JP2022139692A - distance sensor - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、距離センサに関わる。 The present invention relates to distance sensors.
目標物までの距離を測定する距離センサの方式の一つとして、例えば、TOF(Time Of Flight)方式が知られている。距離センサから目標物に向けて送信されるパルス信号を「送信パルス信号」と呼び、送信パルス信号が目標物で反射する反射パルス信号を「受信パルス信号」と呼ぶ。パルス信号とは、送信パルス信号及び受信パルス信号を総称するものとし、両者を特に区別する必要がないときは、パルス信号の用語を用いる。TOF方式では、距離センサから送信パルス信号が送信されてから受信パルス信号が受信されるまでの時間(パルス信号の往復時間)にパルス信号の速度を乗じて得られる距離(パルス信号の往復距離)を2で割ることにより、目標物までの距離を測定する。 A TOF (Time Of Flight) method, for example, is known as one method of a distance sensor that measures the distance to a target. A pulse signal transmitted from the distance sensor toward the target is called a "transmission pulse signal", and a reflected pulse signal of the transmission pulse signal reflected by the target is called a "reception pulse signal". A pulse signal is a general term for a transmission pulse signal and a reception pulse signal, and the term pulse signal is used when there is no particular need to distinguish between the two. In the TOF method, the distance obtained by multiplying the speed of the pulse signal by the time from when the transmission pulse signal is sent from the distance sensor to when the reception pulse signal is received (the round trip time of the pulse signal) is obtained (the round trip distance of the pulse signal). Measure the distance to the target by dividing by two.
送信パルス信号の送信を開始してから停止するまでの時間(以下、「送信パルス幅」と呼ぶ)は、距離センサの誤動作を防止する観点から、送信パルス信号を送信してから受信パルス信号が戻るまでの時間よりも短くする必要がある。送信パルス幅の最小値をTWminとし、距離センサから目標物までの距離の最小値をRminとし、パルス信号の速度をVとすると、(1)式が成立する。 From the viewpoint of preventing malfunction of the distance sensor, the time from when the transmission of the transmission pulse signal is started to when it is stopped (hereinafter referred to as the "transmission pulse width") is set to It should be shorter than the time to return. Assuming that the minimum value of the transmission pulse width is TWmin , the minimum value of the distance from the distance sensor to the target is Rmin , and the speed of the pulse signal is V, equation (1) holds.
TWmin≦2×Rmin÷V …(1) T wmin ≤ 2 × R min ÷ V (1)
(1)式において、例えば、Rminを10mmとし、Vを光速とすると、(2)式が成立する。 In formula (1), for example, if R min is 10 mm and V is the speed of light, formula (2) holds.
TWmin≦1/15,000,000,000 …(2) TWmin ≤ 1/15,000,000,000 (2)
従来では、(1/TWmin)/2の周波数を有する方形波状のクロックパルス信号でロジック回路を駆動することにより、送信パルス幅TWminを有する送信パルス信号を生成していた。 Conventionally, a transmission pulse signal having a transmission pulse width T Wmin is generated by driving a logic circuit with a square-wave clock pulse signal having a frequency of (1/T Wmin )/2.
図12は、従来の距離センサに用いられている送信回路70の構成の一例を示す。送信回路70は、クロック信号Clock inが供給される上段の4つのDフリップフロップDFF1~DFF4と、否定回路NOTを通じてクロック信号Clock inが供給される下段の4つのDフリップフロップDFF5~DFF8と、DフリップフロップDFF4の出力信号AとDフリップフロップDFF8の出力信号Bとの否定論理和信号を出力する否定論理和回路NORとを備えている。ここで、否定論理和回路NORの出力信号は、送信パルス信号TX pulse outである。また、クロック信号Clock inは、(1/TWmin)/2の周波数を有する方形波状のクロックパルス信号である。
FIG. 12 shows an example of the configuration of a
図13は、送信回路70の動作の一例を示すタイミングチャートである。DフリップフロップDFF1~DFF8の全てにリセット信号Reset inが入力されて、送信回路70が初期化されると、送信パルス信号TX pulse outは、ローレベルになる。続いて、クロック信号Clock inが送信回路70に入力される。クロック信号Clock inの4つ目の立ち上がりのタイミングでDフリップフロップDFF4の出力信号Aは、ハイレベルからローレベルに遷移する。一方、クロック信号Clock inの4つ目の立ち下がりのタイミングでDフリップフロップDFF8の出力信号Bは、ローレベルからハイレベルに遷移する。出力信号A,Bが共にローレベルになる期間において、送信パルス信号TX pulse outは、ハイレベルになる。
13 is a timing chart showing an example of the operation of the
図14は、従来の距離センサに用いられている受信回路80の構成の一例を示す。受信回路80は、オペアンプOP3とDフリップフロップDFFとを備える。オペアンプOP3の反転入力端子は、抵抗R6を通じてグランドに接続するとともに、抵抗R7を通じてオペアンプOP3の出力端子に接続している。オペアンプOP3の非反転入力端子には、受信パルス信号RX pulse inが入力される。DフリップフロップDFFのD端子には、オペアンプOP3からの出力信号が入力される。DフリップフロップDFFのQ端子からは、受信パルス信号RX pulse inの受信が検出されたことを示す検出信号DETが出力される。受信パルス信号RX pulse inの受信が検出されると、検出信号DETは、ハイレベルになる。
FIG. 14 shows an example of the configuration of a
図15は、受信回路80の動作の一例を示すタイミングチャートである。クロック信号Clock inが立ち上がる時刻t1のタイミングで送信パルス信号TX pulse outが送信され、クロック信号Clock inが立ち上がる時刻t2のタイミングで受信パルス信号RX pulse inが受信されると、クロック信号Clock inが立ち上がる時刻t3のタイミングで検出信号DETがハイレベルになる。この図に示すように、クロック信号Clock inが立ち上がるタイミングと、受信パルス信号RX pulse inが受信されるタイミングとが同じである場合には、受信パルス信号RX pulse inの受信を検出することができる。
15 is a timing chart showing an example of the operation of the
しかし、近距離にある目標物と距離センサとの間の距離を測定するために、送信パルス幅を狭くすると、送信パルス信号を生成する送信回路70のクロック周波数を上げる必要が生じる。例えば、(2)式に示す送信パルス幅TWminを有する送信パルス信号を生成するためには、送信回路70のクロック周波数を7.5GHz以上の周波数に設定する必要がある。送信回路70をこのような高い周波数で駆動すると、クロック信号Clock inの論理値をローレベルとハイレベルとの間で変化させる動作を1秒あたり75億回以上繰り返す必要がある。この繰り返しにより、送信回路70の容量成分が充放電されるため、充放電電流×ロジックレベル電圧×クロック周波数から計算される電力量が熱として発生する。7.5GHzともなれば、従来の送信回路70では、ほぼ最高水準のクロック周波数となり、送信回路70を冷却する放熱装置が必要となり、距離センサの小型化に不向きであった。また、このようなクロック信号の高周波化は、距離センサの高価格化を招く要因ともなる上に、外部への放射ノイズの増大を招くため、改善が望まれていた。
However, if the transmission pulse width is narrowed in order to measure the distance between the target at a short distance and the distance sensor, it becomes necessary to increase the clock frequency of the
また、図15に示すように、クロック信号Clock inが立ち上がるタイミングと、受信パルス信号RX pulse inが受信されるタイミングが同じである場合には、受信回路80は、受信パルス信号RX pulse inの受信を検出することができるが、受信パルス信号RX pulse inが受信されるタイミングは、距離センサと目標物との間の距離に依存するため、クロック信号Clock inが立ち上がるタイミングと、受信パルス信号RX pulse inが受信されるタイミングとは必ずしも同じとは限らない。
Further, as shown in FIG. 15, when the timing at which the clock signal Clock in rises and the timing at which the reception pulse signal RX pulse in is received are the same, the
図16は、受信回路80の動作の一例を示すタイミングチャートである。この例ではクロック信号Clock inが立ち上がる時刻t2と、クロック信号Clock inが次に立ち上がる時刻t3との間に、受信パルス信号RX pulse inが受信されている。近距離にある目標物と距離センサとの間の距離を測定するために、送信パルス幅を狭くすると、受信パルス信号の時間幅も狭くなり、同図に示すように、受信パルス信号RX pulse inの時間幅は、時刻t2から時刻t3までの時間よりも短くなることがある。この場合、受信パルス信号RX pulse inの受信タイミングは、クロック信号Clock inが立ち上がる時刻t2,t3の何れにも同期しておらず、検出信号DETはローレベルのままである。この結果、受信回路80は、受信パルス信号RX pulse inを受信しているにも関わらず、受信パルス信号RX pulse inの受信を検出することができない。このような問題は、近距離にある目標物までの距離を測定するために、送信パルス幅を狭くする程、顕著となる。
16 is a timing chart showing an example of the operation of the
そこで、本発明は、このような問題を解決し、クロック信号を用いずに送信パルス信号を送信する送信回路を備える距離センサを提案することを課題とする。また、本発明は、クロック信号を用いずに受信パルス信号の受信を検出する受信回路を備える距離センサを提案することを課題とする。 SUMMARY OF THE INVENTION Accordingly, an object of the present invention is to solve such problems and to propose a distance sensor including a transmission circuit that transmits a transmission pulse signal without using a clock signal. Another object of the present invention is to propose a distance sensor that includes a receiving circuit that detects reception of a received pulse signal without using a clock signal.
上述の課題を解決するため、本発明に関わる距離センサは、送信パルス信号を目標物に送信する送信回路を備える距離センサであって、送信回路は、第1の定電圧と可変電圧とを入力し、可変電圧が第1の定電圧より低いときに、真値を示す第1の論理信号を出力する第1のコンパレータと、第1の定電圧とは異なる第2の定電圧と可変電圧とを入力し、可変電圧が第2の定電圧より高いときに、真値を示す第2の論理信号を出力する第2のコンパレータと、可変電圧を第1の定電圧と第2の定電圧とをまたぐように変化させる電圧制御回路と、第1のコンパレータから出力される真値を示す第1の論理信号と、第2のコンパレータから出力される真値を示す第2の論理信号とを入力し、第1の論理信号及び第2の論理信号の論理積信号を送信パルス信号として出力する論理積回路と、を備える。このような構成によれば、送信パルス幅の極めて狭い送信パルス信号を、クロック信号を用いずに生成できるため、クロック周波数の高周波化に伴う発熱対策、放射ノイズ対策、高価格化などの課題を解決できる。 In order to solve the above-described problems, a distance sensor according to the present invention is a distance sensor including a transmission circuit for transmitting a transmission pulse signal to a target, the transmission circuit receiving a first constant voltage and a variable voltage. a first comparator outputting a first logic signal indicating a true value when the variable voltage is lower than the first constant voltage; a second constant voltage different from the first constant voltage; and a variable voltage; and a second comparator that outputs a second logic signal indicating a true value when the variable voltage is higher than the second constant voltage; , a first logic signal indicating the true value output from the first comparator, and a second logic signal indicating the true value output from the second comparator are input. and a logical product circuit for outputting a logical product signal of the first logic signal and the second logic signal as a transmission pulse signal. With such a configuration, a transmission pulse signal with an extremely narrow transmission pulse width can be generated without using a clock signal. Solvable.
本発明に関わる距離センサは、送信パルス信号が目標物で反射する反射パルス信号である受信パルス信号を受信する受信回路を備える距離センサであって、受信回路は、受信パルス信号の検出を示す検出信号を一時的に保持する保持回路を備える。近距離にある目標物と距離センサとの間の距離を測定するために、送信パルス幅を狭くすることに起因して、受信パルス信号の時間幅が狭くなったとしても、受信パルス信号の検出を示す検出信号は、一時的に保持されるため、受信パルス信号が受信回路により受信されたタイミングに関わらず、受信パルス信号の受信を確実に検出することができる。 A distance sensor according to the present invention is a distance sensor comprising a receiving circuit for receiving a received pulse signal, which is a reflected pulse signal of a transmitted pulse signal reflected by a target, wherein the receiving circuit detects the received pulse signal. A holding circuit is provided to temporarily hold the signal. Detection of the received pulse signal even if the time width of the received pulse signal is narrowed due to narrowing of the transmitted pulse width in order to measure the distance between the target at a short distance and the distance sensor. is temporarily held, the reception of the received pulse signal can be reliably detected regardless of the timing at which the received pulse signal is received by the receiving circuit.
本発明に関わる距離センサは、送信パルス信号を送信する送信回路と、送信パルス信号が目標物で反射する反射パルス信号である受信パルス信号を受信する受信回路を備える距離センサであって、送信回路は、第1の定電圧と可変電圧とを入力し、可変電圧が第1の定電圧より低いときに、真値を示す第1の論理信号を出力する第1のコンパレータと、第1の定電圧とは異なる第2の定電圧と可変電圧とを入力し、可変電圧が第2の定電圧より高いときに、真値を示す第2の論理信号を出力する第2のコンパレータと、可変電圧を第1の定電圧と第2の定電圧とをまたぐように変化させる電圧制御回路と、第1のコンパレータから出力される真値を示す第1の論理信号と、第2のコンパレータから出力される真値を示す第2の論理信号とを入力し、第1の論理信号及び第2の論理信号の論理積信号を送信パルス信号として出力する論理積回路と、を備え、受信回路は、受信パルス信号の検出を示す検出信号を一時的に保持する保持回路を備える。このような構成によれば、送信パルス幅の極めて狭い送信パルス信号を、クロック信号を用いずに生成できるため、クロック周波数の高周波化に伴う発熱対策、放射ノイズ対策、高価格化などの課題を解決できる。また、近距離にある目標物と距離センサとの間の距離を測定するために、送信パルス幅を狭くすることに起因して、受信パルス信号の時間幅が狭くなったとしても、受信パルス信号の検出を示す検出信号は、一時的に保持されるため、受信パルス信号が受信回路により受信されたタイミングに関わらず、受信パルス信号の受信を確実に検出することができる。 A distance sensor according to the present invention is a distance sensor comprising a transmission circuit for transmitting a transmission pulse signal and a reception circuit for receiving a reception pulse signal, which is a reflection pulse signal of the transmission pulse signal reflected by a target, wherein the transmission circuit inputs a first constant voltage and a variable voltage, and outputs a first logic signal indicating a true value when the variable voltage is lower than the first constant voltage; a second comparator that inputs a second constant voltage different from the voltage and a variable voltage, and outputs a second logic signal indicating a true value when the variable voltage is higher than the second constant voltage; to straddle the first constant voltage and the second constant voltage, the first logic signal output from the first comparator indicating the true value, and the output from the second comparator a second logic signal indicating the true value of the first logic signal and the second logic signal, and outputting a logic product signal of the first logic signal and the second logic signal as a transmission pulse signal; A holding circuit is provided for temporarily holding a detection signal indicating detection of a pulse signal. With such a configuration, a transmission pulse signal with an extremely narrow transmission pulse width can be generated without using a clock signal. Solvable. In addition, even if the time width of the received pulse signal is narrowed due to the narrowing of the transmission pulse width in order to measure the distance between the target at a short distance and the distance sensor, the received pulse signal Since the detection signal indicating the detection of is temporarily held, the reception of the received pulse signal can be reliably detected regardless of the timing at which the received pulse signal is received by the receiving circuit.
送信回路及び受信回路は、非同期で動作してもよい。非同期動作により、クロック信号は不要となる。 The transmit circuitry and receive circuitry may operate asynchronously. Asynchronous operation eliminates the need for a clock signal.
本発明に関わる距離センサは、送信パルスを送信させるために電圧制御回路の起動を指示する起動信号に応答して電流の出力を開始し、検出信号に応答して電流の出力を停止する定電流回路と、定電流回路から出力される電流を充電する充電素子と、充電素子の充電電圧から距離センサと目標物との間の距離を求める制御回路を備えてもよい。このような回路構成によれば、送信回路及び受信回路の何れもクロック信号を用いずに動作させることができる。 A distance sensor according to the present invention starts outputting current in response to an activation signal that instructs activation of a voltage control circuit to transmit a transmission pulse, and stops outputting current in response to a detection signal. A circuit, a charging element that charges the current output from the constant current circuit, and a control circuit that obtains the distance between the distance sensor and the target from the charging voltage of the charging element. With such a circuit configuration, both the transmission circuit and the reception circuit can be operated without using a clock signal.
本発明によれば、クロック信号を用いずに送信パルス信号を送信することができる。また、クロック信号を用いずに受信パルス信号を受信することができる。 According to the present invention, a transmission pulse signal can be transmitted without using a clock signal. Also, the reception pulse signal can be received without using the clock signal.
以下、本発明の一側面に関わる実施形態を図面に基づいて説明する。本発明の実施形態は、本発明の理解を容易にするためのものであり、本発明を限定して解釈するためのものではない。本発明は、その趣旨を逸脱することなく、変更又は改良され得るととともに、本発明には、その等価物も含まれる。なお、同一符号は、同一の構成要素を示すものとし、重複する説明は省略する。 Hereinafter, embodiments related to one aspect of the present invention will be described based on the drawings. The embodiments of the present invention are for facilitating understanding of the present invention, and are not for limiting interpretation of the present invention. The present invention may be modified or improved without departing from its spirit, and the present invention also includes equivalents thereof. In addition, the same reference numerals denote the same components, and duplicate descriptions are omitted.
[適用例]
図1は本発明の実施形態に関わる距離センサ10の構成を示すブロック図である。距離センサ10は、制御回路20、送信回路30、及び受信回路40を備える。制御回路20は、プロセッサ、メモリ、及び入出力インタフェースを備えるマイクロコンピュータである。送信回路30は、制御回路20からの起動信号Trig inputに応答して、送信パルス信号TX pulse outを目標物100に向けて送信する。送信パルス信号TX pulse outは、目標物100で反射する。送信パルス信号TX pulse outの反射パルス信号である受信パルス信号RX pulse inは、距離センサ10に戻る。受信回路40は、受信パルス信号RX pulse inを受信すると、受信パルス信号RX pulse inの受信が検出されたことを示す検出信号EXPAND outを制御回路20に出力する。制御回路20は、送信回路30に起動信号Trig inputが出力された時刻と、受信回路40から検出信号EXPAND outが入力された時刻とから距離センサ10と目標物100との間の距離を求める。
[Application example]
FIG. 1 is a block diagram showing the configuration of a
図2は本発明の実施形態に関わる送信回路30の構成を示すブロック図である。送信回路30は、コンパレータ31、コンパレータ32、電圧制御回路33、及び論理積回路34を備える。コンパレータ31は、定電圧V1が入力される入力端子311と、可変電圧が入力される入力端子312と、非反転出力端子313と、反転出力端子314とを備える。コンパレータ31は、定電圧V1と可変電圧とを入力し、可変電圧が定電圧V1より低いときに、真値を示す第1の論理信号を出力する。コンパレータ32は、定電圧V2が入力される入力端子321と、可変電圧が入力される入力端子322と、非反転出力端子323と、反転出力端子324とを備える。コンパレータ32は、定電圧V1とは異なる定電圧V2と可変電圧とを入力し、可変電圧が定電圧V2より高いときに、真値を示す第2の論理信号を出力する。電圧制御回路33は、制御回路20からの起動信号Trig inputに応答して、可変電圧を定電圧V1と定電圧V2とをまたぐように変化させる。論理積回路34は、コンパレータ31の非反転出力端子313からの第1の出力信号と、コンパレータ32の反転出力端子324からの第2の出力信号とを入力し、第1の出力信号及び第2の出力信号の論理積信号を送信パルス信号TX pulse outとして出力する。すなわち、論理積回路34は、コンパレータ31から出力される真値を示す第1の論理信号と、コンパレータ32から出力される真値を示す第2の論理信号とを入力し、第1の論理信号及び第2の論理信号の論理積信号を送信パルス信号TX pulse outとして出力する。なお、定電圧V1は、定電圧V2より高電圧でもよい。
FIG. 2 is a block diagram showing the configuration of the
なお、コンパレータ31の入力端子311の極性と、コンパレータ32の入力端子321の極性とは同一である。例えば、コンパレータ31の入力端子311が非反転入力端子である場合、コンパレータ32の入力端子321も非反転入力端子である。また、例えば、コンパレータ31の入力端子311が反転入力端子である場合、コンパレータ32の入力端子321も反転入力端子である。
The polarity of the
コンパレータ31の入力端子312と、コンパレータ32の入力端子322とに入力される可変電圧を定電圧V1と定電圧V2とをまたぐように変化させると、コンパレータ31の非反転出力端子313からの第1の出力信号と、コンパレータ32の反転出力端子324からの第2の出力信号とが共にハイレベルになる期間において、論理積回路34から送信パルス信号TX pulse outとして出力される論理積信号は、ハイレベルになる。これにより、送信回路30から送信パルス信号TX pulse outが出力される。このような構成によれば、送信パルス幅の極めて狭い送信パルス信号を、クロック信号を用いずに生成できるため、クロック周波数の高周波化に伴う発熱対策、放射ノイズ対策、高価格化などの課題を解決できる。
When the variable voltage input to the
図3は本発明の実施形態に関わる受信回路40の構成を示すブロック図である。受信回路40は、受信パルス信号RX pulse inを増幅する増幅回路41と、受信パルス信号RX pulse inの検出を示す検出信号EXPAND outを一時的に保持する保持回路42とを備える。近距離にある目標物と距離センサ10との間の距離を測定するために、送信パルス幅を狭くすることに起因して、受信パルス信号RX pulse inの時間幅が狭くなったとしても、受信パルス信号RX pulse inの検出を示す検出信号EXPAND outは、一時的に保持されるため、受信パルス信号RX pulse inが受信回路40により受信されたタイミングに関わらず、受信パルス信号RX pulse inの受信を確実に検出することができる。
FIG. 3 is a block diagram showing the configuration of the receiving
なお、送信回路30及び受信回路40は、何れも、クロック信号を用いずに、非同期で動作可能である。
Both the
[回路構成例]
図4は、送信回路30の第1の回路構成例を示す図である。コンパレータ31は、コンパレータComp1及び抵抗RI1,RNI1を備えている。コンパレータComp1の非反転入力端子には、定電圧V1が入力され、コンパレータComp1の反転入力端子には、可変電圧が入力される。コンパレータComp1の非反転出力端子と論理積回路34とを接続する信号経路とグランドとの間には、抵抗RNI1が接続されている。コンパレータComp1の反転出力端子とグランドとの間には、抵抗RIが接続されている。
[Example of circuit configuration]
FIG. 4 is a diagram showing a first circuit configuration example of the
コンパレータ32は、コンパレータComp2及び抵抗RI2,RNI2を備えている。コンパレータComp2の非反転入力端子には、定電圧V2が入力され、コンパレータComp2の反転入力端子には、可変電圧が入力される。コンパレータComp2の反転出力端子と論理積回路34とを接続する信号経路とグランドとの間には、抵抗RI2が接続されている。コンパレータComp2の非反転出力端子とグランドとの間には、抵抗RNI2が接続されている。
The
電圧制御回路33は、トランジスタTR、抵抗R,Rb1,Rb2、及びキャパシタCを備えている。トランジスタTRのベース端子には、抵抗Rb1を通じて制御回路20から起動信号Trig inputが入力される。トランジスタTRのベース端子は、抵抗Rb2を通じてグランドに接続している。トランジスタTRのエミッタ端子は、グランドに接続している。トランジスタTRのコレクタ端子は、キャパシタCを通じてグランドに接続するとともに、抵抗Rを通じて定電圧Vccが入力される。キャパシタCの充電電圧は、トランジスタTRのオン/オフ動作により変化する可変電圧として、コンパレータComp1,Comp2のそれぞれの反転入力端子に入力される。
The
論理積回路34は、論理積ゲートANDを備えている。論理積ゲートANDは、コンパレータComp1の非反転出力端子からの第1の出力信号と、コンパレータComp2の反転出力端子からの第2の出力信号とを入力し、第1の出力信号及び第2の出力信号の論理積信号を送信パルス信号TX pulse outとして出力する。
The
本例では、0<V2<V1<Vccの関係が満たされているものとする。
In this example, it is assumed that the
次に、送信回路30の動作について説明する。待機状態では、制御回路20から出力される起動信号Trig inputの電圧は、トランジスタTRのエミッタ・コレクタ間が導通する程度の電圧に調整される。この待機状態では、キャパシタCは、トランジスタTRを通じてグランドに短絡されるため、キャパシタCに充電される電荷量はほぼゼロとなり、キャパシタCの充電電圧もほぼゼロとなる。この結果、コンパレータComp1,Comp2のそれぞれの反転入力端子に入力される電圧もほぼゼロとなる。定電圧V1,V2は、何れも、正電圧に設定されているため、コンパレータComp1の非反転出力端子からの第1の出力信号は、ハイレベルとなり、コンパレータComp2の反転出力端子からの第2の出力信号は、ローレベルとなる。第1の出力信号及び第2の出力信号の論理積信号は、ローレベルとなる。このように、待機状態においては、送信パルス信号TX pulse outは、ローレベルの状態に維持されたままとなり、送信パルス信号TX pulse outは、送信回路30から送信されないままとなる。
Next, operation of the
送信回路30を待機状態から起動状態に遷移させる場合、制御回路20から出力される起動信号Trig inputの電圧は、トランジスタTRのエミッタ・コレクタ間が非導通となるまで低下する。トランジスタTRがオフになると、キャパシタCには、抵抗Rを通じて定電圧Vccが印加され、キャパシタCの充電電圧が上昇する。キャパシタCの充電電圧は、キャパシタCの容量と抵抗Rの抵抗値とで定まる時定数に応じて、ほぼゼロの電圧値から定電圧Vccに向けて上昇する。
When the
キャパシタCの充電電圧が定電圧V2を下回る期間において、コンパレータComp1の非反転出力端子からの第1の出力信号は、ハイレベルとなり、コンパレータComp2の反転出力端子からの第2の出力信号は、ローレベルとなる。第1の出力信号及び第2の出力信号の論理積信号は、ローレベルとなる。このように、キャパシタCの充電電圧が定電圧V2を下回る期間では、送信パルス信号TX pulse outは、ローレベルの状態に維持されたままとなり、送信パルス信号TX pulse outは、送信回路30から送信されないままとなる。
During the period when the charged voltage of the capacitor C is lower than the constant voltage V2, the first output signal from the non-inverting output terminal of the comparator Comp1 becomes high level, and the second output signal from the inverting output terminal of the comparator Comp2 becomes low level. be the level. A logical product signal of the first output signal and the second output signal becomes low level. In this way, during the period in which the charged voltage of the capacitor C is lower than the constant voltage V2, the transmission pulse signal TX pulse out is maintained at the low level, and the transmission pulse signal TX pulse out is transmitted from the
キャパシタCの充電電圧が定電圧V2を上回り、且つ定電圧V1を下回る期間において、コンパレータComp1の非反転出力端子からの第1の出力信号は、ハイレベルとなり、コンパレータComp2の反転出力端子からの第2の出力信号も、ハイレベルとなる。第1の出力信号及び第2の出力信号の論理積信号は、ハイレベルとなる。このように、キャパシタCの充電電圧が定電圧V2を上回り、且つ定電圧V1を下回る期間では、送信パルス信号TX pulse outは、ハイレベルとなり、送信パルス信号TX pulse outは、送信回路30から送信される。
During the period when the charged voltage of the capacitor C exceeds the constant voltage V2 and falls below the constant voltage V1, the first output signal from the non-inverting output terminal of the comparator Comp1 becomes high level, and the first output signal from the inverting output terminal of the comparator Comp2 becomes high. 2 also goes high. A logical AND signal of the first output signal and the second output signal becomes high level. In this way, during the period when the charged voltage of the capacitor C exceeds the constant voltage V2 and falls below the constant voltage V1, the transmission pulse signal TX pulse out is high level, and the transmission pulse signal TX pulse out is transmitted from the
キャパシタCの充電電圧が定電圧V1を上回る期間において、コンパレータComp1の非反転出力端子からの第1の出力信号は、ローレベルとなり、コンパレータComp2の反転出力端子からの第2の出力信号は、ハイレベルとなる。第1の出力信号及び第2の出力信号の論理積信号は、ローレベルとなる。このように、キャパシタCの充電電圧が定電圧V1を上回り、且つ定電圧Vccを下回る期間では、送信パルス信号TX pulse outは、ローレベルとなり、送信パルス信号TX pulse outは、送信回路30から送信されない。
During the period when the charged voltage of the capacitor C exceeds the constant voltage V1, the first output signal from the non-inverting output terminal of the comparator Comp1 becomes low level, and the second output signal from the inverting output terminal of the comparator Comp2 becomes high level. be the level. A logical product signal of the first output signal and the second output signal becomes low level. In this way, during the period when the charged voltage of the capacitor C exceeds the constant voltage V1 and falls below the constant voltage Vcc, the transmission pulse signal TX pulse out is low level, and the transmission pulse signal TX pulse out is transmitted from the
以上の動作をまとめると、キャパシタCの充電電圧が定電圧V2を上回り、且つ定電圧V1を下回る期間において、送信パルス信号TX pulse outは、送信回路30から送信される。これにより、送信パルス幅の極めて狭い送信パルス信号TX pulse outを、クロック信号を用いずに生成できる。
To summarize the above operation, the transmission pulse signal TX pulse out is transmitted from the
図5は各電圧の時間変化を示すグラフである。符号501は、キャパシタCの充電電圧の時間変化を示す。符号502は、定電圧V1の時間変化を示す。符号503は、定電圧V2の時間変化を示す。符号504は、送信パルス信号TX pulse outの時間変化を示す。
FIG. 5 is a graph showing the time change of each voltage.
キャパシタCの充電電圧をVcとすると、(3)式が成立する。 Assuming that the charging voltage of the capacitor C is Vc, the formula (3) holds.
Vc=Vcc×(1-exp(-t/RC)) …(3) Vc=Vcc×(1-exp(-t/RC)) (3)
ここで、tは、トランジスタTRがオフになるように起動信号Trig inputが入力されてからの経過時間を示す。Rは、抵抗Rの抵抗値を示す。Cは、キャパシタCの容量値を示す。ここで、例えば、V1=1V、V2=0.8V、Vcc=3.3V、R=470Ω、C=3.3pFとし、Vc=V2となる時間tを(3)式から計算すると、t=430.6psecである。また、Vc=V1となる時間tを(3)式から計算すると、t=559.9psecである。キャパシタCの充電電圧Vcが定電圧V2を上回り、且つ定電圧V1を下回る期間は、559.9psec-430.6psec≒130psecとなる。この計算結果から、送信パルス幅は、130psecとなる。クロック信号を用いて送信パルス信号を生成する従来の送信回路70を用いて、130psecの送信パルス幅を有する送信パルス信号を生成するには、クロック周波数を7.7GHzという高周波数に設定する必要がある。これに対し、本発明の実施形態に関わる送信回路30によれば、130psecの送信パルス幅を有する送信パルス信号を、クロック信号を用いずに生成できるため、クロック周波数の高周波化に伴う発熱対策、放射ノイズ対策、高価格化などの課題を解決できる。
Here, t indicates the elapsed time after the activation signal Trig input is input so that the transistor TR is turned off. R indicates the resistance value of the resistor R; C indicates the capacitance value of the capacitor C; Here, for example, V1=1V, V2=0.8V, Vcc=3.3V, R=470Ω, C=3.3pF, and the time t at which Vc=V2 is calculated from equation (3), t= It is 430.6 psec. Also, the time t at which Vc=V1 is calculated from the equation (3) is t=559.9 psec. The period during which the charging voltage Vc of the capacitor C exceeds the constant voltage V2 and falls below the constant voltage V1 is 559.9 psec−430.6 psec≈130 psec. From this calculation result, the transmission pulse width is 130 psec. In order to generate a transmission pulse signal having a transmission pulse width of 130 psec using the
図6は、送信回路30の第2の回路構成例を示す図である。図6に示す送信回路30の構成は、コンパレータComp1の反転入力端子には、定電圧V1が入力され、コンパレータComp1の反転入力端子には、可変電圧が入力される点、及びコンパレータComp2の反転入力端子には、定電圧V2が入力され、コンパレータComp2の非反転入力端子には、可変電圧が入力される点において、図4に示す送信回路30の構成とは異なるが、その他の点においてその構成は共通である。図6に示す送信回路30の動作原理は、図4に示す送信回路30の動作原理と同様である。
FIG. 6 is a diagram showing a second circuit configuration example of the
図7は、送信回路30の第3の回路構成例を示す図である。図7に示す送信回路30の電圧制御回路33は、図4に示す送信回路30の電圧制御回路33とはその回路構成が異なるが、その他の回路(コンパレータ31、コンパレータ32、及び論理積回路34)の構成は、共通である。図7に示す送信回路30の電圧制御回路33は、オペアンプOP1、トランジスタTR、論理否定ゲートINV、帰還キャパシタC、及び抵抗R1,R2,R3,Rb1,Rb2を備えている。トランジスタTRのベース端子には、論理否定ゲートINV及び抵抗Rb1を通じて、制御回路20から起動信号Trig inputが入力される。トランジスタTRのベース端子は、抵抗Rb2を通じてグランドに接続している。トランジスタTRのコレクタ端子は、コンパレータComp1,Comp2のそれぞれの反転入力端子に接続している。
FIG. 7 is a diagram showing a third circuit configuration example of the
オペアンプOP1の非反転入力端子には、抵抗R3を通じて、制御回路20から起動信号Trig inputが入力される。オペアンプOP1の非反転入力端子は、抵抗R2を通じて、グランドに接続している。オペアンプOP1の反転入力端子は、抵抗R1を通じて、グランドに接続するとともに、帰還キャパシタCを通じて、オペアンプOP1の出力端子に接続している。オペアンプOP1の出力端子は、コンパレータComp1,Comp2のそれぞれの反転入力端子に接続している。オペアンプOP1は、積分回路を構成しており、起動信号Trig inputを積分することによって、時間経過とともに増大する電圧を可変電圧として生成する。この可変電圧は、コンパレータComp1,Comp2のそれぞれの反転入力端子に入力される。
A start signal Trig input is input from the
次に、送信回路30の動作について説明する。待機状態では、起動信号Trig inputの電圧はゼロとなる。論理否定ゲートINVは、起動信号Trig inputの論理値を反転するため、その出力信号はハイレベルとなり、トランジスタTRのコレクタ・エミッタ間は導通状態になる。トランジスタTRのエミッタは、グランドに接続しているため、トランジスタTRのコレクタの電位もほぼゼロとなり、コンパレータComp1,Comp2のそれぞれの反転入力端子に入力される電圧もほぼゼロとなる。同時に、オペアンプOP1の出力端子の電圧もほぼゼロとなる。また、起動信号Trig inputの電圧がゼロになると、オペアンプOP1の非反転入力端子に入力される電圧もゼロとなる。オペアンプOP1の出力端子の電圧は、ほぼゼロで安定しているため、オペアンプOP1の出力端子に接続する帰還キャパシタCには電流が流れない。このため、オペアンプOP1の反転入力端子の電圧は、ほぼゼロで安定する。
Next, operation of the
待機状態では、コンパレータComp1の非反転出力端子からの第1の出力信号は、ハイレベルとなり、コンパレータComp2の反転出力端子からの第2の出力信号は、ローレベルとなる。第1の出力信号及び第2の出力信号の論理積信号は、ローレベルとなる。このように、待機状態においては、送信パルス信号TX pulse outは、ローレベルの状態に維持されたままとなり、送信パルス信号TX pulse outは、送信回路30から送信されないままとなる。
In the standby state, the first output signal from the non-inverting output terminal of the comparator Comp1 is at high level, and the second output signal from the inverting output terminal of the comparator Comp2 is at low level. A logical product signal of the first output signal and the second output signal becomes low level. In this manner, in the standby state, the transmission pulse signal TX pulse out is maintained at the low level, and the transmission pulse signal TX pulse out is not transmitted from the
送信回路30を待機状態から起動状態に遷移させる場合、制御回路20から出力される起動信号Trig inputの電圧は、ローレベル(ゼロ電圧)からハイレベルに遷移する。論理否定ゲートINVは、起動信号Trig inputの論理値を反転するため、その出力信号はローレベルとなり、トランジスタTRのコレクタ・エミッタ間は非導通状態になる。起動信号Trig inputの電圧をVtrigとし、オペアンプOP1の非反転入力端子の電圧をVin+とすると、(4)式が成立する。
When the
Vin+=Vtrig×R2/(R2+R3)…(4) Vin+=Vtrig×R2/(R2+R3) (4)
ここで、R2及びR3は、それぞれ、抵抗R2,R3の抵抗値である。制御回路20から出力される起動信号Trig inputの電圧がローレベル(ゼロ電圧)からハイレベルに遷移した直後において、オペアンプOP1の反転入力端子に印加される電圧は、ほぼゼロのままである。オペアンプOP1の非反転入力端子の電圧は、その反転入力端子の電圧よりも高いため、その出力端子の電圧は、ほぼゼロから急上昇し始める。待機状態において、帰還キャパシタCの充電電荷はほぼゼロであるため、帰還キャパシタCの二つの端子のち、一方の端子(オペアンプOP1の出力端子に接続する端子)の電圧が急上昇すると、他方の端子(オペアンプOP1の反転入力端子に接続する端子)の電圧も急上昇し、帰還キャパシタCの充電電荷をほぼゼロの状態に維持しようとする。このようにして、オペアンプOP1の反転入力端子の電圧が上昇し、オペアンプOP1の反転入力端子の電圧がオペアンプOP1の非反転入力端子の電圧に近づくと、オペアンプOP1の出力端子の電圧の上昇は緩やかになる。オペアンプOP1の出力端子の電圧の上昇が緩やかになると、オペアンプOP1の反転入力端子の電圧の上昇も停止し、オペアンプOP1の反転入力端子から抵抗R1を通じて放電が開始される。
Here, R2 and R3 are resistance values of resistors R2 and R3, respectively. Immediately after the voltage of the activation signal Trig input output from the
ここで、オペアンプOP1の反転入力端子の電圧をVin-とし、抵抗R1の抵抗値をR1とすると、オペアンプOP1の反転入力端子から放電される電流は、Vin-/R1となる。この放電により、オペアンプOP1の反転入力端子の電圧が低下すると、Vin-<Vin+となる。電流の放電により低下する電圧Vin-が、電圧Vin+と同じ電圧になるように、電圧Vin-を上昇させるために、オペアンプOP1の出力端子の電圧は再び上昇を開始する。帰還キャパシタCの充電電流をIchargeとすると、Icharge=Vin-/R1となる充電電流が帰還キャパシタCに流れるように、オペアンプOP1の出力端子の電圧が変化する。 Here, assuming that the voltage of the inverting input terminal of the operational amplifier OP1 is Vin- and the resistance value of the resistor R1 is R1, the current discharged from the inverting input terminal of the operational amplifier OP1 is Vin-/R1. When the voltage of the inverting input terminal of the operational amplifier OP1 drops due to this discharge, Vin-<Vin+. The voltage at the output terminal of the operational amplifier OP1 starts to rise again in order to raise the voltage Vin- so that the voltage Vin-, which drops due to the current discharge, becomes the same voltage as the voltage Vin+. Assuming that the charging current of the feedback capacitor C is Icharge, the voltage of the output terminal of the operational amplifier OP1 changes so that the charging current of Icharge=Vin-/R1 flows through the feedback capacitor C.
オペアンプOP1の出力端子の電圧をVoutとすると、充電電流Ichargeを時間tにわたって発生させるために、電圧Voutは、(5)式に従って変化する。 Assuming that the voltage at the output terminal of the operational amplifier OP1 is Vout, the voltage Vout changes according to equation (5) in order to generate the charging current Icharge over time t.
Icharge×t=C×(Vout-Vin)…(5) Icharge×t=C×(Vout−Vin) (5)
ここで、Cは、帰還キャパシタCの容量値である。Vin=Vin+-Vin-である。(5)式を変形すると、(6)式が得られる。 Here, C is the capacitance value of the feedback capacitor C. Vin=Vin+-Vin-. Transforming the formula (5) gives the formula (6).
Vout=(Icharge/C)×t+Vin …(6) Vout=(Icharge/C)×t+Vin (6)
Icharge/CもVinも定数であるため、電圧Voutは、時間tに従って単調増加する可変電圧となる。この可変電圧は、コンパレータComp1,Comp2のそれぞれの反転入力端子に入力される。コンパレータComp1,Comp2のそれぞれの反転入力端子に入力される可変電圧の時間経過に伴う変化により、送信回路30の第1の回路構成例の動作原理と同様の動作原理により、送信回路30から送信パルス信号TX pulse outが送信される。
Since both Icharge/C and Vin are constants, the voltage Vout is a variable voltage that monotonically increases with time t. This variable voltage is input to the inverting input terminals of the comparators Comp1 and Comp2. Due to a change over time in the variable voltages input to the inverting input terminals of the comparators Comp1 and Comp2, a transmission pulse is generated from the
図8は各電圧の時間変化を示すグラフである。符号801は、電圧Voutの時間変化を示す。符号802は、送信パルス信号TX pulse outの時間変化を示す。
FIG. 8 is a graph showing the time change of each voltage.
例えば、Vin=0.1V、C=4.7pF、R=100Ωとして、電圧Voutを(6)式から計算すると、Vout=212765957.4×t+0.1[V]となる。 For example, when Vin=0.1 V, C=4.7 pF, and R=100 Ω, the voltage Vout is calculated from the equation (6), resulting in Vout=212765957.4×t+0.1 [V].
なお、図7に示す送信回路30では、コンパレータComp1,Comp2のそれぞれの反転入力端子に可変電圧が入力され、コンパレータComp1,Comp2のそれぞれの非反転入力端子に電圧V1,V2が入力されるが、コンパレータComp1,Comp2のそれぞれの非反転入力端子に可変電圧を入力し、コンパレータComp1,Comp2のそれぞれの反転入力端子に電圧V1,V2を入力してもよい。
In the
図9は、受信回路40の回路構成例を示す図である。増幅回路41は、オペアンプOP2、及び抵抗R4,R5を備えている。オペアンプOP2の反転入力端子は、抵抗R4を通じてグランドに接続するとともに、抵抗R5を通じてオペアンプOP2の出力端子に接続している。オペアンプOP2の非反転入力端子には、受信パルス信号RX pulse inが入力される。保持回路42は、論理否定ゲートNOT1,NOT2と、論理積否定ゲートNAND1,NAND2とを備えている。論理積否定ゲートNAND1の一方の入力は、論理否定ゲートNOT1を通じてオペアンプOP2の出力端子に接続し、論理積否定ゲートNAND1の他方の入力は、論理積否定ゲートNAND2の出力に接続している。論理積否定ゲートNAND2の一方の入力には、論理否定ゲートNOT2を通じてリセット信号が入力され、論理積否定ゲートNAND2の他方の入力は、論理積否定ゲートNAND1の出力に接続している。論理否定ゲートNOT1からは、受信パルス信号RX pulse inの検出を示す検出信号EXPAND outが出力される。受信パルス信号RX pulse inが受信回路40によって受信されると、検出信号EXPAND outは、ローレベルからハイレベルに遷移する。保持回路42は、検出信号EXPAND outがローレベルからハイレベルに遷移してから、論理否定ゲートNOT2にリセット信号が入力されるまでの間、検出信号EXPAND outを一時的に保持する。
FIG. 9 is a diagram showing a circuit configuration example of the receiving
図10は、受信回路80の動作の一例を示すタイミングチャートである。受信回路40は、クロック信号Clockを使用せずに動作するが、受信回路40の動作と、図15及び図16に示す従来の受信回路80の動作とを比較する目的のために、便宜上、クロック信号Clock inが記載されている。論理否定ゲートNOT2に入力されるリセット信号がハイレベルになると、検出信号EXPAND outは、ローレベルになり、待機状態となる。その後、クロック信号Clock inが立ち上がる時刻t1のタイミングで送信パルス信号TX pulse outが送信される。クロック信号Clock inが立ち上がる時刻t2と、クロック信号Clock inが次に立ち上がる時刻t3との間に、受信パルス信号RX pulse inが受信されると、受信パルス信号RX pulse inの受信と同時に、検出信号EXPAND outは、ローレベルからハイレベルに遷移する。検出信号EXPAND outは、その後、時刻t4のタイミングでリセット信号が入力されるまでの間、ハイレベルのままを維持する。これにより、従来の受信回路80では、受信パルス信号RX pulse inを受信しているにも関わらず、受信パルス信号RX pulse inの受信タイミングによっては、受信パルス信号RX pulse inの受信を検出することができないという課題を解決できる。
10 is a timing chart showing an example of the operation of the receiving
図11は本発明の実施形態に関わる距離センサ10の変形例を示すブロック図である。距離センサ10は、制御回路20、送信回路30、受信回路40、定電流回路50、及び充電素子60を備える。定電流回路50は、送信パルス信号TX pulse outを送信させるために電圧制御回路33の起動を指示する起動信号Trig inputに応答して、充電素子60への電流の出力を開始し、受信パルス信号RX pulse inの検出を示す検出信号EXPAND outに応答して、充電素子60への電流の出力を停止する。充電素子60は、定電流回路50から出力される電流を充電する。起動信号Trig inputが出力されるタイミングは、送信パルス信号が送信されるタイミングに一致し、検出信号EXPAND outが出力されるタイミングは、受信パルス信号が受信されるタイミングに一致するため、充電素子60に充電される充電電圧は、検出信号EXPAND outが出力されるタイミングと、検出信号EXPAND outが出力されるタイミングとの時間差(すなわち、距離センサ10と目標物100との間の距離)に比例する。制御回路20は、充電素子60の充電電圧から距離センサ10と目標物100との間の距離を求める。このような回路構成によれば、送信回路30及び受信回路40の何れもクロック信号を用いずに動作させることができる。
FIG. 11 is a block diagram showing a modification of the
本発明の実施形態は、充電素子60の充電電圧から距離センサ10と目標物100との間の距離を求める例に限られるものではなく、例えば、充電素子60の放電電圧から距離センサ10と目標物100との間の距離を求めてもよい。この例では、充電素子60は、所定量の電荷を予め充電する。定電流回路50は、送信パルス信号TX pulse outを送信させるために電圧制御回路33の起動を指示する起動信号Trig inputに応答して充電素子60からの電流の出力を開始し、受信パルス信号RX pulse inの検出を示す検出信号EXPAND outに応答して充電素子60からの電流の出力を停止する。充電素子60の充電電圧の変化量(放電量)は、距離センサ10と目標物100との間の距離に比例するため、制御回路20は、充電素子60の充電電圧の変化から距離センサ10と目標物100との間の距離を求めることができる。
The embodiment of the present invention is not limited to the example of determining the distance between the
上述の実施形態の一部又は全部は、以下の付記のように記載され得るが、以下には限定されない。
(付記1)
送信パルス信号を目標物100に送信する送信回路30を備える距離センサ10であって、
送信回路30は、
第1の定電圧V1が入力される第1の入力端子311と、可変電圧が入力される第2の入力端子312と、非反転出力端子313と、反転出力端子314とを備える第1のコンパレータ31と、
第2の定電圧V2が入力される第3の入力端子321であって、第1の入力端子311の極性と同一の極性を有する第3の入力端子321と、可変電圧が入力される第4の入力端子322と、非反転出力端子324と、反転出力端子323とを備える第2のコンパレータ32と、
可変電圧を第1の定電圧V1と第2の定電圧V2との間の電圧範囲で変化させる電圧制御回路33と、
第1のコンパレータ31の非反転出力端子313からの第1の出力信号と、第2のコンパレータ32の反転出力端子324からの第2の出力信号とを入力し、第1の出力信号及び第2の出力信号の論理積信号を送信パルス信号として出力する論理積回路34と、
を備える、距離センサ10。
(付記2)
送信パルス信号が目標物100で反射する反射パルス信号である受信パルス信号を受信する受信回路40を備える距離センサ10であって、
受信回路40は、受信パルス信号の検出を示す検出信号を一時的に保持する保持回路42を備える、距離センサ10。
(付記3)
送信パルス信号を送信する送信回路30と、送信パルス信号が目標物100で反射する反射パルス信号である受信パルス信号を受信する受信回路40を備える距離センサ10であって、
送信回路30は、
第1の定電圧V1が入力される第1の入力端子311と、可変電圧が入力される第2の入力端子312と、非反転出力端子313と、反転出力端子314とを備える第1のコンパレータ31と、
第2の定電圧V2が入力される第3の入力端子321であって、第1の入力端子311の極性と同一の極性を有する第3の入力端子321と、可変電圧が入力される第4の入力端子322と、非反転出力端子324と、反転出力端子323とを備える第2のコンパレータ32と、
可変電圧を第1の定電圧V1と第2の定電圧V2との間の電圧範囲で変化させる電圧制御回路33と、
第1のコンパレータ31の非反転出力端子313からの第1の出力信号と、第2のコンパレータ32の反転出力端子324からの第2の出力信号とを入力し、第1の出力信号及び第2の出力信号の論理積信号を送信パルス信号として出力する論理積回路34と、を備え、
受信回路40は、受信パルス信号の検出を示す検出信号を一時的に保持する保持回路42を備える、距離センサ10。
(付記4)
付記3に記載の距離センサ10であって、
送信回路30及び受信回路40は、非同期で動作する、距離センサ10。
Some or all of the above-described embodiments may be described as in the following appendices, but are not limited to the following.
(Appendix 1)
A
The
A first comparator having a
A
a
A first output signal from the
A
(Appendix 2)
A
The
(Appendix 3)
A
The
A first comparator having a
A
a
A first output signal from the
The
(Appendix 4)
The
The
10…距離センサ 20…制御回路 30…送信回路 31…コンパレータ 32…コンパレータ 33…電圧制御回路 34…論理積回路 40…受信回路 41…増幅回路 42…保持回路
DESCRIPTION OF
Claims (6)
前記送信回路は、
第1の定電圧と可変電圧とを入力し、前記可変電圧が前記第1の定電圧より低いときに、真値を示す第1の論理信号を出力する第1のコンパレータと、
前記第1の定電圧とは異なる第2の定電圧と前記可変電圧とを入力し、前記可変電圧が前記第2の定電圧より高いときに、真値を示す第2の論理信号を出力する第2のコンパレータと、
前記可変電圧を前記第1の定電圧と前記第2の定電圧とをまたぐように変化させる電圧制御回路と、
前記第1のコンパレータから出力される前記真値を示す第1の論理信号と、前記第2のコンパレータから出力される前記真値を示す第2の論理信号とを入力し、前記第1の論理信号及び前記第2の論理信号の論理積信号を前記送信パルス信号として出力する論理積回路と、
を備える、距離センサ。 A distance sensor comprising a transmission circuit for transmitting a transmission pulse signal to a target,
The transmission circuit is
a first comparator that inputs a first constant voltage and a variable voltage and outputs a first logic signal indicating a true value when the variable voltage is lower than the first constant voltage;
A second constant voltage different from the first constant voltage and the variable voltage are input, and a second logic signal indicating a true value is output when the variable voltage is higher than the second constant voltage. a second comparator;
a voltage control circuit that changes the variable voltage across the first constant voltage and the second constant voltage;
inputting a first logic signal indicating the true value output from the first comparator and a second logic signal indicating the true value output from the second comparator; a logical product circuit that outputs a logical product signal of the signal and the second logic signal as the transmission pulse signal;
A distance sensor.
前記受信回路は、前記受信パルス信号の検出を示す検出信号を一時的に保持する保持回路を備える、距離センサ。 A distance sensor comprising a receiving circuit for receiving a received pulse signal, which is a reflected pulse signal in which the transmitted pulse signal is reflected by a target,
The distance sensor, wherein the receiving circuit includes a holding circuit that temporarily holds a detection signal indicating detection of the received pulse signal.
前記送信回路は、
第1の定電圧と可変電圧とを入力し、前記可変電圧が前記第1の定電圧より低いときに、真値を示す第1の論理信号を出力する第1のコンパレータと、
前記第1の定電圧とは異なる第2の定電圧と前記可変電圧とを入力し、前記可変電圧が前記第2の定電圧より高いときに、真値を示す第2の論理信号を出力する第2のコンパレータと、
前記可変電圧を前記第1の定電圧と前記第2の定電圧とをまたぐように変化させる電圧制御回路と、
前記第1のコンパレータから出力される前記真値を示す第1の論理信号と、前記第2のコンパレータから出力される前記真値を示す第2の論理信号とを入力し、前記第1の論理信号及び前記第2の論理信号の論理積信号を前記送信パルス信号として出力する論理積回路と、を備え、
前記受信回路は、前記受信パルス信号の検出を示す検出信号を一時的に保持する保持回路を備える、距離センサ。 A distance sensor comprising: a transmission circuit for transmitting a transmission pulse signal; and a reception circuit for receiving a reception pulse signal, which is a reflection pulse signal of the transmission pulse signal reflected by a target,
The transmission circuit is
a first comparator that inputs a first constant voltage and a variable voltage and outputs a first logic signal indicating a true value when the variable voltage is lower than the first constant voltage;
A second constant voltage different from the first constant voltage and the variable voltage are input, and a second logic signal indicating a true value is output when the variable voltage is higher than the second constant voltage. a second comparator;
a voltage control circuit that changes the variable voltage across the first constant voltage and the second constant voltage;
inputting a first logic signal indicating the true value output from the first comparator and a second logic signal indicating the true value output from the second comparator; a logical product circuit that outputs a logical product signal of the signal and the second logic signal as the transmission pulse signal,
The distance sensor, wherein the receiving circuit includes a holding circuit that temporarily holds a detection signal indicating detection of the received pulse signal.
前記送信回路及び前記受信回路は、非同期で動作する、距離センサ。 A distance sensor according to claim 3,
The distance sensor, wherein the transmitting circuit and the receiving circuit operate asynchronously.
前記送信パルスを送信させるために前記電圧制御回路の起動を指示する起動信号に応答して電流の出力を開始し、前記検出信号に応答して電流の出力を停止する定電流回路と、
前記定電流回路から出力される電流を充電する充電素子と、
前記充電素子の充電電圧から前記距離センサと前記目標物との間の距離を求める制御回路と、
を備える距離センサ。 The distance sensor according to claim 3 or 4,
a constant current circuit that starts outputting current in response to an activation signal instructing activation of the voltage control circuit to transmit the transmission pulse, and stops outputting current in response to the detection signal;
a charging element that charges the current output from the constant current circuit;
a control circuit for determining the distance between the distance sensor and the target from the charging voltage of the charging element;
distance sensor.
電荷を充電する充電素子と、
前記送信パルスを送信させるために前記電圧制御回路の起動を指示する起動信号に応答して前記充電素子からの電流の出力を開始し、前記検出信号に応答して前記充電素子からの電流の出力を停止する定電流回路と、
前記充電素子の充電電圧の変化から前記距離センサと前記目標物との間の距離を求める制御回路と、
を備える距離センサ。 The distance sensor according to claim 3 or 4,
a charging element for charging an electric charge;
Output of current from the charging element is started in response to an activation signal instructing activation of the voltage control circuit to transmit the transmission pulse, and output of current from the charging element is responded to the detection signal. a constant current circuit that stops
a control circuit that determines the distance between the distance sensor and the target from changes in the charging voltage of the charging element;
distance sensor.
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