JP4048070B2

JP4048070B2 - 魚群探知機

Info

Publication number: JP4048070B2
Application number: JP2002093350A
Authority: JP
Inventors: 彰平間; 渉中村; 圭之渡辺
Original assignee: 株式会社光電製作所
Priority date: 2002-03-28
Filing date: 2002-03-28
Publication date: 2008-02-13
Anticipated expiration: 2022-03-28
Also published as: JP2003294832A

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
この発明は魚群探知技術、とくに音波を利用する魚群探知機に関する。
【０００２】
【従来の技術】
一般に、魚群探知機は超音波を探知波として水中に射出し、その反射波に基づいて魚群や海底の状態を視覚化する。典型的な魚群探知機は、水中へ探知波を射出し、水中からの反射波を受波するトランスジューサと、トランスジューサを駆動する送信部と、トランスジューサからの信号を増幅、検波する受信部と、トランスジューサへの送波を指示するとともに、受波した反射波に基づいて海中の状態を検出する処理部と、その検出結果の視覚化部とを備える。処理部は、例えば反射波の強度に応じてその反射波をデジタル値に変換し、探知波の送波から反射波の受波までの経過時間に基づいて物体までの距離を測定する。視覚化部は、例えば反射波の強度、物体の大きさや距離をユーザが認識できるよう表示装置に描画する。
【０００３】
送信部は、電気信号を音波に変えるトランスジューサを駆動し、受信部は、トランスジューサからの反射波を増幅、検波する。トランスジューサは、この送波と受波のための音響電気変換器であり、通常、船底に取り付けられる。トランスジューサは電歪振動子、磁歪振動子などの振動子が用いられる。
【０００４】
探知波の周波数は探知目的による。周波数を高くすると減衰しやすくなり音波の到達距離は短くなるが、物体の識別解像度は上がる。周波数を低くすると識別解像度は下がるが、到達距離が長くなり深い水深まで探知できる。したがって、探知波の周波数は、探知対象魚種や操業水域の水深に応じて決められる。高周波、低周波双方の特長を生かすべく、複数周波数の探知波を使うこともあり、その場合、各周波数に対応するトランスジューサ、送信部および受信部を設ける。
【０００５】
図１は、複数の周波数の探知波を利用する従来の魚群探知機１０の構成図である。送受信部１８ａは、所定の周波数の探知波を射出し、反射波を受波する。この送受信部１８ａは、トランスジューサ１２ａ、第１送信部１６ａおよび第１受信部１４ａを有する。トランスジューサ１２ａは、第１送信部１６ａからの電気信号を音波に変換して探知波として水中に射出し、反射波を電気信号に変換して第１受信部１４ａに出力する。トランスジューサ１２ａは、固有の共振周波数をもち、その周波数で電気信号を出力する。第１受信部１４ａは、反射波を変換して得られた電気信号を増幅、検波し、デジタル化する（以下、この電気信号を検出信号ともいう）。別の送受信部１８ｎは、上述の送受信部１８ａとは異なる周波数の探知波を射出し、反射波を受波するユニットであり、その内部構成は送受信部１８ａと同様である。
【０００６】
処理部２０は、第１送信部１６ａに対して探知波の送信を指示し、検出信号に基づいて水中の状態を示す描画データを生成する。表示部２４は、その描画データに基づいて水中の状態を示す画面を表示する。操作部２２は、例えばカーソルキー、ボタン、タッチパネル、キーボード、ボリウム等のユーザインターフェイスであり、ユーザからの指示を受け付ける。電源部３０は、漁船やプレジャーボート等の船舶電源から魚群探知機１０の各部が必要とする電圧を生成し、各部に供給する。
【０００７】
図２は、電源部３０、第１送信部１６ａおよび第ｎ送信部１６ｎの内部構成図である。送信回路３４ａは、出力が数百ワットから数キロワット、出力時間が数百マイクロ秒から数ミリ秒のバースト状の信号（以下、バースト信号という）を、探知すべき水域の深度により数十ミリ秒から数秒の間隔でトランスジューサ１２ａに供給する。この信号によりトランスジューサ１２ａは探知波を水中に射出する。送信回路３４ａは、瞬間的に数キロワットの電力をトランスジューサ１２ａに供給する必要があるので、例えば電圧が一定の場合、送信回路３４ａが有する出力用のトランジスタ（図示しない）には数十アンペアの電流を供給する必要がある。そこで、瞬間的に、大電流を送信回路３４ａに供給するためにコンデンサ３２ａが設けられている。
【０００８】
スイッチング電源回路３６は、船内電源の電圧を、第１送信部１６ａおよび第ｎ送信部１６ｎ向けの安定した電圧に変換する。スイッチング電源回路３６の出力は、第１定電流回路３８ａに入力され、逆流防止用のダイオード４０ａを介してコンデンサ３２ａに供給される。第ｎ送信部１６ｎは、上述の第１送信部１６ａと同様の内部構成を有する。
【０００９】
【発明が解決しようとする課題】
図３は、第１送信部１６ａおよび第ｎ送信部１６ｎに対して電力を供給する場合の、それぞれの送信部に流入する充電電流と、船内電源から電源部３０に流入する入力電流の関係を示す図である。図２で説明したコンデンサ３２ａに電荷が蓄積されていない状態で電源から電力を供給すると、コンデンサ３２ａに充電電流が流入する。流入時間は短いが、電源投入時における船内電源から電源部３０への入力電流は突入電流の様相をもち、定常状態より相当大きくなる。送信部が複数になると、入力電流はそれぞれの送信部に流入する充電電流の合計になるのでそのピーク値はきわめて大きくなる。
【００１０】
例えば、第１送信部１６ａに供給する電圧が１８０Ｖ、そのときの定電圧電流が２００ｍＡ、電源部３０の効率を７０％、船内電源の電圧を標準１２Ｖから不安定要素を加味した１０％減の１０．８Ｖとすると、入力電流は、１８０×０．２／１０．８／０．７＝４．７６Ａとなる。第１送信部１６ａと第ｎ送信部１６ｎの充電電流が等しい場合、４．７６×２≒９．５Ａの入力電流が船内電源から電源部３０に流入する。
【００１１】
一方、過電流による機器の破損、その他の事故を防止するヒューズの溶断電流値を、入力電流に合わせて設定する必要がある。入力電流は非常に大きく、かつヒューズが実際に溶断する電流値のばらつきは一般に大きいため定格値の大きなヒューズを採用するほかなく、装置の故障等による過電流を検出できない可能性が生じる。
【００１２】
本発明者はそうした点に着目して本発明をなしたものであり、その目的は、電源投入時に発生する入力電流の電流量を制御する技術を提供することにある。また、その副次的な効果として、ヒューズの定格値の最適化を図ることにある。さらには、船内電源にかかる負荷を平滑化することにある。
【００１３】
【課題を解決するための手段】
本発明のある態様は、魚群探知機である。この装置は、探知信号を送信し、反射信号を受信する複数の送受信部と、前記複数の送受信部に電力を供給する電源部と、前記複数の送受信部に対する電力供給開始タイミングに時間差が生じるよう前記電源部を制御する制御部とを備える。「探知信号」は、例えば、超音波などの音波であり、その周波数は探知対象物に応じて任意である。「電力供給開始タイミング」は、送受信部を動作させるための電力の供給を開始するタイミングである。
【００１４】
前記制御部は、前記複数の送受信部のうち、ある送受信部への充電電流が、電力供給開始時の過大な状態から定常的な状態に遷移した後、別の送受信部へ電力の供給を開始するよう前記電源部を制御してもよい。「充電電流」は、電源部から送受信部に流れる電流であり、一般に、送受信部におけるコンデンサの充電のために電源投入直後に流れる電流である。
【００１５】
前記制御部は、前記複数の送受信部のうち、ある送受信部における前記電力供給開始タイミングからの経過時間を計測し、その経過時間が所定の時間に到達したときに、別の送受信部へ電力の供給を開始するよう前記電源部を制御してもよい。
【００１６】
なお、以上の構成要素の任意の組合せ、本発明の表現を装置、方法、システム、コンピュータプログラムの間で変換したものもまた、本発明の態様として有効である。
【００１７】
【発明の実施の形態】
図４は、実施の形態に係る魚群探知機１００の構成図である。この魚群探知機１００は、送受信部１８ａ、１８ｂを有する。本図において図１を用いて説明した機能ブロックと同一の符号を付した構成は、その機能および構成が図１の機能ブロックと同一である。充電制御処理部１０４は、第１送信部１６ａおよび第２送信部１６ｂに対する電力供給を指示する充電制御信号１１０を充電制御回路１０８に出力する。充電制御信号１１０は、パルス信号であり、このパルスが出力されるたびに充電制御回路１０８は、次の送信部への電力供給を開始する。
【００１８】
充電制御処理部１０４は、一方の送信部の充電を指示する充電制御信号１１０を出力した後、充電に必要な時間（以下、充電時間という）に合わせてタイマーを設定する。そして、その充電時間が経過したときに、他方の送信部の充電を指示する充電制御信号１１０を出力する。充電時間は、送信部毎に予め設定されてもよいし、送信部に電力を供給する定電流回路の駆動能力やコンデンサ容量に基づいて算出され、動的に設定されてもよい。また、複数の送信部に共通の充電時間が設定されてもよい。充電制御回路１０８は、充電制御信号１１０により指定された送信部に電力の供給を開始する。これにより、複数の送信部に対する電力の投入に時間差を設けることができ、入力電流のピーク値を大幅に下げることができる。
【００１９】
図５は、図４の電源部１０６、第１送信部１６ａ、および第２送信部１６ｂの内部構成図である。本図において図２を用いて説明した機能ブロックと同一の符号を付した構成は、その機能および構成が図２の機能ブロックと同一である。充電制御回路１０８は、充電制御信号１１０に基づいて、第１定電流回路３８ａおよび第２定電流回路３８ｂに対して、後段の第１送信部１６ａならびに第２送信部１６ｂへ電力の供給を開始させる。本実施の形態では、充電制御回路１０８は、第１定電流回路３８ａに対して電力の供給を指示し、所定の充電時間が経過した後、第２定電流回路３８ｂに対して電力の供給を指示する。
【００２０】
図６は、図４の魚群探知機１００における充電制御処理のフローチャートである。まず、魚群探知機１００に船内電源から電力が供給されて処理を開始する。処理部２０は、メモリチェック、プログラムの実行などの初期化処理を行なう（Ｓ１２）。その後、充電制御処理部１０４は、第１送信部１６ａの充電を許可する充電制御信号１１０を充電制御回路１０８に出力し（Ｓ１４）、充電時間を設定しタイマーを起動する（Ｓ１６）。Ｓ１４で充電制御信号１１０を受け付けた充電制御回路１０８は、第１定電流回路３８ａに第１送信部１６ａへの電流の供給を開始させる。
【００２１】
充電制御処理部１０４は、Ｓ１６で設定した充電時間が経過するまで待機する（Ｓ１８のＮ）。充電時間が経過すると（Ｓ１８のＹ）、充電制御処理部１０４は、第２送信部１６ｂの充電を許可する充電制御信号１１０を充電制御回路１０８に出力し（Ｓ２０）、充電時間を設定しタイマーを起動する（Ｓ２２）。Ｓ２０で充電制御信号１１０を受け付けた充電制御回路１０８は、第２定電流回路３８ｂに第２送信部１６ｂへの電流の供給を開始させる。充電制御処理部１０４は、Ｓ２２で設定した充電時間が経過するまで待機する（Ｓ２４のＮ）。充電時間が経過すると（Ｓ２４のＹ）、処理部１０２は探知処理を開始する。
【００２２】
図７は、第１送信部１６ａ、第２送信部１６ｂの充電を開始するタイミング、充電電流、および入力電流を示す図である。充電制御処理部１０４は、魚群探知機１００の初期化が終了した後、第１送信部１６ａに対する充電制御信号１１０を出力する。第１送信部１６ａの充電が完了するまで、第１送信部１６ａに充電電流が流入する。この間、充電電流と同等の入力電流が船内電源から電源部３０に流入する。
【００２３】
第１送信部１６ａの充電が完了し、電流量が定常的な状態になった後、充電制御処理部１０４は、第２送信部１６ｂに対する充電制御信号１１０を出力する。これにより第２送信部１６ｂに充電電流が流入する。この間、充電電流と同等の入力電流が船内電源から電源部３０に流入する。このように、同時に複数の送信部に過大な充電電流が流れないように制御する。入力電流を抑えることができるので、ヒューズの溶断電流の定格値を低く設定でき、装置の故障などによる過電流の検出が容易になる。また、船内電源にかかる瞬間的な負荷のピーク値を下げることができ、一般に電源に好ましい使い方となる。
【００２４】
以上、本発明を実施の形態をもとに説明した。実施の形態は例示であり、それらの各構成要素や各処理プロセスの組合せにいろいろな変形例が可能なこと、またそうした変形例も本発明の範囲にあることは当業者に理解されるところである。
【００２５】
こうした変形例として、充電制御処理部１０４に関するものがある。充電制御処理部１０４は、タイマーを利用して充電制御信号１１０を出力することとしたが、タイマーはＣＲ時定数回路等他の方法で代替してもよい。
【００２６】
他の変形例として、充電制御信号１１０はパルス信号であることとしたが、シリアル通信やパラレル通信を利用して明示的に送信部を指定する信号であってもよい。これにより、ソフト的な対応ができ柔軟性が向上する。
【００２７】
【発明の効果】
本発明によれば、複数の送信部を有する場合に、入力電流の電流量を制御できる。
【図面の簡単な説明】
【図１】従来の魚群探知機の構成図である。
【図２】図１の電源部および送信部の内部構成図である。
【図３】図１の送信部に流入する充電電流および電源部に流入する入力電流の時間経過にともなう変化を示す図である。
【図４】実施の形態に係る魚群探知機の構成図である。
【図５】図４の電源部および送信部の内部構成図である。
【図６】図４の魚群探知機における充電制御処理のフローチャートである。
【図７】図４の魚群探知機における、充電制御信号を出力するタイミング、送信部に流入する充電電流および電源部に流入する入力電流の時間経過にともなう変化を示す図である。
【符号の説明】
１２トランスジューサ、１８送受信部、３２コンデンサ、１０２処理部、１０４充電制御処理部、１０６電源部、１０８充電制御回路。

Claims

探知信号を送信し、反射信号を受信する、それぞれ異なる周波数を射出および受波する複数の送受信部と、
前記複数の送受信部に電力を供給する電源部と、
前記複数の送受信部に対する電力供給開始タイミングに時間差が生じるよう前記電源部を制御する制御部と、
を備え、前記制御部は、前記複数の送受信部のうち、第１の送受信部における前記電力供給開始タイミングからの経過時間を計測し、その経過時間が前記第１の送受信部に対して予め設定された所定の時間に到達したときに、前記第１の送受信部とは異なる第２の送受信部へ電力の供給を開始するよう前記電源部を制御することを特徴とする魚群探知機。