JP2010033127A - 無人誘導車の追突防止装置に用いられる電波信号発生装置 - Google Patents

Abstract

【課題】 一定の送信出力を確保できるようにし、送信アンテナの規格公差を広げて、歩留まりを改善し、少ない部品で構成することができる無人誘導車の追突防止装置に用いられる電波信号発生装置を提供する。
【解決手段】 ＬＣ共振回路への出力電圧をフィードバックさせるためのフィードバック経路６を備え、所定周波数を出力する出力電圧を伝達する送信電圧設定回路２を備え、上記両出力電圧が入力され、これらの差分を増幅するための電圧誤差増幅器１１を備え、基準三角波が予め設定された三角波発振周波数設定回路９を備え、基準三角波と、電圧誤差増幅器１１の出力を比較する比較器８を備え、比較器の出力により、ＬＣ共振回路経路上のスイッチ素子４がデューティー制御され、電圧誤差増幅器１１と、三角波発振周波数設定回路９と、比較器８の機能を有する集積回路３を実装した。
【選択図】 図１

Description

この発明は、無人誘導車の追突防止装置に用いられる電波信号発生装置に関するものである。

従来の無人誘導車、例えば無人誘導ゴルフカーに用いられる追突防止装置においては、後続車に対して送信する１００ＫＨｚ信号を、送信アンテナのインダクタンスＬと制御回路上のコンデンサＣ、抵抗Ｒで構成するＬＣＲ直列共振回路を用いて生成している。抵抗Ｒについては、適宜省略する場合もあり、また、回路を並列に組むこともある。

送信出力（送信アンテナにかかる電圧）は、コンデンサＣと並列接続されているＴＣ（調整用コンデンサ）を調整することで共振周波数を変更して、周波数１００ＫＨｚにおける送信出力電圧が所定値になるよう調整している。

しかしながら、Ｌ、Ｃ、Ｒが変動した場合、そのまま送信出力電圧の変動として表れる。例えばゴルフカーに取付けられた送信アンテナの周囲環境（金属部品類との距離等）が少し変化すると、送信アンテナのＬ（インダクタンス）が影響を受けてしまい、送信出力が変動することになる。これは後続車両が信号を検出する距離の誤差要因となってしまう。

また、制御回路上の部品ばらつきは標準送信アンテナとの組合わせにて調整用ＴＣで吸収しているが、実際にゴルフカーで組み合わされる送信アンテナのＬばらつきは、そのまま送信出力ばらつきになる。そのため送信アンテナのＬ値規格に厳しい公差を設定せざるを得ないので、送信アンテナ生産での歩留まりが悪くなるという問題点がある。

周波数に対する出力電圧の関係を示す共振カーブを考えた場合、共振コイルに相当する送信アンテナはＬがばらつくと共振カーブの山が前後に動いてしまう。結果として、出力周波数（例えば１００ｋＨｚ）における実際の送信出力電圧は大きくばらつくことになる。しかしながら、送信アンテナは、共振コイルで形成されるため、巻き方のより線の位置具合でもかなりばらつく製品である。したがって、共振アンテナのＬの規格値に厳しい公差を設定せざるを得ないことになっている。

ＬＣＲの変動、部品ばらつきの影響を軽減するため、出力電圧をフィードバックして制御する手法が一般的にあるが、回路構成が複雑になり、部品点数もかなり増加することから、単純に回路を変更することはできない。

すなわち、そのためにはフィードバックの比較回路や、電流との位相合わせ回路や、発振デューティー制御回路等の部品が必要になり、これらを別々に用意することは部品点数が増加し、手間がかかり面倒である。

図２は従来の無人誘導車の追突防止装置に用いられる電波信号発振装置の概略図である。

図示したように、電波信号発振装置５１は、発振器５２と、分周回路５３と、相互に並列に設けたスイッチ素子５４，５４と、コンデンサ５５と、当該コンデンサ５５に並列に設けた調整用コンデンサ５６と、送信アンテナ５７で構成される。発振器５２で１０ＭＨｚで発振された電波は、分周回路５３にて１００ｋＨｚ程度にされる。これらの周波数はあくまで例である。なお、分周回路５３で定められる周波数は、マイコン５８から命令される。電源５９と接続されるスイッチ素子５４，５４は、交互にオンオフして、この分周後の周波数を出力する。このとき、コンデンサ５５には電流がチャージされる。時間経過とともに、共振点に向かって電圧が大きくなる。この電圧を調整するように、調整用コンデンサ５６が共振周波数をずらす。これにより、一定の電圧を出力し、安定した送信を行っている。なお、ＬＣ共振回路は、上述したコンデンサ５５と送信アンテナ５７で構成される。また、必要に応じてコンデンサ５５の手前に抵抗Ｒを配設し、ＬＣＲの共振直列回路を用いてもよい。

しかし、上述したように、外的要因等により共振周波数が動いてしまうと、出力電圧が変わってしまい、送信出力のパワーが弱くなったり強くなったりする。強くなると電波の送信距離が伸び、弱くなると距離が短くなる。すなわち送信出力が不安定となり、好ましくない。このような外的要因による共振周波数の変動は、上記調整用コンデンサで調整することは困難である。

一方で、無人誘導車の追突防止装置が特許文献１に開示されている。この無人誘導車の追突防止装置は、送信アンテナと受信アンテナを用いて電磁波信号により先行車両の位置を認識し、さらに受信アンテナの受信方向を無人誘導車の操舵角に応じて変更させ、電磁波の誤受信を防止するものである。しかしながら、外的要因等によるインダクタンスがばらついたときの対応については、考慮されていない。

特開２０００−１４８２４５号公報

この発明は、上記従来技術を考慮したものであって、インダクタンス等が多少変動しても、一定の送信出力を確保できるようにし、送信アンテナの規格公差を広げて、歩留まりを改善し、できるだけ少ない部品で構成することができる無人誘導車の追突防止装置に用いられる電波信号発生装置を提供することを目的とする。

前記目的を達成するため、請求項１の発明では、予め定まった通路を走行する無人誘導車両に適用され、先行車両がＬＣ共振回路を用いて後方に所定周波数の電波信号を送信し、後続車両に前記電波信号を受信させて、前記先行車両と前記後続車両が接近した場合に自動的に後続車両を減速又は停止させる無人誘導車の追突防止装置に用いられる電波信号発生装置であって、前記電波信号を発振する際の前記ＬＣ共振回路の出力電圧をフィードバックさせるためのフィードバック経路を備え、前記所定周波数の電波信号出力を設定するための送信電圧設定回路を備え、前記フィードバック経路からフィードバックされた出力電圧と、前記送信電圧設定回路からの指令電圧が入力され、これらの差分を増幅するための電圧誤差増幅器を備え、前記所定周波数となる基準三角波が予め設定された三角波発振周波数設定回路を備え、前記基準三角波と、前記電圧誤差増幅器の出力電圧を比較する比較器を備え、当該比較器の出力により前記ＬＣ共振回路経路上のスイッチ素子がデューティー制御され、前記電圧誤差増幅器と、前記三角波発振周波数設定回路と、前記比較器の機能を有する集積回路を実装したことを特徴とする無人誘導車の追突防止装置に用いられる電波信号発生装置を提供する。

また、請求項２の発明では、請求項１の発明において、前記集積回路は、高調波抑制のために用いられる力率改善回路であることを特徴としている。

請求項１の発明によれば、電圧誤差増幅器と、三角波発振周波数設定回路と、比較器の全ての機能を有する集積回路が実装されるので、それぞれの機器や回路を別々に設けることなく、これらの機能を有する単一の集積回路を用いることにより、部品点数を増加させることなく、外的要因等によるインダクタンスのばらつきがあっても安定して一定の送信出力を確保できる。また、送信アンテナの規格公差を広げることができ、歩留まりがよい。

請求項２の発明によれば、集積回路として、市販されている力率改善回路（ＰＦＣ（ＰＯＷＥＲ ＦＡＣＴＯＲ ＣＯＲＲＥＣＴＯＲ）のＩＣ）を用いるため、改めて上記必要な機器や回路を実装した集積回路を製造することなく、容易にこれを適用し、安定した送信出力を得ることができる。

図１はこの発明に係る無人誘導車の追突防止装置に用いられる電波信号発生装置の概略図である。

図示したように、この発明に係る電波信号発生装置１は、送信電圧設定回路２と、ＰＦＣ用ＩＣ３と、スイッチ素子４と、コンデンサ５と、フィードバック経路６と、送信アンテナ７とで構成され、ＰＦＣ用ＩＣ３は、比較器８と、三角波発振周波数設定回路９と、電圧誤差増幅器１１とで構成される。送信電圧設定回路２は、後続車両に発振される所定周波数の電波信号を出力するために必要な出力電圧を設定するためのものである。この出力電圧は、マイコン１０に記憶される。ＰＦＣ用ＩＣ３は、高調波抑制の集積回路として、市販されている力率改善回路である。スイッチ素子４としては、例えばＦＥＴ等が用いられる。１７はダイオードである。

コンデンサ５と送信アンテナ７を用いたＬＣ共振回路での所定周波数の電波送信については、従来と同様である。なお、必要に応じて抵抗Ｒを加えてもよい。また、ＬＣ共振回路は、直列回路としてもよい。このＬＣ共振回路に供給する電圧をフィードバック経路６により、ＰＦＣ用ＩＣ３に備わる電圧誤差増幅器１１にフィードバックする。電圧誤差増幅器１１は、送信電圧設定回路２が設定する指令電圧と、フィードバックされた出力電圧の差を増幅する。指令電圧は、ＬＣ共振回路にて所定周波数の電波信号を出力するために必要な出力電圧であり、そのデータはマイコン１０に格納され、マイコン１０が送信電圧設定回路２にその情報を送る。

電圧誤差増幅器１１にて増幅された電圧は、電源１２からの電源電圧が整流器１３にて全波整流された電圧と、乗算器１４を用いて乗算される。乗算された電圧と、電流センサ１５で検出される出力電流の電圧変換結果との差が、電流誤差増幅器１６にて増幅される。これはすなわち、電圧と電流の位相差を検出することになる。

電流誤差増幅器１６にて増幅された出力電圧は、比較器（コンパレータ）８にて、三角波発振周波数設定回路９における基準三角波と比較される。この比較結果により、すなわち、出力電圧の三角波が、基準三角波が示す周波数となるように、スイッチ素子４におけるスイッチングがデューティー制御される。このデューティー制御は、フィードバック電圧と、目標出力電圧との差が大きいほどＯＮ時間が長くなるように、かつ、電圧と電流の位相差が小さくなるように行われる。

以上により、ＬＣ共振回路の共振周波数に多少の変動があっても、フィードバック制御をすることにより、安定した送信出力を得ることができる。また、これを実現するために、少なくとも電圧誤差増幅器１１と比較器８と三角波発振周波数設定回路９が必要であるが、これらは全て一般に市販されているＰＦＣ用ＩＣ（力率改善回路）３に備わっている。したがって、これらを構成する上記各種の回路を準備する必要がなくなり、本来力率改善のための回路として用いられるＰＦＣ用ＩＣ３を出力電圧及び発振周波数の安定化のために用いることができる。なお、ＰＦＣ用ＩＣに限らず、上記のような機能を有する回路を備えたものであれば、どのような集積回路を用いてもよい。

このようにして形成された電波信号発生装置１は、無人誘導車の追突防止装置の送信側として用いられる。通常であれば、車体の後ろ側に送信アンテナ７が取付けられ、電波が後続車両に向けて発振されて、後続車両は、これを受信して先行車両との車間距離を調整する。

この発明に係る無人誘導車の追突防止装置に用いられる電波信号発生装置の概略図である。 従来の無人誘導車の追突防止装置に用いられる電波信号発生装置の概略図である。

符号の説明

１：電波信号発生装置、２：送信電圧設定回路、３：ＰＦＣ用ＩＣ、４：スイッチ素子、５：コンデンサ、６：フィードバック経路、７：送信アンテナ、８：比較器、９：三角波発振周波数設定回路、１０：マイコン、１１：電圧誤差増幅器、１２：電源、１３：整流器、１４：乗算器、１５：電流センサ、１６：電流誤差増幅器、１７：ダイオード、５１：電波信号発振装置、５２：発振器、５３：分周回路、５４：スイッチ素子、５５：コンデンサ、５６：調整用コンデンサ、５７：送信アンテナ、５８：マイコン

Claims (2)

1. 予め定まった通路を走行する無人誘導車両に適用され、先行車両がＬＣ共振回路を用いて後方に所定周波数の電波信号を送信し、後続車両に前記電波信号を受信させて、前記先行車両と前記後続車両が接近した場合に自動的に後続車両を減速又は停止させる無人誘導車の追突防止装置に用いられる電波信号発生装置であって、
   前記電波信号を発振する際の前記ＬＣ共振回路の出力電圧をフィードバックさせるためのフィードバック経路を備え、
   前記所定周波数の電波信号出力を設定するための送信電圧設定回路を備え、
   前記フィードバック経路からフィードバックされた出力電圧と、前記送信電圧設定回路からの指令電圧が入力され、これらの差分を増幅するための電圧誤差増幅器を備え、
   前記所定周波数となる基準三角波が予め設定された三角波発振周波数設定回路を備え、
   前記基準三角波と、前記電圧誤差増幅器の出力電圧を比較する比較器を備え、
   当該比較器の出力により前記ＬＣ共振回路経路上のスイッチ素子がデューティー制御され、
   前記電圧誤差増幅器と、前記三角波発振周波数設定回路と、前記比較器の機能を有する集積回路を実装したことを特徴とする無人誘導車の追突防止装置に用いられる電波信号発生装置。
2. 前記集積回路は、高調波抑制のために用いられる力率改善回路であることを特徴とする請求項１に記載の無人誘導車の追突防止装置に用いられる電波信号発生装置。

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