JP4173456B2 - Metal object detection device - Google Patents
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Description
本発明は金属物体検知装置に関し、例えば、車輌検知装置に適用し得るものである。 The present invention relates to a metal object detection device, and can be applied to, for example, a vehicle detection device.
例えば、無人駐車場システムにおいては、車輌検知装置が駐車エリア内に車輌が存在するか否かを検知し、車輌検知装置が車輌の存在を検知したときから、前輪及び後輪間に邪魔板(フラップ板)を起立、ロックさせて無断の立ち去りを邪魔したり、駐車時間の計時を開始したりなどする。 For example, in an unmanned parking system, a vehicle detection device detects whether or not a vehicle is present in a parking area, and when the vehicle detection device detects the presence of a vehicle, a baffle plate (between a front wheel and a rear wheel ( Stand up and lock the flap plate) to prevent unauthorized leaving or start counting the parking time.
車輌検知装置は、駐車エリア内にループコイル(例えば、縦横1m×1.5mの矩形:縦方向が車輌の長手方向)を埋設し、このループコイルに通電した際のインダクタンスが車輌(金属物体)の存在有無により異なることを利用して、駐車エリア内に、車輌が存在するか否かを検知する。従来の車輌検知装置は、ループコイルでの微小信号を、同調回路、増幅回路、フィルタ回路などといったアナログ系の回路によって検出していた。 The vehicle detection device embeds a loop coil (for example, a 1 m × 1.5 m rectangle: the vertical direction is the longitudinal direction of the vehicle) in the parking area, and the inductance when the loop coil is energized is the vehicle (metal object). It is detected whether there is a vehicle in the parking area by using the difference depending on whether or not the vehicle exists. In the conventional vehicle detection device, a minute signal in the loop coil is detected by an analog circuit such as a tuning circuit, an amplifier circuit, and a filter circuit.
しかしながら、従来の車輌検知装置においては、ループコイルでの微小信号をアナログ系の回路によって検出していたので、検出精度が低いものであった。 However, in the conventional vehicle detection device, since a minute signal in the loop coil is detected by an analog circuit, the detection accuracy is low.
例えば、駐車エリア内に車輌が存在していても、車輌は、軽自動車もあれば3000ccを越える車輌もあり、また、車高も様々である。そのため、車輌の種類を問わずに車輌の存在を検知できるために検出基準を多少緩めにしていた。そのような状況において、アナログ系回路特有の環境変動(温度による特性変化など)があったり、外来ノイズ等の影響を受けたりすると、車輌の有無の検出を誤ってしまうこともあり、検出精度が低くなっていた。車輌検知装置の設置時の調整で、このような誤検出を抑えようとしても、調整作業が煩雑であり、しかも、全ての誤検出を防止することができない。 For example, even if a vehicle exists in a parking area, the vehicle may be a mini vehicle or a vehicle exceeding 3000 cc, and the vehicle height may vary. For this reason, the detection criterion is somewhat relaxed in order to detect the presence of the vehicle regardless of the type of vehicle. Under such circumstances, if there are environmental fluctuations (characteristic changes due to temperature, etc.) that are unique to analog circuits, or if they are affected by external noise, the detection of the presence or absence of the vehicle may be erroneously detected, and the detection accuracy is It was low. Even if an attempt is made to suppress such erroneous detection by adjustment at the time of installation of the vehicle detection device, the adjustment work is complicated, and all the erroneous detections cannot be prevented.
また、従来の車輌検知装置においては、ループコイルの近傍に、車輌以外の金属物体があれば検出できなくなることもあり、そのため、ループコイルの設置位置が限定されたり、また、車輌検知装置自体を適用できないことも生じていた。 Further, in the conventional vehicle detection device, if there is a metal object other than the vehicle in the vicinity of the loop coil, it may be impossible to detect, so that the installation position of the loop coil is limited, or the vehicle detection device itself is There were also cases where it was not applicable.
例えば、邪魔板及びその出没機構などがループコイル面の上方にあれば、誤検出する可能性があり、従来は、邪魔板及びその出没機構などを避ける位置にループコイルを設置していた。しかしながら、邪魔板及びその出没機構からのループコイルの位置ずれを大きくすると、車輌自体がループコイルの上方に停止されない恐れも高まる。また、寒冷地では、駐車エリアの路面内に雪や氷を解かすためのヒータ線などを埋設することもあるが、このような駐車エリアに対しては、上述したようなループコイルを用いた車輌検知装置自体を適用できない。 For example, if the baffle plate and its in / out mechanism are above the loop coil surface, there is a possibility of erroneous detection. Conventionally, the loop coil has been installed at a position avoiding the baffle plate and its in / out mechanism. However, if the positional deviation of the loop coil from the baffle plate and its retracting mechanism is increased, the possibility that the vehicle itself is not stopped above the loop coil is increased. Also, in cold regions, heater wires for thawing snow and ice may be embedded in the road surface of the parking area, but the loop coil as described above was used for such a parking area. The vehicle detection device itself cannot be applied.
さらに、ループコイルは、車輌(金属物体)の接近などによるインダクタンスの変化を検出するものであるが、構造がコイルであるために、コイルを取り巻く周辺に電流が流れたり共振周波数の電磁波を受けたりすると、起電力が発生し、その起電力が計測値に影響を与え、純粋なインダクタンスの変化を計測する上で障害になることもあった。 Furthermore, the loop coil detects a change in inductance due to the approach of a vehicle (metal object). However, since the structure is a coil, a current flows around the coil or an electromagnetic wave having a resonance frequency is received. Then, an electromotive force is generated, and the electromotive force has an influence on the measured value, which sometimes hinders measurement of a pure inductance change.
以上のような課題は、車輌だけでなく、ループコイルを利用して他の金属物体を検知する装置でも同様に生じているものである。 The problems as described above are caused not only in vehicles but also in devices that detect other metal objects using a loop coil.
そのため、金属物体の存在を高精度に検出できる、しかも、ループコイルの設置位置の自由度を高くできる金属物体検知装置が望まれている。 Therefore, there is a demand for a metal object detection device that can detect the presence of a metal object with high accuracy and can increase the degree of freedom of the installation position of the loop coil.
かかる課題を解決するため、本発明の金属物体検知装置は、ループコイルと、上記ループコイルにパルス電圧を印加するパルス印加手段と、上記ループコイルにパルス電圧を印加したときから、上記ループコイルの端子間の電圧が閾値をよぎるまでの時間データを得る計測手段と、上記時間データの系列に基づいて、上記ループコイルの近傍に存在する金属物体を認識する判定手段とを有し、上記パルス印加手段は、上記ループコイルに対するパルス電圧の印加方向を印加毎に切り替え、上記判定手段は、連続する偶数でなる所定回数の時間データを加算して得られた更新後の時間データの系列に基づいて、上記ループコイルの近傍に金属物体が存在することを認識することを特徴とする。 In order to solve such a problem, the metal object detection device of the present invention includes a loop coil, a pulse applying unit that applies a pulse voltage to the loop coil, and a pulse voltage applied to the loop coil from the time when the pulse voltage is applied to the loop coil. measuring means voltage between terminals obtain time data until crosses the threshold, based on the sequence of the time data, have a recognizing decision means a metal object present in the vicinity of the loop coil, the pulse application The means switches the application direction of the pulse voltage to the loop coil for each application, and the determination means is based on a series of updated time data obtained by adding a predetermined number of time data consisting of consecutive even numbers. , Recognizing the presence of a metal object in the vicinity of the loop coil .
ループコイルは金属物体の近接状況などでインダクタンスが変化する、ここで、ループコイルにパルス電圧を印加すると、ループコイルの端子間電圧はそのときのインダクタンスに応じた応答曲線で変化し、閾値をよぎる時間はそのときのインダクタンスに応じたものとなる。すなわち、時間データの系列に基づいて、金属物体の検知が可能となっている。 The inductance of a loop coil changes depending on the proximity of a metal object. Here, when a pulse voltage is applied to the loop coil, the terminal voltage of the loop coil changes with a response curve corresponding to the inductance at that time, crossing the threshold value. The time depends on the inductance at that time. That is, the metal object can be detected based on the time data series.
本発明の金属物体検知装置によれば、ループコイルにパルス電圧を印加した際のループコイルの端子間電圧の変化を時間データとして計測し、これに基づいて、金属物体の検知するので、多くの部分でデジタル回路を適用でき、検知精度を向上させることができる。検知精度を向上させることができるので、ループコイルの設置位置の自由度も高めることができる。 According to the metal object detection device of the present invention, the change in the voltage between the terminals of the loop coil when the pulse voltage is applied to the loop coil is measured as time data, and based on this, the metal object is detected. A digital circuit can be applied to the part, and the detection accuracy can be improved. Since detection accuracy can be improved, the freedom degree of the installation position of a loop coil can also be raised.
(A)第1の実施形態
以下、本発明による金属物体検知装置を車輌検知装置に適用した第1の実施形態を図面を参照しながら詳述する。
(A) First Embodiment Hereinafter, a first embodiment in which a metal object detection device according to the present invention is applied to a vehicle detection device will be described in detail with reference to the drawings.
図1は、第1の実施形態の車輌検知装置が適用された駐車システムの各部構成要素の配置位置の概略を示す説明図であり、地中に埋設されている要素もそのまま描いている。 FIG. 1 is an explanatory view showing an outline of the arrangement positions of the components of the parking system to which the vehicle detection device of the first embodiment is applied, and the elements embedded in the ground are drawn as they are.
図1において、白線などでなる標識ラインによって1個の駐車エリア1が規定されており、駐車エリア1の奥側には一対のタイヤ止め2、2が設けられている。駐車エリア1の左右中央部の一方の外部には、エリア処理ユニット4が設けられている。エリア処理ユニット4は、例えば、下方においては、邪魔板(フラップ板)5を起立、ロックさせたり倒したりするフラットユニット部分を有し、上方においては、駐車料金などを取り込んだりする精算ユニット部分を有する。邪魔板5の一方の端部は、上述したように、エリア処理ユニット4(フラットユニット部分)に収容され、邪魔板5の他方の端部は邪魔板受け部6に収容され、両端部を回動中心として回動し、起立したり倒れたりし得るようになされている。
In FIG. 1, one parking area 1 is defined by a marking line made of a white line or the like, and a pair of
また、一対のタイヤ止め2、2より前方の駐車エリア1の部分のほぼ中央の地中には、例えば、縦横1m×1.5mの矩形状に巻回されているループコイル3が埋設されている。なお、ループコイル3は、例えば、下層のセメント層と上層のセメント層とによってサンドイッチされて埋設されている。ループコイル3の端部は、エリア処理ユニット4内に入り込んでいる。ループコイル3の微小信号に基づく、検知処理ユニット(図2の符号10参照)は、エリア処理ユニット4内部に設けられ、又は、信号線や電源ケーブルなどを通しているパイプ7を介して接続されている監視センタ装置などに設けられている。
In addition, a loop coil 3 wound in a rectangular shape of 1 m × 1.5 m in length and width, for example, is embedded in the ground in the center of the portion of the parking area 1 ahead of the pair of
図2は、ループコイル3と共に、車輌検知装置を構成している検知処理ユニット10の詳細構成を示すブロック図である。
FIG. 2 is a block diagram showing a detailed configuration of the
図2において、検知処理ユニッ10は、水晶発振子11、分周回路12、パルス出力回路13、コイルドライブ回路14、コンパレータ回路15、ラッチ回路16、割り込み発生回路17、直列抵抗18及びマイクロコントローラ19を有している。なお、符号13aは、パルス出力回路13の出力段のトランジスタ(例えばFET)を表している。また、マイクロコントローラ19は、他の構成要素から離れた位置に設けられていても良い。
In FIG. 2, the
この第1の実施形態の場合、実際上の構造として、水晶発振子11、コイルドライブ回路14、コンパレータ回路15及びマイクロコントローラ19を除く、他の構成要素を1個のプログラマブルロジックアレイ上に組み込んで実現することができる。
In the case of the first embodiment, as a practical structure, other components excluding the
水晶発振子11は、例えば、50MHzのパルスを高安定に発振するものである。分周回路12として、例えば、16ビットの同期カウンタ回路を用いており、分周回路12は、水晶発振子11からの出力パルスを分周し、約1.3ms周期のパルスをパルス出力回路13に供給する。パルス出力回路13に供給されたパルスは、パルス出力回路13のトランジスタ13aによりスイッチングされ、直列抵抗18を介して、コイルドライブ回路14に入力されて、ループコイル3(図1参照)にパルス電圧として印加される。
The
ここで、ループコイル3の端子間電圧の変化を計測すると、ループコイル3に電圧が印加された時点ではループコイル3のインダクタンスの働きで、すぐにはループコイル3に電流が流れず、その結果として、印加した電圧がそのまま観測されるが、やがて次第に電流が流れ始め、最終的には、ループコイル3に対して直列に挿入された抵抗18とループコイル3自身の直流抵抗値(厳密にはトランジスタ13aのオン抵抗値も含む)で分圧された電圧に近づく。このとき、ループコイル3自身の直流抵抗値が直列に挿入された抵抗18の抵抗値に比して十分に小さければ、ほぼ0V近辺まで下がることになる。この電圧の変化の過程は、ループコイル3のインダクタンスによって決定される。
Here, when the change in the voltage between the terminals of the loop coil 3 is measured, when the voltage is applied to the loop coil 3, the current of the loop coil 3 does not immediately flow due to the action of the inductance of the loop coil 3, and as a result As a result, the applied voltage is observed as it is, but the current gradually begins to flow, and finally, the
そこで、コンパレータ回路15を用いてこの電圧の変化を所定の閾値と比較し、閾値をよぎったときのコンパレータ回路15の出力で、分周回路12のカウント数をラッチ回路16にラッチすると共に、割り込み発生回路17から割り込み信号をマイクロコントローラ19に出力する。
Therefore, the change in the voltage is compared with a predetermined threshold value using the
ここで、ラッチされたカウント数は、ループコイル3にパルスを印加してからループコイル3の端子間電圧が所定の閾値に到達するまでの時間となる。この時間は、ループコイル3のインダクタンスによって決定されるものであるから、この値の変化を読み取れば、インダクタンスの変化、すなわち、車輌の出入りの変化を得ることができる。この際のマイクロコントローラ19の処理としては、例えば、後述する第2の実施形態の処理を適用することができる。
Here, the latched count number is the time from when a pulse is applied to the loop coil 3 until the voltage between the terminals of the loop coil 3 reaches a predetermined threshold. Since this time is determined by the inductance of the loop coil 3, by reading the change in this value, it is possible to obtain the change in inductance, that is, the change in and out of the vehicle. As the processing of the
第1の実施形態の車輌検知装置によれば、以下のような効果を奏することができる。 According to the vehicle detection device of the first embodiment, the following effects can be obtained.
第1の実施形態の車輌検知装置は、殆どの部分がデジタル回路で構成されており、アナログ増幅回路や同調回路を含んでいないため、安定度の高い水晶振動子を用いることにより、外来ノイズや温度等の環境変化による変動(以下、ドリフトと呼ぶ)の影響の受け難い安定した動作が得られる。 The vehicle detection device according to the first embodiment is mostly composed of a digital circuit and does not include an analog amplifier circuit or a tuning circuit. It is possible to obtain a stable operation that is not easily affected by fluctuations due to environmental changes such as temperature (hereinafter referred to as drift).
また、ほとんどの部分をデジタル回路で構成しているため、調整すべき箇所もなく、又は、少なく(例えば、コンパレータ回路15の閾値調整)、シンプルな回路構成とすることができる。上述したように、わずかな回路を除けば、ほぼ1個の集積回路(プログラマブルロジックアレイ)で当該検知装置の主要部分を実現することができる。 Further, since most of the parts are constituted by digital circuits, there is no part to be adjusted or few (for example, threshold adjustment of the comparator circuit 15), and a simple circuit configuration can be achieved. As described above, the main part of the detection device can be realized by almost one integrated circuit (programmable logic array) except for a few circuits.
なお、分周回路は、分周という機能だけでなく、パルス印加時点から、ループコイル電圧が閾値を下回るようになるまでの時間(カウント数)の計測機能にも利用しており(これら機能の実現構成を別個の回路で構築したものも本発明の実施形態である)、この点からも、装置をシンプルな回路構成で実現しているということができる。 Note that the divider circuit is used not only for the function of dividing, but also for the function of measuring the time (count number) from when the pulse is applied until the loop coil voltage falls below the threshold (the number of these functions). An embodiment in which the realization configuration is constructed with a separate circuit is also an embodiment of the present invention). From this point, it can be said that the apparatus is realized with a simple circuit configuration.
(B)第2の実施形態
次に、本発明による金属物体検知装置を車輌検知装置に適用した第2の実施形態を図面を参照しながら詳述する。
(B) Second Embodiment Next, a second embodiment in which the metal object detection device according to the present invention is applied to a vehicle detection device will be described in detail with reference to the drawings.
第2の実施形態の車輌検知装置においても、そのループコイル3は、例えば、第1の実施形態に係る図1に示すように設置される。 Also in the vehicle detection device of the second embodiment, the loop coil 3 is installed, for example, as shown in FIG. 1 according to the first embodiment.
図3は、ループコイル3と共に、第2の実施形態の車輌検知装置を構成している検知処理ユニット10Bの詳細構成を示すブロック図であり、第1の実施形態に係る上述した図2との同一、対応部分には同一、対応符号を付して示している。 FIG. 3 is a block diagram showing a detailed configuration of the detection processing unit 10B that constitutes the vehicle detection device of the second embodiment together with the loop coil 3, and is related to FIG. 2 described above according to the first embodiment. The same and corresponding parts are indicated by the same and corresponding reference numerals.
第2の実施形態の検知処理ユニット10Bの場合、ループコイル3にパルス電圧を印加させるコイルドライブ回路として、ループコイル3への印加方向を切り換えることができるブリッジコイルドライブ回路14Bを適用している。また、ブリッジコイルドライブ回路14Bに対し、ループコイル3への印加方向を指示するブリッジ制御信号発生回路20が設けられている。
In the case of the detection processing unit 10B of the second embodiment, a bridge coil drive circuit 14B that can switch the application direction to the loop coil 3 is applied as a coil drive circuit that applies a pulse voltage to the loop coil 3. In addition, a bridge control
なお、ブリッジ制御信号発生回路20は、分周回路12、パルス出力回路13、ラッチ回路16、割り込み発生回路17及び直列抵抗18と共に、1個の集積回路(プログラマブルロジックアレイ)の中に組み込まれていることが好ましい。
The bridge control
第2の実施形態でも、ラッチ回路16がデータをラッチし、割り込み発生回路17がマイクロコントローラ19に対して割り込み信号を出力する、1回の基本的な計測動作は、第1の実施形態と同様である。
Also in the second embodiment, one basic measurement operation in which the
しかしながら、第2の実施形態の場合、計測動作毎に、ループコイル3へのパルス電圧の印加方向を切り換えるようになされている。 However, in the case of the second embodiment, the application direction of the pulse voltage to the loop coil 3 is switched for each measurement operation.
分周回路12として設けられているカウンタの最終段(最上位)の値は、ブリッジ制御信号発生回路20に与えられる。ブリッジ制御信号発生回路20は、例えば、1個のT型フリップフロップ回路でできており、分周回路12の最終段(最上位)の値がカウントアップで変化したときに、論理極性を反転させたブリッジ制御信号をブリッジコイルドライブ回路14Bに出力する。
The value of the last stage (most significant) of the counter provided as the
ブリッジコイルドライブ回路14Bは、ループコイル3の端子の極性を入れ替えてドライブするためのトランジスタブリッジ(FETブリッジ)を有し、ブリッジ制御信号によって各トランジスタのゲートを制御し、ループコイル3の端子接続を反転させる。 The bridge coil drive circuit 14B has a transistor bridge (FET bridge) for driving by switching the polarity of the terminal of the loop coil 3, controls the gate of each transistor by a bridge control signal, and connects the terminal of the loop coil 3 Invert.
ループコイル3の端子接続を反転させる理由は、以下の通りである。ループコイル3を地中に埋設した場合、地中の複雑な電位差の変化に伴い、ループコイル3を取り巻く周辺に電流が流れると、ループコイル3には起電力が生じる。また、ループコイル3が共振する周波数の電磁波を受けたときにも同様に起電力が生じる。これらの起電力は、インダクタンスの変化のみを捉えようとする場合の障害となる。この起電力が発生し、その電流の方向(極性)は、ループコイルの端子接続を逆にすれば逆の極性となる。上述したように、計測値を得る毎にループコイルの端子の極性を入れ替えて計測し、計測値を合成(例えば加算)すれば、これらの起電力は打ち消すことができる。 The reason why the terminal connection of the loop coil 3 is reversed is as follows. When the loop coil 3 is embedded in the ground, an electromotive force is generated in the loop coil 3 when a current flows around the loop coil 3 due to a complicated change in the potential difference in the ground. Similarly, an electromotive force is generated when receiving an electromagnetic wave having a frequency at which the loop coil 3 resonates. These electromotive forces are an obstacle when trying to capture only changes in inductance. This electromotive force is generated, and the direction (polarity) of the current is reversed if the terminal connection of the loop coil is reversed. As described above, each time a measured value is obtained, the polarity of the terminal of the loop coil is switched and measured, and the measured values are combined (for example, added), these electromotive forces can be canceled.
マイクロコントローラ19は、例えば、4回の計測動作で得られた計測値(ラッチデータ)、すなわち、ループコイル3への正接続時のデータと逆接続時のデータのそれぞれ2個ずつを加算して、1個の計測値とする。
The
マイクロコントローラ19は、ループコイル3に発生する不要な起電力が打ち消された計測値系列に対して、以下のようなアルゴリズムの前処理を行い、車輌の有無に関わる信号変化だけを反映させた信号に変換する。
The
第1段階は、浅いデジタルフィルタ処理を行い、極端に高い周波数成分を取り除く。今、連続的に計測されるデータ(計測値)列のn番目のデータをDn、n番目の計算結果をXn、フィルタ係数をkとしたとき、第1段階のフィルタ処理は、(1)式で表すことができる。 The first stage performs shallow digital filtering to remove extremely high frequency components. Now, assuming that the n-th data in the continuously measured data (measurement value) column is D n , the n-th calculation result is X n , and the filter coefficient is k, the first-stage filter processing is (1 ) Expression.
Xn={Xn−1×(k−1)+Dn}/k …(1)
第2段階では、このようにして得られた結果Xnについて微分処理を行う。例えば、(2)式に示すような擬似的な微分を行う。得られた値Ynは、計測データの変化の度合いを表しており、外来ノイズの影響を受けている場合には、この値は大きくなる。
X n = {X n-1 × (k-1) + D n} / k ... (1)
In the second stage, differentiation is performed on the result Xn obtained in this way. For example, pseudo differentiation as shown in the equation (2) is performed. The obtained value Y n represents the degree of change in the measurement data, and this value increases when affected by external noise.
Yn=|Xn−Xn−1| …(2)
第3段階では、外来ノイズの影響を受けたと考えられる計測値を、本来の値の予測値に置き換える。ほとんどの外来ノイズでは、車輌の有無信号の変化に比べて、第2段階で得られた値Ynは極端に大きくなる。この値Ynが一定の設定値より大きかった計測値は外来ノイズであると判断し、n番目の計測値DnをXn−1に置き換える。
Y n = | X n -X n -1 | ... (2)
In the third stage, a measured value that is considered to be affected by external noise is replaced with a predicted value of the original value. For most external noises, the value Y n obtained in the second stage is extremely large compared to the change in the vehicle presence / absence signal. A measurement value in which the value Y n is larger than a certain set value is determined to be external noise, and the n-th measurement value D n is replaced with X n−1 .
第4段階では、外来ノイズの判定により適宜予測値に置き換えられた計測データを基にして、改めてフィルタ処理をする。適宜予測値に置き換えられたデータ(計測値)列のn番目のデータをDn、n番目の計算結果をZn、フィルタ係数をpとしたとき、第4段階のフィルタ処理は、(3)式で表すことができる。ここで、pの値は第1段階で用いたkの値より大きく設定している。例えば、kとして5〜25の範囲の値(例えば10)を適用し、pとして20〜80の範囲の値(例えば50)を適用する。 In the fourth stage, the filtering process is performed again based on the measurement data appropriately replaced with the predicted value by the determination of the external noise. When the n-th data in the data (measurement value) column appropriately replaced with the predicted value is D n , the n-th calculation result is Z n , and the filter coefficient is p, the fourth-stage filtering process is (3) It can be expressed by a formula. Here, the value of p is set larger than the value of k used in the first stage. For example, a value in the range of 5 to 25 (for example, 10) is applied as k, and a value in the range of 20 to 80 (for example, 50) is applied as p.
Zn={Zn−1×(p−1)+Dn}/p …(3)
図5〜図8は、このアルゴリズムの前処理により(k=10、p=50)、ほぼ完全に外来ノイズが取り除かれていく過程を、実測結果の例で示すものであり、車輌が存在しない場合の例である。図5は、外来ノイズを含んだ原始計測データを示し、図6は、第1段階のフィルタ処理後のデータを示し、図7は、第2段階の微分処理後のデータを示し、図8は、前処理後のデータを示している。
Z n = {Z n-1 × (p-1) + D n} / p ... (3)
FIGS. 5 to 8 show the process of removing the external noise almost completely by the pre-processing of this algorithm (k = 10, p = 50) with examples of actual measurement results, and there is no vehicle. This is an example. FIG. 5 shows the original measurement data including extraneous noise, FIG. 6 shows the data after the first stage filtering, FIG. 7 shows the data after the second stage differentiation, and FIG. The data after pre-processing is shown.
また、図9は、実際に車輌が駐車する過程の原始計測データを示し、図10は、図9のデータに対して、上述した前処理を施した後のデータを示している。 Further, FIG. 9 shows the original measurement data in the process of actually parking the vehicle, and FIG. 10 shows the data after performing the above-described preprocessing on the data of FIG.
図5〜図10を用いて示した2例から、外来ノイズがほぼ完全に取り除かれているのに対し、車輌の有無の変化は、前処理の影響を殆ど受けずに計測できることが確認できる。 From the two examples shown in FIGS. 5 to 10, it can be confirmed that the external noise is almost completely removed, but the change in the presence or absence of the vehicle can be measured with almost no influence of the preprocessing.
マイクロコントローラ19は、前処理後の値を用いて、変化量対経過時間(一定の時間に変化した量)を計算する。変化量対経過時間の値は、温度等の環境変化によるドリフトの場合には、車輌有無の変化に比べて極めて小さな値であることが分かっているから、この値がある設定値より小さければドリフトと判断する。また、ドリフトと判断した際には、判断の基準を追従させる。なお、このようなドリフトの判断方法は、能動素子を利用した各種の回路装置に利用されている既存の判断方法と同様である。
The
第2の実施形態によっても、パルス電圧印加に対する応答時間を利用してループコイルのインダクタンスに相関する計測値を得ることによる効果は、第1の実施形態と同様である。第2の実施形態によれば、さらに、以下の効果を奏することができる。 Also according to the second embodiment, the effect obtained by obtaining the measurement value correlated with the inductance of the loop coil by using the response time with respect to the pulse voltage application is the same as that of the first embodiment. According to the second embodiment, the following effects can be further achieved.
第2の実施形態によれば、ループコイル3を取り巻く周辺に電流が流れたり共振する周波数の電磁波を受けたりして起電力が発生しても、ループコイル3へのパルス電圧の印加構成を極性を交互に切り替えて接続し、計測した信号を加算して処理するようにしたので、起電力の影響を打ち消した計測結果を得ることができる。 According to the second embodiment, even if an electromotive force is generated when an electric current flows around the loop coil 3 or an electromagnetic wave having a resonating frequency is generated, the pulse voltage is applied to the loop coil 3 with a polarity. Are alternately switched and connected, and the measured signals are added and processed, so that a measurement result that cancels the influence of the electromotive force can be obtained.
また、第2の実施形態によれば、上述した4段階の処理により、急激な信号の変化である外来ノイズの影響を計測値系列から排除することができる。さらに、非常にゆっくりとした変化の温度等の環境変化による変動(ドリフト)も、変化量対経過時間(一定の時間に変化した量)に基づいて判断しているので、この点からも、車輌の有無判断精度を高くできる。 In addition, according to the second embodiment, the influence of external noise, which is a sudden signal change, can be eliminated from the measurement value series by the above-described four-stage processing. Furthermore, since the fluctuation (drift) due to environmental changes such as temperature changes very slowly is also determined based on the amount of change vs. elapsed time (amount changed in a certain amount of time). The presence / absence judgment accuracy can be increased.
さらに、第2の実施形態によれば、上述のように高精度の判定を可能としたので、例えば、図1に示すようなループコイル3の上方に邪魔板5などが位置していても車輌の有無を検出できる。言い換えると、ループコイル3の設置位置などの自由度を従来より高めることができる。
Furthermore, according to the second embodiment, since the determination with high accuracy is possible as described above, for example, even if the
さらにまた、第2の実施形態によれば、ループコイル3へのパルス電圧の印加方向を切り替えるための判断情報をも分周回路12が提供するようにしているので(分周回路とは無関係なカウンタを利用したものも他の実施形態となる)、この点で、回路構成をシンプルなものとすることができる。
Furthermore, according to the second embodiment, the
(C)他の実施形態
上記各実施形態においては、分周回路12に複数の機能を担当させるものを示したが、各機能別に別個の構成とするようにしても良い。また、1個のプログラマブルロジックアレイ(集積回路)に複数の構成要素を実現したものを示したが、複数の構成要素の実現方法はこれに限定されない。マイクロコントローラ19がソフトウェア的に実行する部分も、ハードウェアで構成するようにしても良い。
(C) Other Embodiments In the above-described embodiments, the
上記第2の実施形態においては、1個のループコイルからの極性を切り替えた計測値を加算することで、不要な起電力の影響を排除するものを示したが、ほぼ同一位置に偶数個のループコイルを設け、それらループコイルへの印加方向を逆にし、それらの各ループコイルからの計測値を加算することで、不要な起電力の影響を排除するようにしても良い。 In the second embodiment, the measurement value obtained by switching the polarity from one loop coil is added to eliminate the influence of unnecessary electromotive force. Loop coils may be provided, the application direction to the loop coils may be reversed, and the measured values from the respective loop coils may be added to eliminate the influence of unnecessary electromotive force.
また、上記第2の実施形態で説明した、外来ノイズを排除するための4段階の処理を実現する演算式は、その段階の機能を実行できるものであれば他の式を適用することができる。 In addition, as the arithmetic expression for realizing the four-stage processing for eliminating the external noise described in the second embodiment, other expressions can be applied as long as the function of the stage can be executed. .
さらに、建物内の駐車システムに適用されたような外部環境の変化が少ない場合などでは、ドリフト対策を省略するようにしても良い。 Furthermore, when there is little change in the external environment as applied to a parking system in a building, the countermeasure against drift may be omitted.
上記各実施形態では、車輌検知装置を駐車システムに適用したものを示したが、車輌検知装置を他の用途のシステムに適用しても良い。また、本発明の技術を、車輌検知装置以外の金属物体検知装置に適用しても良い。さらに、実施形態とは異なって、ループコイルを垂直方向に設けても良く、また、その形状も矩形に限定されない。 In the above embodiments, the vehicle detection device is applied to a parking system. However, the vehicle detection device may be applied to a system for other purposes. The technique of the present invention may be applied to a metal object detection device other than the vehicle detection device. Furthermore, unlike the embodiment, the loop coil may be provided in the vertical direction, and the shape thereof is not limited to a rectangle.
3…ループコイル、11…水晶発振子、12…分周回路、13…パルス出力回路、14…コイルドライブ回路、14B…ブリッジコイルドライブ回路、15…コンパレータ回路、16…ラッチ回路、17…割り込み発生回路、18…直列抵抗、19…マイクロコントローラ、20…ブリッジ制御信号発生回路。 DESCRIPTION OF SYMBOLS 3 ... Loop coil, 11 ... Crystal oscillator, 12 ... Frequency divider circuit, 13 ... Pulse output circuit, 14 ... Coil drive circuit, 14B ... Bridge coil drive circuit, 15 ... Comparator circuit, 16 ... Latch circuit, 17 ... Interrupt generation Circuit, 18 ... Series resistance, 19 ... Microcontroller, 20 ... Bridge control signal generation circuit.
Claims (4)
上記ループコイルにパルス電圧を印加するパルス印加手段と、
上記ループコイルにパルス電圧を印加したときから、上記ループコイルの端子間の電圧が閾値をよぎるまでの時間データを得る計測手段と、
上記時間データの系列に基づいて、上記ループコイルの近傍に金属物体が存在することを認識する判定手段とを有し、
上記パルス印加手段は、上記ループコイルに対するパルス電圧の印加方向を印加毎に切り替え、
上記判定手段は、連続する偶数でなる所定回数の時間データを加算して得られた更新後の時間データの系列に基づいて、上記ループコイルの近傍に金属物体が存在することを認識する
ことを特徴とする金属物体検知装置。 A loop coil;
Pulse applying means for applying a pulse voltage to the loop coil;
Measuring means for obtaining time data from when a pulse voltage is applied to the loop coil until the voltage between the terminals of the loop coil crosses a threshold;
Based on the sequence of the time data, have a recognizing determining means that there is a metal object to the vicinity of the loop coil,
The pulse applying means switches the application direction of the pulse voltage to the loop coil for each application,
The determination means recognizes that a metal object is present in the vicinity of the loop coil based on a series of updated time data obtained by adding a predetermined number of time data consisting of consecutive even numbers. A metal object detection device.
上記計測手段は、上記ループコイルの端子間の電圧が閾値をよぎったときの上記分周回路のカウント値を上記時間データにさせる
ことを特徴とする請求項1に記載の金属物体検知装置。 The pulse applying means includes an oscillator and a frequency dividing circuit having a counter configuration that divides a transmission signal from the oscillator to form a cycle of the pulse voltage.
The metal object detection device according to claim 1, wherein the measurement unit causes the time data to be a count value of the frequency dividing circuit when a voltage between terminals of the loop coil crosses a threshold value.
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