軽量且つ安価にガラス割れ検出回路を提供することができる。また本発明によれば、感度を上げる目的で増幅回路のゲインを大きくすることなく、ガラス割れを検出することができるので、ノイズが入力されたとして、誤ってガラス割れと判定することがなくなる。これは、増幅回路の出力が予め定めたレベルを超えたときに、検出信号発生回路が検出信号を発生して出力レベル制御回路が圧電セラミックの出力の制限を解除することにより、増幅回路の入力が最大となる。その結果、増幅回路のゲインを大きくしなくても、ガラス割れが検出されたときに、増幅回路の出力が大きくなるので、増幅回路の出力に基づいてガラス割れを明瞭に判定することができるからである。なお出力レベル制限回路を設けずに、常時圧電セラミックスの出力をそのまま増幅回路の入力とすると、検出周波数大域幅が広くなり、誤動作が生じやすくなる。 The glass breakage detection circuit of the present invention includes a piezoelectric ceramic that resonates with ultrasonic waves in a specific ultrasonic frequency band generated when glass is broken, outputs an electrical signal, a frequency component detection circuit, an amplification circuit, A detection signal generation circuit and an output level control circuit are provided. The frequency component detection circuit detects a signal having a specific frequency component from the electrical signal. The amplifier circuit amplifies the output of the frequency component detection circuit. The detection signal generation circuit determines that the glass has broken when the output of the amplifier circuit exceeds a predetermined level, and outputs a detection signal. The output level control circuit limits the output of the piezoelectric ceramic until the detection signal is input, and releases the limit of the output of the piezoelectric ceramic when the detection signal is input. With such a configuration, the glass breakage detection circuit can be configured without using a transformer, so that the glass breakage detection circuit can be provided with a lower height, lighter weight, and lower cost than the conventional glass breakage detection circuit. Further, according to the present invention, it is possible to detect a glass break without increasing the gain of the amplifier circuit for the purpose of increasing sensitivity, so that it is not erroneously determined as a glass break even if noise is input. This is because when the output of the amplification circuit exceeds a predetermined level, the detection signal generation circuit generates a detection signal, and the output level control circuit releases the restriction on the output of the piezoelectric ceramic. Is the maximum. As a result, even if the gain of the amplifier circuit is not increased, the output of the amplifier circuit is increased when a glass break is detected, so that the glass break can be clearly determined based on the output of the amplifier circuit. It is. If the output of the piezoelectric ceramics is always used as input to the amplifier circuit without providing an output level limiting circuit, the detection frequency bandwidth is widened and malfunctions are likely to occur.

出力レベル制御回路の構成は任意である。例えば、出力レベル制御回路を、コンデンサと接続切り替え回路とから構成することができる。この場合には、接続切り替え回路は、検出信号が入力されるまでは、圧電セラミックに対してコンデンサを並列接続し、検出信号が入力されるとコンデンサを圧電セラミックから切り離すように構成する。このように構成すると、圧電セラミックの出力の一部はコンデンサに蓄積され、圧電セラミックの出力はコンデンサの両端電圧で制限される。そして検出信号が入力されたときに、コンデンサを圧電セラミックから電気的に切り離すと、圧電セラミックの出力はすべて増幅回路の入力となる。したがってこのような構成を採用すると、簡単な構成で圧電セラミックの出力を制御することができる。なお接続切り替え回路は、コンデンサに対して直列に接続された半導体スイッチング回路から構成することができる。この場合には、半導体スイッチング回路は検出信号が入力されるまではオン状態にあり、検出信号が入力されるとオフ状態になる。 The configuration of the output level control circuit is arbitrary. For example, the output level control circuit can be composed of a capacitor and a connection switching circuit. In this case, the connection switching circuit is configured to connect a capacitor in parallel to the piezoelectric ceramic until a detection signal is input, and to disconnect the capacitor from the piezoelectric ceramic when the detection signal is input. With this configuration, a part of the output of the piezoelectric ceramic is accumulated in the capacitor, and the output of the piezoelectric ceramic is limited by the voltage across the capacitor. When the detection signal is input, if the capacitor is electrically disconnected from the piezoelectric ceramic, the output of the piezoelectric ceramic is all input to the amplifier circuit. Therefore, when such a configuration is adopted, the output of the piezoelectric ceramic can be controlled with a simple configuration. The connection switching circuit can be composed of a semiconductor switching circuit connected in series with the capacitor. In this case, the semiconductor switching circuit is in an on state until a detection signal is inputted, and is turned off when the detection signal is inputted.

また周波数成分検出回路は、特定の周波数成分の信号と共振するＬＣ共振フィルタ回路から構成することができる。この場合、増幅回路は、ＬＣフィルタ回路の出力を増幅する半導体増幅回路から構成することができる。このような構成を採用すると、少ない部品点数で簡単に周波数成分検出回路を構成することができる。また検出信号発生回路は、半導体増幅回路の出力電圧と逆比例の逆比例電圧を出力する逆比例回路と、この逆比例回路の出力電圧が予め定めた電圧レベルまで低下すると検出信号を出力する判定回路とから構成することができる。 The frequency component detection circuit can be constituted by an LC resonance filter circuit that resonates with a signal having a specific frequency component. In this case, the amplifier circuit can be composed of a semiconductor amplifier circuit that amplifies the output of the LC filter circuit. By adopting such a configuration, the frequency component detection circuit can be easily configured with a small number of parts. The detection signal generation circuit outputs an inverse proportional circuit that outputs an inverse proportional voltage that is inversely proportional to the output voltage of the semiconductor amplifier circuit, and a determination that outputs a detection signal when the output voltage of the inverse proportional circuit drops to a predetermined voltage level. And a circuit.

本発明のガラス割れ検出回路の増幅回路の出力に基づいて警報信号を発生し、該警報信号に基づいて警報を発生する警報装置を備えたガラス割れ検出装置は、安価でしかも低背・軽量なものとして構成することができる。またガラス割れ検出回路の増幅回路の出力に基づいて警報信号を発生し、発生した警報信号を無線で送信する無線モジュールを備えたガラス割れ検出装置も同様である。 A glass breakage detection apparatus including an alarm device that generates an alarm signal based on the output of the amplifier circuit of the glass breakage detection circuit of the present invention and generates an alarm based on the alarm signal is inexpensive, low-profile, and lightweight. Can be configured. The same applies to a glass breakage detection apparatus including a wireless module that generates an alarm signal based on the output of the amplification circuit of the glass breakage detection circuit and wirelessly transmits the generated alarm signal.

本発明によれば、トランスを用いなくても、ガラスが割られたときにだけ、増幅回路への入力信号が大きくなるので、増幅回路のゲインを大きくすることなく、ガラスが割られたことを確実に検出できる。したがって低背・軽量且つ安価にガラス割れ検出回路を提供することができる。また増幅回路のゲインを大きくしないので、仮にノイズが入力されたとしても、ノイズが増幅回路で増幅されて誤検出が発生することがないという利点が得られる。 According to the present invention, since the input signal to the amplifier circuit is increased only when the glass is broken without using a transformer, the glass is broken without increasing the gain of the amplifier circuit. It can be detected reliably. Therefore, a glass breakage detection circuit can be provided with a low profile, a low weight and a low cost. Further, since the gain of the amplifier circuit is not increased, even if noise is input, there is an advantage that the noise is not amplified by the amplifier circuit and erroneous detection does not occur.

以下図面を参照して本発明のガラス割れ検出回路を備えたガラス割れ検出装置の実施の形態の一例を詳細に説明する。図１に示したガラス割れ検出装置は、ガラス割れ検出回路１０１に警報装置１０３と無線モジュール１０５を備えた構成を有している。このガラス割れ検出回路１０１は、ガラスに適宜の接着手段を用いて取り付けられた圧電セラミックス１１１を備えている。この圧電セラミックス１１１は、一方の電極１１１ａがアースに接続され、他方の１１１ｂは抵抗Ｒ１を介して図示しない直流電源の出力端子に接続されている。圧電セラミックス１１１は、装着したガラスが割れたときに発生する特定の周波数帯域の超音波に共振して電気信号を出力する。 Hereinafter, an example of an embodiment of a glass breakage detection apparatus provided with a glass breakage detection circuit of the present invention will be described in detail with reference to the drawings. The glass breakage detection apparatus shown in FIG. 1 has a configuration in which a glass breakage detection circuit 101 includes an alarm device 103 and a wireless module 105. The glass breakage detection circuit 101 includes a piezoelectric ceramic 111 attached to glass using an appropriate bonding means. In the piezoelectric ceramic 111, one electrode 111a is connected to the ground, and the other 111b is connected to an output terminal of a DC power source (not shown) via a resistor R1. The piezoelectric ceramic 111 resonates with ultrasonic waves in a specific frequency band generated when the mounted glass is broken, and outputs an electrical signal.

図１においてＶｃｃは電源電圧である。また圧電セラミック１の電極１１１ｂは、増幅用トランジスタＴｒ１のベースに接続されている。増幅用トランジスタＴｒ１のエミッタに、抵抗Ｒ２が直列に接続され、抵抗Ｒ２にはコンデンサＣ２が並列接続されている。抵抗Ｒ１と抵抗Ｒ２とにより、増幅用トランジスタＴｒ１の動作電流が定まり、ゲイン設定を任意に行うことができる。 In FIG. 1, Vcc is a power supply voltage. The electrode 111b of the piezoelectric ceramic 1 is connected to the base of the amplifying transistor Tr1. A resistor R2 is connected in series to the emitter of the amplifying transistor Tr1, and a capacitor C2 is connected in parallel to the resistor R2. The operating current of the amplifying transistor Tr1 is determined by the resistor R1 and the resistor R2, and the gain can be arbitrarily set.

トランジスタＴｒ１のコレクタと電源の間には、インダクタＬとコンデンサＣ１の並列回路からなるＬＣ共振フィルタ回路１１３が接続されている。このＬＣ共振フィルタ回路１１３は、圧電セラミックス１１１から出力された電気信号から、特定の周波数成分の信号を検出する周波数成分検出回路を構成する。図２（Ａ）には、ガラスが割られて発生する超音波と共振して圧電セラミックス１１１から出力された電気信号の概要を示してある。ここで特定の周波数成分とは、ガラスが割れたときに発生する超音波に含まれる１５０ｋＨｚから１６０ｋＨｚの間の周波数成分である。一般的に、この周波数成分が含まれていることが検出されたときには、ガラスが割られたと判断できると考えられている。図２（Ｂ）に示すように、この周波数成分近傍で、ＬＣ共振フィルタ回路１１３が共振すると、増幅用トランジスタＴｒ１の出力は、ピーク値となる。本実施例においては、増幅用トランジスタＴｒ１と、抵抗Ｒ１と、コンデンサＣ２とにより、周波数成分検出回路１１３の出力を増幅する半導体増幅回路が構成されている。 An LC resonance filter circuit 113 composed of a parallel circuit of an inductor L and a capacitor C1 is connected between the collector of the transistor Tr1 and the power source. The LC resonance filter circuit 113 constitutes a frequency component detection circuit that detects a signal having a specific frequency component from the electrical signal output from the piezoelectric ceramic 111. FIG. 2A shows an outline of an electrical signal output from the piezoelectric ceramic 111 by resonating with an ultrasonic wave generated by breaking the glass. Here, the specific frequency component is a frequency component between 150 kHz and 160 kHz included in the ultrasonic wave generated when the glass is broken. Generally, it is considered that it can be determined that the glass has been broken when it is detected that this frequency component is included. As shown in FIG. 2B, when the LC resonance filter circuit 113 resonates in the vicinity of this frequency component, the output of the amplifying transistor Tr1 has a peak value. In the present embodiment, a semiconductor amplifier circuit that amplifies the output of the frequency component detection circuit 113 is configured by the amplifying transistor Tr1, the resistor R1, and the capacitor C2.

またこの例では、後に説明するように、圧電セラミック１１１の電極１１１ｂにコンデンサＣ３の一端が接続され、コンデンサＣ３の他端にはトランジスタＴｒ３のコレクタが接続されている。トランジスタＴｒ３のエミッタは接地され、コレクタは抵抗Ｒ３を介して電源に接続されている。この例では、コンデンサＣ３、トランジスタＴｒ３及び抵抗Ｒ３によって出力レベル制御回路１１２が構成されている。そしてトランジスタＴｒ３が接続切り替え回路を構成している。この出力レベル制御回路１１２は、後述する検出信号がトランジスタＴｒ３のベースに入力されるまでは圧電セラミック１１１の出力を制限し、検出信号が入力されると圧電セラミック１１１の出力の制限を解除する。その結果、感度を上げる目的で増幅回路１１４のゲインを大きくすることなく、ガラス割れを検出することができるので、ノイズが入力されたとして、誤ってガラス割れと判定することがなくなる。 In this example, as will be described later, one end of the capacitor C3 is connected to the electrode 111b of the piezoelectric ceramic 111, and the collector of the transistor Tr3 is connected to the other end of the capacitor C3. The emitter of the transistor Tr3 is grounded, and the collector is connected to the power supply via the resistor R3. In this example, the output level control circuit 112 is configured by the capacitor C3, the transistor Tr3, and the resistor R3. The transistor Tr3 constitutes a connection switching circuit. The output level control circuit 112 restricts the output of the piezoelectric ceramic 111 until a detection signal (to be described later) is input to the base of the transistor Tr3, and releases the restriction of the output of the piezoelectric ceramic 111 when the detection signal is input. As a result, it is possible to detect a glass break without increasing the gain of the amplifier circuit 114 for the purpose of increasing sensitivity, so that it is not erroneously determined to be a glass break even if noise is input.

増幅用トランジスタＴｒ１の出力（コレクタ端子電圧）は、検出信号発生回路１１５に入力される。検出信号発生回路１１５は、増幅回路１１４の出力が、予め定めたレベルを超えたときにガラスが割れたと判定して検出信号を出力する。検出信号発生回路１１５は、逆比例回路１１６と判定回路１１７とから構成される。逆比例回路１１６は、トランジスタＴｒ１のコレクタに一端が接続されたコンデンサＣ５と、コンデンサＣ５の他端にベースが接続されたトランジスタＴｒ４と、トランジスタＴｒ４のベースに一端が接続された抵抗Ｒ５と、抵抗Ｒ５の他端にアノードが接続されカソードが接地されたダイオードＤ１と、ダイオードＤ１のアノードと電源との間に接続された抵抗Ｒ４と、トランジスタＴｒ４のコレクタと電源との間に接続された抵抗Ｒ６と、トランジスタＴｒ４のコレクタに一端が接続された抵抗Ｒ７と、抵抗Ｒ７の他端に一端が接続され他端が接地されたコンデンサＣ６と、トランジスタＴｒ４のコレクタにカソードが接続され抵抗Ｒ７とコンデンサＣ６との接続点にアノードが接続されたダイオードＤ２とから構成される。また判定回路１１７は、コンデンサＣ６と抵抗Ｒ７との接続点に一端が接続された抵抗Ｒ８と、抵抗Ｒ８の他端にベースが接続されたトランジスタＴｒ２と、トランジスタＴｒ２のベースと接地点との間に接続されたコンデンサＣ４と、トランジスタＴｒ２のエミッタと接地点との間に接続された抵抗Ｒ９とから構成される。抵抗Ｒ８と抵抗Ｒ９とにより、判定回路１１７の判定レベルが定められる。 The output (collector terminal voltage) of the amplifying transistor Tr1 is input to the detection signal generation circuit 115. The detection signal generation circuit 115 determines that the glass has broken when the output of the amplification circuit 114 exceeds a predetermined level, and outputs a detection signal. The detection signal generation circuit 115 includes an inverse proportional circuit 116 and a determination circuit 117. The inverse proportional circuit 116 includes a capacitor C5 having one end connected to the collector of the transistor Tr1, a transistor Tr4 having a base connected to the other end of the capacitor C5, a resistor R5 having one end connected to the base of the transistor Tr4, and a resistor A diode D1 having an anode connected to the other end of R5 and a cathode grounded, a resistor R4 connected between the anode of the diode D1 and the power supply, and a resistor R6 connected between the collector of the transistor Tr4 and the power supply A resistor R7 having one end connected to the collector of the transistor Tr4, a capacitor C6 having one end connected to the other end of the resistor R7 and the other end grounded, and a cathode connected to the collector of the transistor Tr4, the resistor R7 and the capacitor C6. And a diode D2 having an anode connected to the connection point. The determination circuit 117 includes a resistor R8 having one end connected to a connection point between the capacitor C6 and the resistor R7, a transistor Tr2 having a base connected to the other end of the resistor R8, and a base between the base of the transistor Tr2 and the ground point. And a capacitor R4 connected between the emitter of the transistor Tr2 and the ground point. The determination level of the determination circuit 117 is determined by the resistor R8 and the resistor R9.

ＬＣ共振フィルタ回路１１３が特定の周波数成分の信号と共振する前、すなわち帯域外の信号が入力されているときには、図３（Ａ）の「帯域外」の図に概略的に示すように、コンデンサＣ５に入力される増幅用トランジスタＴｒ１の出力（半導体増幅回路の出力）の振幅は小さい。そしてこのとき検出信号発生回路１１５のＢ点の電圧（トランジスタＴｒ４のコレクタ電圧）は、図３（Ｂ）の「帯域外」の図に示すように、高いレベル（例えば２．６Ｖ）にある。この高い電圧でコンデンサＣ６は充電され、Ｃ点の電圧（コンデンサＣ６の両端電圧）も高いレベルにある。その結果、判定回路１１７のトランジスタＴｒ２は、帯域外では常にオン状態（導通状態）にあり、出力レベル制御回路１１２のトランジスタＴｒ３も常にオン状態（導通状態）になる。その結果、コンデンサＣ３が圧電セラミック１１１に並列接続された状態で作られ、圧電セラミック１１１の出力電圧は、コンデンサＣ３の端子電圧に制限されることになり、増幅回路１１４の入力信号は制限される。 When the LC resonance filter circuit 113 resonates with a signal having a specific frequency component, that is, when an out-of-band signal is input, as shown schematically in the “out-of-band” diagram of FIG. The amplitude of the output of the amplifying transistor Tr1 (output of the semiconductor amplifier circuit) input to C5 is small. At this time, the voltage at the point B of the detection signal generation circuit 115 (the collector voltage of the transistor Tr4) is at a high level (eg, 2.6 V) as shown in the “out-of-band” diagram of FIG. The capacitor C6 is charged with this high voltage, and the voltage at the point C (the voltage across the capacitor C6) is also at a high level. As a result, the transistor Tr2 of the determination circuit 117 is always on (conducting) outside the band, and the transistor Tr3 of the output level control circuit 112 is always on (conducting). As a result, the capacitor C3 is formed in a state of being connected in parallel to the piezoelectric ceramic 111, and the output voltage of the piezoelectric ceramic 111 is limited to the terminal voltage of the capacitor C3, and the input signal of the amplifier circuit 114 is limited. .

ＬＣ共振フィルタ回路１１３が、ガラスの割れによって発生する特定の周波数成分の信号と共振すると、すなわち帯域内の信号が入力されているときには、図３（Ａ）の「帯域内」の図に概略的に示すように、コンデンサＣ５に入力される増幅用トランジスタＴｒ１の出力（半導体増幅回路の出力）の振幅は大きくなる。そしてこのとき検出信号発生回路１１５のＢ点の電圧（トランジスタＴｒ４のコレクタ電圧）は、図３（Ｂ）の「帯域内」の図に示すように、増幅回路１１４の出力と逆比例の関係となって低いレベル（ほとんど０Ｖに近い値）になる。すなわち逆比例回路１１６の出力が、判定回路１１７の判定レベルを超える状態になる。この状態は、増幅回路１１４の出力の変化で見ると、増幅回路１１４の出力が、予め定めたレベルを超えたことを意味している。この状態になると、コンデンサＣ６の電荷はトランジスタＴｒ４を通して放電され、Ｃ点の電圧（コンデンサＣ６の両端電圧）は図３の「帯域内」の図に概略的に示すように低下する。その結果、判定回路１１７のトランジスタＴｒ２はオフ状態（非導通状態）となり、出力レベル制御回路１１２のトランジスタＴｒ３もオフ状態（非導通状態）になる。その結果、コンデンサＣ３が圧電セラミック１１１から電気的に切り離された状態となり、圧電セラミック１１１の出力はすべて、増幅回路１１４のトランジスタＴｒ１のベースに入力されるようになる。その結果、増幅回路１１４の出力は、ゲインを上げることなく、ガラス割れを検出したときにだけ確実に大きくなる。 When the LC resonance filter circuit 113 resonates with a signal having a specific frequency component generated by glass breakage, that is, when an in-band signal is input, the “in-band” diagram of FIG. As shown, the amplitude of the output of the amplifying transistor Tr1 (output of the semiconductor amplifier circuit) input to the capacitor C5 becomes large. At this time, the voltage at the point B of the detection signal generation circuit 115 (the collector voltage of the transistor Tr4) is inversely proportional to the output of the amplifier circuit 114 as shown in the “in-band” diagram of FIG. It becomes a low level (almost close to 0V). That is, the output of the inverse proportional circuit 116 exceeds the determination level of the determination circuit 117. This state means that the output of the amplifier circuit 114 exceeds a predetermined level when viewed from the change in the output of the amplifier circuit 114. In this state, the charge of the capacitor C6 is discharged through the transistor Tr4, and the voltage at the point C (the voltage across the capacitor C6) decreases as schematically shown in the “in-band” diagram of FIG. As a result, the transistor Tr2 of the determination circuit 117 is turned off (non-conductive state), and the transistor Tr3 of the output level control circuit 112 is also turned off (non-conductive state). As a result, the capacitor C3 is electrically disconnected from the piezoelectric ceramic 111, and all the output of the piezoelectric ceramic 111 is input to the base of the transistor Tr1 of the amplifier circuit 114. As a result, the output of the amplifier circuit 114 is reliably increased only when glass breakage is detected without increasing the gain.

Ｂ点の電圧は、図２（Ｂ）に示すように変化することにより、このＢ点の電圧を基準レベルＶｒと対比することにより、ガラス割れを検出することができる。なおこの例では、警報装置１０３及び無線モジュール１０５の内部に、Ｂ点の電圧と基準レベルＶｒとを対比する対比回路がそれぞれ内蔵されている。 By changing the voltage at the point B as shown in FIG. 2 (B), the glass breakage can be detected by comparing the voltage at the point B with the reference level Vr. In this example, a comparison circuit that compares the voltage at point B with the reference level Vr is incorporated in each of the alarm device 103 and the wireless module 105.

本実施の形態で用いる警報装置１０３は、ガラス割れ検出回路１０１の増幅回路１１４の出力（実際上はＢ点の電圧が基準レベル以下になったこと）に基づいて警報信号を発生する。なお、警報は、音や光などによって発するようにすればよい。また本実施の形態で用いる無線モジュール１０５も警報装置１０３と同様に警報信号を発生して、発生した警報信号を無線で送信する。例えば、警報信号の送信先は、別の場所に置かれた警報発生装置や、警備会社の受信設備や、使用者の携帯電話等である。 The alarm device 103 used in the present embodiment generates an alarm signal based on the output of the amplifier circuit 114 of the glass breakage detection circuit 101 (actually, the voltage at point B has become equal to or lower than a reference level). Note that the alarm may be generated by sound or light. The wireless module 105 used in the present embodiment also generates an alarm signal in the same manner as the alarm device 103, and transmits the generated alarm signal wirelessly. For example, the transmission destination of the alarm signal is an alarm generation device placed in another place, a reception facility of a security company, a user's mobile phone, or the like.

本発明のガラス割れ検出装置の実施の形態の一例を示す回路図である。It is a circuit diagram which shows an example of embodiment of the glass crack detection apparatus of this invention. （Ａ）及び（Ｂ）はガラス割れにより発生する超音波の周波数変動と検出信号発生回路内の電圧変化の例を示す波形図である。(A) And (B) is a wave form diagram which shows the example of the frequency variation of the ultrasonic wave which generate | occur | produces by a glass break, and the voltage change in a detection signal generation circuit. 検出信号発生回路内の各部の動作波形を示す図である。It is a figure which shows the operation | movement waveform of each part in a detection signal generation circuit. 従来のガラス割れ検出回路の一例を示す図である。It is a figure which shows an example of the conventional glass crack detection circuit.

Explanation of symbols

１０１ガラス割れ検出回路
１０３警報装置
１０５無線モジュール
１１１圧電セラミック
１１２出力レベル制御回路
１１３ＬＣ共振フィルタ回路（周波数成分検出回路）
１１５検出信号発生回路
１１６逆比例回路
１１７判定回路
Ｔｒ１増幅用トランジスタ（増幅回路）
Ｔｒ２〜Ｔｒ４トランジスタ
Ｒ１〜Ｒ９抵抗
Ｃ１〜Ｃ６コンデンサ DESCRIPTION OF SYMBOLS 101 Glass break detection circuit 103 Alarm apparatus 105 Wireless module 111 Piezoelectric ceramic 112 Output level control circuit 113 LC resonance filter circuit (frequency component detection circuit)
115 Detection Signal Generation Circuit 116 Inverse Proportional Circuit 117 Judgment Circuit Tr1 Amplifying Transistor (Amplification Circuit)
Tr2 to Tr4 Transistors R1 to R9 Resistors C1 to C6 Capacitors

Claims

A piezoelectric ceramic that resonates with ultrasonic waves in a specific ultrasonic frequency band generated when the glass breaks and outputs an electrical signal;
A frequency component detection circuit for detecting a signal of a specific frequency component from the electrical signal;
An amplification circuit for amplifying the output of the frequency component detection circuit;
A detection signal generating circuit for determining that the glass is broken when the output of the amplifier circuit exceeds a predetermined level and outputting a detection signal;
An output level control circuit that limits the output of the piezoelectric ceramic until the detection signal is input, and releases the limit of the output of the piezoelectric ceramic when the detection signal is input. Glass break detection circuit.

The output level control circuit includes a capacitor and a connection switching circuit, and the connection switching circuit connects the capacitor in parallel to the piezoelectric ceramic until the detection signal is input, and the detection signal The glass breakage detection circuit according to claim 1, wherein the capacitor is separated from the piezoelectric ceramic when an input is input.

The frequency component detection circuit includes an LC resonance filter circuit that resonates with the signal of the specific frequency component,
The amplifier circuit comprises a semiconductor amplifier circuit that amplifies the output of the LC filter circuit,
The detection signal generating circuit includes an inverse proportional circuit that outputs an inverse proportional voltage that is inversely proportional to the output voltage of the semiconductor amplifier circuit, and the detection signal when the output voltage of the inverse proportional circuit decreases to a predetermined voltage level. The glass breakage detection circuit according to claim 1, comprising a determination circuit for outputting.

The connection switching circuit includes a semiconductor switching circuit connected in series to the capacitor, and the semiconductor switching circuit is in an on state until the detection signal is input, and is turned off when the detection signal is input. The glass breakage detection circuit according to claim 2, wherein the glass breakage detection circuit is in a state.

The glass breakage detection circuit according to claim 3, further comprising an alarm device that generates an alarm signal based on an output of the amplification circuit of the detection signal generation circuit and issues an alarm based on the alarm signal.

The glass breakage detection circuit according to claim 3, further comprising a wireless module that generates an alarm signal based on an output of the amplification circuit of the detection signal generation circuit and transmits the alarm signal wirelessly.