JP2964111B2 - 侵入物体検知機能を有した超音波センサ - Google Patents

侵入物体検知機能を有した超音波センサ

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JP2964111B2
JP2964111B2 JP4201294A JP20129492A JP2964111B2 JP 2964111 B2 JP2964111 B2 JP 2964111B2 JP 4201294 A JP4201294 A JP 4201294A JP 20129492 A JP20129492 A JP 20129492A JP 2964111 B2 JP2964111 B2 JP 2964111B2
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Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【技術分野】本発明は、超音波を利用して侵入物体の移
動及び存在を検知する超音波センサに関する。
【0002】
【従来技術】送波器から超音波パルスを送波して、監視
エリア内に存在する物体からの反射波を受波し、ドップ
ラー効果によって反射波に生じる周波数成分を検出し
て、侵入物体の移動を検知する移動検知方式と、送波器
から超音波パルスを送波して、物体からの反射波を受波
し、予めサンプリングされた反射波の受波データと時系
列的に比較することにより、監視エリア内の物体の存在
を検知する存在検知方式とを一定時間毎に交互に切り替
えて、侵入物体の移動を検知すると共に、侵入物体の存
在を検知する超音波センサが実用化されている。
【0003】図3は、この様な超音波センサの構成例を
示したものである。発振器1から発振された電気信号
は、送波回路2によりトーンバースト波に成形され、超
音波送波器3から超音波パルスに変換されて出力され
る。この超音波パルスは、監視エリア内の物体で反射さ
れて、超音波受波器4で受波され電気信号に変換され
る。この電気信号は、送波別切換回路5により増幅回路
11へ送られて増幅され、検波回路14により検波され
る。この検波された受波データは、第2記憶回路18に
記憶された後、第1記憶回路17に予め記憶されている
受波データと比較回路15により比較される。この比較
結果が一致・不一致として検知判断回路12へ送られ、
検知判断回路12は、不一致の場合は、侵入物体が存在
するとして検知信号を出力し、一致の場合はそれを記憶
しておく。
【0004】上記の存在検知方式の送受波の所要時間が
経過すると、タイマー回路10からタイマー信号が送波
方式決定回路13へ出力され、送波方式決定回路13は
これにより検知方式を移動検知方式に切換え、送波別切
換回路5と送波回路2へ通知する。送波回路2はこれを
受けて、発振器1から発振された電気信号を移動検知方
式の連続波形に成形して、超音波送波器3へ送り、超音
波送波器3はこれを超音波に変換して送波する。この超
音波は、監視エリア内の物体で反射されて、超音波受波
器4で受波され電気信号に変換される。この電気信号
は、送波別切換回路5により増幅回路6へ送られて増幅
され、ミキサー7で送波信号とミキシングされる。この
反射波信号に含まれるドップラー信号は検波回路8によ
り検波された後、増幅回路9で増幅されて検知判断回路
12へ入力される。検知判断回路12はドップラー信号
を検知すると、物体の移動があったと判断して、移動検
知信号を出力する。
【0005】上記の移動検知方式の所定時間が経過する
と、タイマー回路10からタイマー信号が送波方式決定
回路13へ出力され、送波方式決定回路13はこれによ
り検知方式を存在検知方式に切換え、送波別切換回路5
と送波回路2へ通知する。以下、同様に存在検知方式と
移動検知方式を交互に繰り返し、両検知方式の検知信号
を適当に関係付けることにより、例えば、トイレの照明
制御などに利用する。
【0006】従来のトイレの照明制御などでは、存在検
知方式と移動検知方式の検知信号は、一例として、以下
のように関係付けされている。即ち、両検知信号が出力
されない時は、検知判断回路12から第1記憶回路17
への受け入れ命令により、第2記憶回路18から第1記
憶回路17へ記憶内容の転送を行い、比較の基準となる
受波データの更新を行う。移動検知信号が出力される
と、検知判断回路12から第1記憶回路17への受け入
れ命令が出力されず、上記の転送を停止して、移動検知
信号が出力される直前の受波データを比較の基準とす
る。以後、両検知信号のいずれかが出力されている間
は、検知判断回路12から第1記憶回路17への受け入
れ命令は出力されず、上記の転送は行われない。そし
て、両検知信号が出力されなくなると、検知判断回路1
2から第1記憶回路17へ受け入れ命令が出力されて、
第2記憶回路18の記憶内容が第1記憶回路17へ転送
されるようになっている。
【0007】この様な存在検知信号と移動検知信号の関
係を、具体的にトイレの照明制御に当てはめて説明す
る。扉が開かれることによって移動検知信号が出力され
るので、照明が点灯されると共に、扉が開かれる前の状
態の受波データが、移動検知信号が出力される直前の受
波データとして、比較の基準とされる。従って、無人の
状態が比較の基準データとなる為、人が在室している間
は存在検知信号が出続けるので、移動検知信号の出力と
は関係無く、照明が消灯されることはなく、比較の基準
となる受波データの更新も行われない。そして、人が退
室した後は、移動検知信号は勿論のこと、存在検知の受
波データが比較の基準データと同じ無人の状態となり、
存在検知信号も出力されなくなるので、照明は消灯され
る。
【0008】ところが、この場合、人が退室する時に何
か物体を室内に残して行くと、存在検知信号が出力され
続けるので、照明が消灯されなくなると言う問題が有っ
た。
【0009】
【発明が解決しようとする課題】本発明は、上記問題を
解決するために提案されるもので、人が静止物体を室内
に残して退室した場合でも、存在検知信号を誤って出力
しない、侵入物体検知機能を有した超音波センサを提供
することを目的としている。
【0010】
【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
に提案される本発明による侵入物体検知機能を有した超
音波センサは、監視エリアに超音波を送波した後、上記
監視エリア内に存在する物体からの反射波を受波し、ド
ップラー効果によって反射波に生じる周波数成分を検出
して、侵入物体の移動を検知する移動検知方式と、超音
波パルスを送波して、物体からの反射波を受波し、予め
サンプリングされた反射波の受波データと時系列的に比
較することにより、監視エリア内の物体の存在を検知す
る存在検知方式とを一定時間毎に交互に切り換えて、移
動検知方式により侵入物体の移動を検知すると共に、移
動検知方式による送受波前、後の存在検知方式による受
波データを第1、第2記憶回路に時系列的に記憶させ、
第1及び第2記憶回路の記憶内容を比較して一致してい
なければ、侵入物体の存在を検知したと判断する一方、
移動及び存在の両検知方法による検知信号を得ない時
は、第2記憶回路の記憶内容を第1記憶回路に転送する
超音波センサにおいて、移動検知信号が得られた時は、
第2記憶回路の記憶内容を転送する処理回路と、その転
送先である第3記憶回路と、その次の存在検知方式の後
に、その存在検知信号を記憶した第2記憶回路の記憶内
容と第3記憶回路の記憶内容を比較する比較判断回路
と、その比較結果が等しい時には、第3記憶回路の記憶
内容を第1記憶回路に転送する判断回路とを備えた構成
とされている。
【0011】
【作用】本発明による侵入物体検知機能を有した超音波
センサでは、移動検知信号と存在検知信号が出力されな
い時は、存在検知方式の比較の基準となる受波データの
更新を繰り返し、移動検知信号が出力されると、その直
前と直後の存在検知方式の受波データを比較して、両者
が一致する時は、この一致した受波データにより比較の
基準となる受波データを更新する。従って、人が静止物
体を室内に残して退室した場合でも、扉の閉動作により
移動検知信号が出力される前後の存在検知方式の受波デ
ータは、その静止物体も含まれて等しくなり、比較の基
準となる受波データを更新するので、その静止物体によ
って存在検知信号を出力することが無くなる。
【0012】
【実施例】以下に、本発明の実施例について、図面を参
照しながら説明する。図1は、本発明による超音波セン
サの構成例を示した図である。このような超音波センサ
の構成と動作を以下に述べる。移動検知方法及び存在検
知方法の個々の動作及び検知を交互に繰り返す動作につ
いては、従来例と同様なので説明を省略する。
【0013】移動検知方式と存在検知方式の検知信号に
より、以下のような動作を行う。両検知信号が出力され
ない時は、検知判断回路12から第1記憶回路17への
受け入れ命令により、第2記憶回路18から第1記憶回
路17へ記憶内容の転送を行い、比較の基準となる受波
データの更新を行う。移動検知信号が出力されると、検
知判断回路12から第1記憶回路17への受け入れ命令
が出力されず、上記の転送を停止すると共に、検知判断
回路12から処理回路20へ処理命令が出力されて、処
理回路20は第2記憶回路18から第3記憶回路19へ
記憶内容の転送を行う。そして、この直後の存在検知方
式による受波データが第2記憶回路18へ入力される
と、比較判断回路21が第2記憶回路18と第3記憶回
路19の記憶内容を比較して、一致している時は、判断
回路16が第3記憶回路19から第1記憶回路17へ記
憶内容の転送を行い、一致していない時は、転送を行わ
ない。
【0014】以後、両検知信号のいずれかが出力されて
いる間は、検知判断回路12から第1記憶回路17への
受け入れ命令は出力されず、第2記憶回路18から第1
記憶回路17への記憶内容の転送は行われない。また、
移動検知信号が出力されると、その前後の存在検知の受
波データが一致した時は、この受波データにより第1記
憶回路17の比較の基準となる受波データが更新され
る。
【0015】そして、両検知信号が出力されなくなる
と、検知判断回路12から第1記憶回路17へ受け入れ
命令が出力されて、第2記憶回路18の記憶内容が第1
記憶回路17へ転送されるようになっている。上記の様
な動作をトイレの照明制御の場合に当てはめて説明する
と、扉が開かれることによって移動検知信号が出るの
で、照明が点灯されると共に、まず扉が開かれる前の無
人状態の受波データが、存在検知の比較の基準とされ
る。移動検知信号の前後の存在検知の受波データは一致
しないから、上記の無人状態の受波データは、移動検知
信号の後の存在検知の受波データによって更新されず、
存在検知の比較の基準として残される。
【0016】人が扉を閉めて、室内で動いている間は、
ドップラー効果による周波数成分が検知されるので、移
動検知信号が出力され、照明は消灯されない。また、移
動検知信号の前後の存在検知の受波データは一致しない
から、上記の無人状態の受波データは、移動検知信号の
後の存在検知の受波データによって更新されない。人が
座って静止している時も、移動検知信号は出力されなく
とも、上記の無人状態の受波データが、存在検知の比較
の基準となり、人が座っている時の受波データとは異な
るので、存在検知信号は出力され続け、照明は消灯され
ない。
【0017】人が退室して扉を閉めた時に最後の移動検
知信号が出るが、その直前の存在検知の受波データは、
人が扉から出て存在検知エリア内に居ない状態となり、
その最後の移動検知信号の直後の存在検知の受波データ
と一致する。従って、人が扉から出て存在検知エリア内
に居ない状態の受波データが、比較の基準となる受波デ
ータとして更新される。この結果、静止物体が存在検知
エリア内に残っていても、以後の比較の基準となる受波
データの中に静止物体も含まれているので、存在検知信
号は出なくなり照明は消灯される。図2の(a)〜
(g)はこの様な状況を俯瞰図で示したものである。
【0018】
【発明の効果】本発明による侵入物体検知機能を有した
超音波センサによれば、移動検知信号と存在検知信号が
出力されない時は、存在検知方式の比較の基準となる受
波データの更新を繰り返し、移動検知信号が出力される
と、その直前と直後の存在検知方式の受波データを比較
して、両者が一致する時は、この一致した受波データに
より比較の基準となる受波データを更新する。従って、
人が静止物体を室内に残して退室した場合でも、扉の閉
動作により移動検知信号が出力される前後の存在検知方
式の受波データは、その静止物体も含まれて等しくな
り、比較の基準となる受波データを更新するので、その
静止物体によって存在検知信号を出力することが無くな
る。その結果、室内の照明は正しく消灯される。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明による侵入物体検知機能を有した超音波
センサの構成例図である。
【図2】本発明による侵入物体検知機能を有した超音波
センサをトイレの照明制御に使用した場合の状況を説明
する為の俯瞰図である。
【図3】従来の侵入物体検知機能を有した超音波センサ
の構成例図である。
【符号の説明】
3・・・超音波送波器 4・・・超音波受波器 12・・・検知判断回路 15・・・比較回路 16・・・判断回路 17・・・第1記憶回路 18・・・第2記憶回路 19・・・第3記憶回路 20・・・処理回路 21・・・比較判断回路
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (56)参考文献 特開 平5−232223(JP,A) 特開 平6−51059(JP,A) 特開 平5−273344(JP,A) 特開 平5−273345(JP,A) 特許2774186(JP,B2) 特許2573403(JP,B2) 特許2807120(JP,B2) (58)調査した分野(Int.Cl.6,DB名) G01S 7/52 - 7/64 G01S 15/00 - 15/95

Claims (1)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】監視エリアに超音波を送波した後、上記監
    視エリア内に存在する物体からの反射波を受波し、ドッ
    プラー効果によって反射波に生じる周波数成分を検出し
    て、侵入物体の移動を検知する移動検知方式と、超音波
    パルスを送波して、物体からの反射波を受波し、予めサ
    ンプリングされた反射波の受波データと時系列的に比較
    することにより、監視エリア内の物体の存在を検知する
    存在検知方式とを一定時間毎に交互に切り換えて、移動
    検知方式により侵入物体の移動を検知すると共に、移動
    検知方式による送受波前、後の存在検知方式による受波
    データを第1、第2記憶回路に時系列的に記憶させ、第
    1及び第2記憶回路の記憶内容を比較して一致していな
    ければ、侵入物体の存在を検知したと判断する一方、移
    動及び存在の両検知方法による検知信号を得ない時は、
    第2記憶回路の記憶内容を第1記憶回路に転送する超音
    波センサにおいて、移動検知信号が得られた時は、第2
    記憶回路の記憶内容を転送する処理回路と、その転送先
    である第3記憶回路と、その次の存在検知方式の後に、
    その存在検知の受波データを記憶した第2記憶回路の記
    憶内容と第3記憶回路の記憶内容を比較する比較判断回
    路と、その比較結果が等しい時には、第3記憶回路の記
    憶内容を第1記憶回路に転送する判断回路とを備えたこ
    とを特徴とする侵入物体検知機能を有した超音波セン
    サ。
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