JP2953809B2 - 超音波センサー - Google Patents
超音波センサーInfo
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- 230000005540 biological transmission Effects 0.000 description 16
- 230000010354 integration Effects 0.000 description 11
- 230000003321 amplification Effects 0.000 description 7
- 238000003199 nucleic acid amplification method Methods 0.000 description 7
- 238000010586 diagram Methods 0.000 description 5
- 230000010355 oscillation Effects 0.000 description 4
- 239000000284 extract Substances 0.000 description 2
- 230000007257 malfunction Effects 0.000 description 2
- 238000009434 installation Methods 0.000 description 1
- 238000000034 method Methods 0.000 description 1
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- Transducers For Ultrasonic Waves (AREA)
- Measurement Of Velocity Or Position Using Acoustic Or Ultrasonic Waves (AREA)
- Noise Elimination (AREA)
- Measurement Of Mechanical Vibrations Or Ultrasonic Waves (AREA)
Description
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は、超音波振動子の前方に
存在する物体を検知する超音波センサーに関するもので
ある。
存在する物体を検知する超音波センサーに関するもので
ある。
【０００２】
【従来の技術】従来の超音波センサーは、図６に示すよ
うに、超音波振動子8と、送波増幅回路9 と、受波増幅
回路10と、検波回路11と、マイコン12と、からなる。
うに、超音波振動子8と、送波増幅回路9 と、受波増幅
回路10と、検波回路11と、マイコン12と、からなる。
【０００３】超音波振動子8 は、送・受波一体型のもの
であって振動子本体8aとホーン8bを有し、増幅されたマ
イコン12からの送波信号を受けて超音波パルス信号を送
波するとともに、物体からの反射波を受信する。
であって振動子本体8aとホーン8bを有し、増幅されたマ
イコン12からの送波信号を受けて超音波パルス信号を送
波するとともに、物体からの反射波を受信する。
【０００４】送波増幅回路9 は、マイコン12からの送波
信号を増幅する。受波増幅回路10は、超音波振動子8 が
受波した物体からの反射波の信号を増幅する。
信号を増幅する。受波増幅回路10は、超音波振動子8 が
受波した物体からの反射波の信号を増幅する。
【０００５】検波回路11は、受波増幅回路10で増幅され
た受波信号から所定レベル以上の信号を抽出する。
た受波信号から所定レベル以上の信号を抽出する。
【０００６】マイコン12は、外部電源O に接続され、送
波増幅回路9 を介して超音波振動子8 を間欠的に発振さ
せる送波信号を出力するとともに、検波回路11からの受
波信号を信号処理して検知範囲内にある物体の存在を検
知し、外部装置S 例えば自動開閉扉を駆動する信号を出
力する。
波増幅回路9 を介して超音波振動子8 を間欠的に発振さ
せる送波信号を出力するとともに、検波回路11からの受
波信号を信号処理して検知範囲内にある物体の存在を検
知し、外部装置S 例えば自動開閉扉を駆動する信号を出
力する。
【０００７】この超音波センサーは、図７に示すよう
に、超音波振動子8 が、出入口の近傍例えば天井に設け
られ、出入口の人等の移動体を検知して自動的に扉を開
閉する装置に使われる。
に、超音波振動子8 が、出入口の近傍例えば天井に設け
られ、出入口の人等の移動体を検知して自動的に扉を開
閉する装置に使われる。
【０００８】
【発明が解決しようとする課題】前述したような超音波
センサーは、工場の外部への出入口及び部屋と部屋間の
自動開閉扉に使われている。この超音波センサーは、単
一の振動子本体が使われているために、機械設備等があ
る工場において用いられると、設備から出てくる音波す
なわち外来ノイズが振動子本体の設定された周波数に近
い場合には誤動作することがある。
センサーは、工場の外部への出入口及び部屋と部屋間の
自動開閉扉に使われている。この超音波センサーは、単
一の振動子本体が使われているために、機械設備等があ
る工場において用いられると、設備から出てくる音波す
なわち外来ノイズが振動子本体の設定された周波数に近
い場合には誤動作することがある。
【０００９】本発明は、このような事由に鑑みてなした
もので、その目的とするところは、外来ノイズによる誤
動作を防ぐことができる超音波センサーを提供するにあ
る。
もので、その目的とするところは、外来ノイズによる誤
動作を防ぐことができる超音波センサーを提供するにあ
る。
【００１０】
【課題を解決するための手段】上記した目的を達成する
ために、本発明の超音波センサーは、振動子本体とホー
ンからなる超音波振動子により、超音波パルス信号を間
欠的に送波するとともに、送波と次の送波間に物体から
の反射波を受信し、この信号を処理する回路にて所定の
検知範囲内にある物体の存在を検知する超音波センサー
において、ホーンに異なる周波数に設定された複数個の
振動子本体を設けるとともに、これ等振動子本体にそれ
ぞれつながる回路を順次スキャンする切換手段と、反射
波の受信に外来ノイズがのらない回路を選択する選択手
段と、を信号処理する回路側に設けた構成としている。
ために、本発明の超音波センサーは、振動子本体とホー
ンからなる超音波振動子により、超音波パルス信号を間
欠的に送波するとともに、送波と次の送波間に物体から
の反射波を受信し、この信号を処理する回路にて所定の
検知範囲内にある物体の存在を検知する超音波センサー
において、ホーンに異なる周波数に設定された複数個の
振動子本体を設けるとともに、これ等振動子本体にそれ
ぞれつながる回路を順次スキャンする切換手段と、反射
波の受信に外来ノイズがのらない回路を選択する選択手
段と、を信号処理する回路側に設けた構成としている。
【００１１】
【作用】この構成によれば、送波・受波信号の回路につ
ながった複数個の振動子本体を切換手段によって順次切
り換えつつ、選択手段にて外来ノイズがのった受波信号
の回路をキャンセルして外来ノイズがのらない受波信号
の回路を選択し、選択した回路を用いて検知範囲内にあ
る物体の存在を検知しているので、外来ノイズによる影
響を受けない。
ながった複数個の振動子本体を切換手段によって順次切
り換えつつ、選択手段にて外来ノイズがのった受波信号
の回路をキャンセルして外来ノイズがのらない受波信号
の回路を選択し、選択した回路を用いて検知範囲内にあ
る物体の存在を検知しているので、外来ノイズによる影
響を受けない。
【００１２】
【実施例】以下、本発明の第１実施例を図１乃至図３に
基づいて説明する。この超音波センサーは、超音波振動
子1 と、駆動回路2 と、送波信号回路3 と、受波信号回
路4 と、切換手段5 と、信号処理回路6 と、からなる。
基づいて説明する。この超音波センサーは、超音波振動
子1 と、駆動回路2 と、送波信号回路3 と、受波信号回
路4 と、切換手段5 と、信号処理回路6 と、からなる。
【００１３】1 は超音波振動子で、送・受波一体型のも
のであって、ホーン1aとこのホーン1aの基部に設けられ
た複数個の振動子本体1b,1b,─とからなり、後述する送
波信号回路より増幅された送波信号を受けて超音波パル
ス信号を送波するとともに、物体からの反射波を受信す
る。
のであって、ホーン1aとこのホーン1aの基部に設けられ
た複数個の振動子本体1b,1b,─とからなり、後述する送
波信号回路より増幅された送波信号を受けて超音波パル
ス信号を送波するとともに、物体からの反射波を受信す
る。
【００１４】2 は駆動回路で、第１積分回路2a、第１単
安定マルチ2b、第１スイッチング2c、第１ゲート2d、か
らなる。第１積分回路2aは、超音波センサーが外部電源
O に接続されると同時に積分を始め、この電位が所定の
レベルに達すると第１単安定マルチ2bを駆動する。第１
単安定マルチ2bは、第１積分回路2aの信号を受けて、一
定時間第１スイッチング2c及び第１ゲート2dを駆動す
る。第１スイッチング2cは、第１単安定マルチ2bの信号
を受けて、第１積分回路2aに蓄えられた電荷を一瞬にし
て放電する。第１ゲート2dは、第１単安定マルチ2bの信
号を受けて、一定時間後に後述する第２積分回路及び受
波巾検出回路に信号を送る。この信号は、検出の距離を
決定する時間ゲートである。
安定マルチ2b、第１スイッチング2c、第１ゲート2d、か
らなる。第１積分回路2aは、超音波センサーが外部電源
O に接続されると同時に積分を始め、この電位が所定の
レベルに達すると第１単安定マルチ2bを駆動する。第１
単安定マルチ2bは、第１積分回路2aの信号を受けて、一
定時間第１スイッチング2c及び第１ゲート2dを駆動す
る。第１スイッチング2cは、第１単安定マルチ2bの信号
を受けて、第１積分回路2aに蓄えられた電荷を一瞬にし
て放電する。第１ゲート2dは、第１単安定マルチ2bの信
号を受けて、一定時間後に後述する第２積分回路及び受
波巾検出回路に信号を送る。この信号は、検出の距離を
決定する時間ゲートである。
【００１５】3 は送波信号回路で、第２単安定マルチ3
a、振動子本体1bに対応した複数個の発振回路3b,3b,─
及びドライバー3c,3c,─、からなる。第２単安定マルチ
3aは、第１単安定マルチ2bの信号を受けて、それぞれの
発振回路3b,3b,─に一定時間信号を送る。この信号は、
超音波振動子1 を駆動する印加時間を決定している。ま
た、後述するフリップフロップ回路をリセットする。発
振回路3bは、第２単安定マルチ3aの信号を受けて、第２
単安定マルチ3aで決められた時間超音波振動子1を駆動
するための高周波信号をつくる。ドライバー3cは、発振
回路3bでつくられた高周波信号を超音波振動子1 を駆動
するために必要なレベルの信号につくる。
a、振動子本体1bに対応した複数個の発振回路3b,3b,─
及びドライバー3c,3c,─、からなる。第２単安定マルチ
3aは、第１単安定マルチ2bの信号を受けて、それぞれの
発振回路3b,3b,─に一定時間信号を送る。この信号は、
超音波振動子1 を駆動する印加時間を決定している。ま
た、後述するフリップフロップ回路をリセットする。発
振回路3bは、第２単安定マルチ3aの信号を受けて、第２
単安定マルチ3aで決められた時間超音波振動子1を駆動
するための高周波信号をつくる。ドライバー3cは、発振
回路3bでつくられた高周波信号を超音波振動子1 を駆動
するために必要なレベルの信号につくる。
【００１６】4 は受波信号回路で、振動子本体1 に対応
した複数個の増幅回路4a,4a,─及び検波回路4b,4b,─か
らなる。増幅回路4aは、超音波振動子1 からの微弱な反
射信号を一定のレベルまで増幅する。検波回路4bは、増
幅回路4aで増幅された信号の高周波成分を取り去り、反
射波の包絡線のみを抽出する。
した複数個の増幅回路4a,4a,─及び検波回路4b,4b,─か
らなる。増幅回路4aは、超音波振動子1 からの微弱な反
射信号を一定のレベルまで増幅する。検波回路4bは、増
幅回路4aで増幅された信号の高周波成分を取り去り、反
射波の包絡線のみを抽出する。
【００１７】5 は切換手段で、第１単安定マルチ2bの信
号を受けて連動する第１スキャン回路5a及び第２スキャ
ン回路5bからなる。第１スキャン回路5a及び第２スキャ
ン回路5bは、複数個の振動子本体1b,1b,─にそれぞれ接
続された送波信号及び受波信号の回路を同期に順次切り
換える。
号を受けて連動する第１スキャン回路5a及び第２スキャ
ン回路5bからなる。第１スキャン回路5a及び第２スキャ
ン回路5bは、複数個の振動子本体1b,1b,─にそれぞれ接
続された送波信号及び受波信号の回路を同期に順次切り
換える。
【００１８】6 は信号処理回路で、レベル検出回路6a、
選択手段6b、フリップフロップ6c、第３単安定マルチ6
d、第２スイッチング6e、リレー6f、からなる。
選択手段6b、フリップフロップ6c、第３単安定マルチ6
d、第２スイッチング6e、リレー6f、からなる。
【００１９】レベル検出回路6aは、第２スキャン回路5b
にて順次切り換えられて入力される受波信号が所定のレ
ベルかどうかを判定する。
にて順次切り換えられて入力される受波信号が所定のレ
ベルかどうかを判定する。
【００２０】選択手段6bは、受波巾検出回路6g、第２積
分回路6h、からなる。受波巾検出回路6gは、レベル検出
回路6aから出力された所定のレベルに達した受波信号の
時間巾が所定の巾かどうかを判定する。この時間巾が所
定より短い場合は、物体の反射波でない電気ノイズ等と
判断する。第２積分回路6hは、レベル検出回路6aから出
力された所定のレベルに達した受波信号を積分し、第１
ゲート2dの時間ゲート内かどうかを判定する。通常は機
械設備から発する音波は時間的に長い間続くので、時間
巾が所定より長い場合は外来ノイズと判断する。
分回路6h、からなる。受波巾検出回路6gは、レベル検出
回路6aから出力された所定のレベルに達した受波信号の
時間巾が所定の巾かどうかを判定する。この時間巾が所
定より短い場合は、物体の反射波でない電気ノイズ等と
判断する。第２積分回路6hは、レベル検出回路6aから出
力された所定のレベルに達した受波信号を積分し、第１
ゲート2dの時間ゲート内かどうかを判定する。通常は機
械設備から発する音波は時間的に長い間続くので、時間
巾が所定より長い場合は外来ノイズと判断する。
【００２１】フリップフロップ6cは、受波巾検出回路6g
にて所定の巾があり、かつ第２積分回路6hにて第１ゲー
ト2dの時間ゲート内にあるとされる信号が入力される
と、フリップフロップ回路を駆動してその信号の存在を
記憶する。この記憶は、第１単安定マルチ2bの信号を受
けてリセットされ、所定のレベルに達した受波信号が無
ければ生じない。
にて所定の巾があり、かつ第２積分回路6hにて第１ゲー
ト2dの時間ゲート内にあるとされる信号が入力される
と、フリップフロップ回路を駆動してその信号の存在を
記憶する。この記憶は、第１単安定マルチ2bの信号を受
けてリセットされ、所定のレベルに達した受波信号が無
ければ生じない。
【００２２】第３単安定マルチ6dは、フリップフロップ
6cの出力を積分し、２回連続して時間ゲート内に受波信
号があれば後述する第２スイッチングのスイッチングレ
ベルに達する出力をする。
6cの出力を積分し、２回連続して時間ゲート内に受波信
号があれば後述する第２スイッチングのスイッチングレ
ベルに達する出力をする。
【００２３】第２スイッチング6eは、第３単安定マルチ
6dの出力がスイッチングレベルに達すると、後述するリ
レーを駆動する。リレー6fは、外部装置S を駆動するた
めの出力である。
6dの出力がスイッチングレベルに達すると、後述するリ
レーを駆動する。リレー6fは、外部装置S を駆動するた
めの出力である。
【００２４】次に、例えば、機械設備から発する音波の
周波数がｆ1 からｆ2 にまたがっている工場内に超音波
センサーが設置された場合の動作について、図２(a1)乃
至(g) のタイミングチャートを参照して説明する。
周波数がｆ1 からｆ2 にまたがっている工場内に超音波
センサーが設置された場合の動作について、図２(a1)乃
至(g) のタイミングチャートを参照して説明する。
【００２５】このものは、外部電源O が印加されると、
第１スキャン回路5aにて３個の振動子本体1b,1b,1bがそ
れぞれｆ1 、ｆ2 、ｆ3 の周波数の送波信号を順次繰り
返して印加され（ｆ1 →ｆ2 →ｆ3 →ｆ1 →─）、それ
ぞれa1、a2、a3の波形で送波を始める。この送波信号
は、時間巾が第１単安定マルチ2b及び第２単安定マルチ
3aの信号で形成される。
第１スキャン回路5aにて３個の振動子本体1b,1b,1bがそ
れぞれｆ1 、ｆ2 、ｆ3 の周波数の送波信号を順次繰り
返して印加され（ｆ1 →ｆ2 →ｆ3 →ｆ1 →─）、それ
ぞれa1、a2、a3の波形で送波を始める。この送波信号
は、時間巾が第１単安定マルチ2b及び第２単安定マルチ
3aの信号で形成される。
【００２６】これ等の振動子本体1b,1b,1bは、送波と同
期して受波を始め、b1、b2、b3の波形を受信する。この
場合、工場内に機械設備から発する音波の周波数がｆ1
からｆ2 にまたがっているために、b1、b2の波形にそれ
ぞれｆ1 、ｆ2 の周波数の外来ノイズが現れている。b3
の波形は、物体からの反射波を受信している。
期して受波を始め、b1、b2、b3の波形を受信する。この
場合、工場内に機械設備から発する音波の周波数がｆ1
からｆ2 にまたがっているために、b1、b2の波形にそれ
ぞれｆ1 、ｆ2 の周波数の外来ノイズが現れている。b3
の波形は、物体からの反射波を受信している。
【００２７】これ等のb1、b2、b3の波形は、レベル検出
回路6aにて所定のレベル以上と判定されると、次に選択
手段6bにて波形の時間巾が所定の巾かどうかを判定さ
れ、所定の巾にないb1、b2の波形はキャンセルされ、所
定の時間ゲート内にb3の波形があるとこれを選択し、次
にb3の波形の検出信号（d の波形）をフリップフロップ
6cに入力し、この信号が連続してあるとき（e の波形）
には第３単安定マルチ6dの出力（f の波形）にて第２ス
イッチング6eを駆動しリレー6fを動作させる（gの波
形）。
回路6aにて所定のレベル以上と判定されると、次に選択
手段6bにて波形の時間巾が所定の巾かどうかを判定さ
れ、所定の巾にないb1、b2の波形はキャンセルされ、所
定の時間ゲート内にb3の波形があるとこれを選択し、次
にb3の波形の検出信号（d の波形）をフリップフロップ
6cに入力し、この信号が連続してあるとき（e の波形）
には第３単安定マルチ6dの出力（f の波形）にて第２ス
イッチング6eを駆動しリレー6fを動作させる（gの波
形）。
【００２８】次に、本発明の第２実施例を図４及び図５
に基づいて説明する。この発明の要部は、選択手段7 に
ある。この要部以外は、先に説明した第１実施例と同様
であるので、詳細な説明は省略する。
に基づいて説明する。この発明の要部は、選択手段7 に
ある。この要部以外は、先に説明した第１実施例と同様
であるので、詳細な説明は省略する。
【００２９】選択手段7 は、受波巾検出回路6g、第２積
分回路6h、第３スイッチング7a、からなる。受波巾検出
回路6g及び第２積分回路6hは、第１実施例と同様である
ので、詳細な説明は省略する。
分回路6h、第３スイッチング7a、からなる。受波巾検出
回路6g及び第２積分回路6hは、第１実施例と同様である
ので、詳細な説明は省略する。
【００３０】第３スイッチング7aは、受波巾検出回路6g
にて外来ノイズがのる受波信号回路が判定されると、こ
の回路を第１スキャン回路5a及び第２スキャン回路5bの
スキャン対象から除いてこれを固定する。
にて外来ノイズがのる受波信号回路が判定されると、こ
の回路を第１スキャン回路5a及び第２スキャン回路5bの
スキャン対象から除いてこれを固定する。
【００３１】このものは、例えば、３個の振動子本体1
b,1b,1bの受波信号回路の２個に、b1、b2の波形に外来
ノイズがのったとすると、この受波信号回路及びこの回
路に対応した送波信号回路をスキャン対象から除き、１
個の振動子本体1bのみを使って送波・受波する。この結
果、３個の送波・受波信号回路をスキャンした場合に比
べて送波信号の間隔が短くなり、検知応答時間が速くで
きる。
b,1b,1bの受波信号回路の２個に、b1、b2の波形に外来
ノイズがのったとすると、この受波信号回路及びこの回
路に対応した送波信号回路をスキャン対象から除き、１
個の振動子本体1bのみを使って送波・受波する。この結
果、３個の送波・受波信号回路をスキャンした場合に比
べて送波信号の間隔が短くなり、検知応答時間が速くで
きる。
【００３２】
【発明の効果】本発明の超音波センサーは、上述した構
成によって、送波・受波信号の回路につながった複数個
の振動子本体を切換手段によって順次切り換えつつ、選
択手段にて外来ノイズがのった受波信号の回路をキャン
セルして外来ノイズがのらない受波信号の回路を選択
し、選択した回路を用いて検知範囲内にある物体の存在
を検知しているので、外来ノイズによる誤動作を防ぐこ
とができる。
成によって、送波・受波信号の回路につながった複数個
の振動子本体を切換手段によって順次切り換えつつ、選
択手段にて外来ノイズがのった受波信号の回路をキャン
セルして外来ノイズがのらない受波信号の回路を選択
し、選択した回路を用いて検知範囲内にある物体の存在
を検知しているので、外来ノイズによる誤動作を防ぐこ
とができる。
【図１】本発明の第１実施例の回路ブロック図である。
【図２】同じく、タイミングチャート図である。
【図３】同じく、超音波振動子を示すもので、(a) は斜
視図、(b)は側面図である。
視図、(b)は側面図である。
【図４】本発明の第２実施例の回路ブロック図である。
【図５】同じく、タイミングチャート図である。
【図６】従来例を示すもので、(a) は回路ブロック図、
(b) は超音波振動子を示す模式図である。
(b) は超音波振動子を示す模式図である。
【図７】同じく、設置状態を示す模式図である。
1 超音波振動子 1a ホーン 1b 振動子本体 2 駆動回路 3 送波信号回路 4 受波信号回路 5 切換手段 5a 第１スキャン回路 5b 第２スキャン回路 6 信号処理回路 6b 選択手段 6g 受波巾検出回路 6h 第２積分回路 7 選択手段 7a 第３スイッチング
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.6 識別記号 ＦＩ Ｈ０４Ｒ 17/00 ３３０ (58)調査した分野(Int.Cl.6，ＤＢ名) G01S 7/00 - 7/42 G01S 13/00 - 13/95 H04B 15/02
Claims (1)
- 【請求項１】 振動子本体とホーンからなる超音波振動
子により、超音波パルス信号を間欠的に送波するととも
に、送波と次の送波間に物体からの反射波を受信し、こ
の信号を処理する回路にて所定の検知範囲内にある物体
の存在を検知する超音波センサーにおいて、ホーンに異
なる周波数に設定された複数個の振動子本体を設けると
ともに、これ等振動子本体にそれぞれつながる回路を順
次スキャンする切換手段と、反射波の受信に外来ノイズ
がのらない回路を選択する選択手段と、を信号処理する
回路側に設けたことを特徴とする超音波センサー。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP3097381A JP2953809B2 (ja) | 1991-04-26 | 1991-04-26 | 超音波センサー |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP3097381A JP2953809B2 (ja) | 1991-04-26 | 1991-04-26 | 超音波センサー |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH04363685A JPH04363685A (ja) | 1992-12-16 |
| JP2953809B2 true JP2953809B2 (ja) | 1999-09-27 |
Family
ID=14190936
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP3097381A Expired - Lifetime JP2953809B2 (ja) | 1991-04-26 | 1991-04-26 | 超音波センサー |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP2953809B2 (ja) |
Families Citing this family (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPWO2006043302A1 (ja) * | 2004-10-18 | 2008-05-22 | 株式会社ニッコー | 移動体速度測定システム |
-
1991
- 1991-04-26 JP JP3097381A patent/JP2953809B2/ja not_active Expired - Lifetime
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPH04363685A (ja) | 1992-12-16 |
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