JP5054050B2 - Ultrasonic vibrator drive device and underwater detection device including the same - Google Patents

Ultrasonic vibrator drive device and underwater detection device including the same Download PDF

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  • Measurement Of Velocity Or Position Using Acoustic Or Ultrasonic Waves (AREA)

Description

本発明は、超音波を出力する超音波振動子の駆動装置に関し、この駆動装置を備えた魚群探知機や測深機等の水中探知装置に関する。   The present invention relates to a driving device for an ultrasonic transducer that outputs ultrasonic waves, and to an underwater detection device such as a fish finder or a sounding device equipped with the driving device.

超音波振動子を備えた水中探知装置は、2周波魚群探知機等のように、超音波の送信位置や送信周波数、指向角等を切り替えながら複数の超音波を出力することが要望される場合がある。このような要望に応えるため、水中探知装置は、例えば特許文献1に記載の超音波振動子の駆動装置を備えている。   When an underwater detector equipped with an ultrasonic transducer is desired to output a plurality of ultrasonic waves while switching the ultrasonic transmission position, transmission frequency, directivity angle, etc., such as a dual-frequency fish detector There is. In order to meet such a demand, the underwater detection device includes an ultrasonic transducer driving device described in Patent Document 1, for example.

具体的には、特許文献1の駆動装置は、複数種類の周波数のパルスを出力する送信回路と、送信回路から出力されるパルスが低圧側に印加されるトランスと、パルスの周波数に応じて共振する共振回路とを有し、共振回路を各超音波振動子に直列に接続し、共振回路および超音波振動子からなる複数の直列体をトランスの高圧側に並列に接続した構成にされている。   Specifically, the driving device disclosed in Patent Document 1 includes a transmission circuit that outputs pulses of a plurality of types of frequencies, a transformer to which pulses output from the transmission circuit are applied to the low-voltage side, and resonance according to the frequency of the pulses. The resonance circuit is connected in series to each ultrasonic transducer, and a plurality of series bodies composed of the resonance circuit and the ultrasonic transducer are connected in parallel to the high voltage side of the transformer. .

上記の構成によれば、パルスの周波数に応じてトランスの高圧側に接続される複数の超音波振動子を選択的に駆動すると共に、パルス幅を制御することによって、所望の超音波振動子を駆動することが可能になっている。これにより、例えば、2周波魚群探知機等の水中探知装置に搭載される超音波振動子の駆動装置として好適に用いることが可能になっている。   According to the above configuration, a plurality of ultrasonic transducers connected to the high voltage side of the transformer are selectively driven according to the frequency of the pulse, and a desired ultrasonic transducer is controlled by controlling the pulse width. It is possible to drive. Thereby, for example, it can be suitably used as a driving device for an ultrasonic transducer mounted on an underwater detection device such as a two-frequency fish finder.

しかしながら、上記従来の構成では、各超音波振動子のアイソレーションが確保されていないため、共振回路の周波数が近接や一致していると、所望の超音波振動子だけを駆動することができない。   However, in the above conventional configuration, since the isolation of each ultrasonic transducer is not ensured, only the desired ultrasonic transducer cannot be driven if the frequencies of the resonance circuits are close to or coincide with each other.

そこで、送信回路と各超音波振動子との間をFET(Field Effect Transistor)等のスイッチング素子を介して直列的に接続し、スイッチング素子の切り替えにより所望の超音波振動子だけを駆動する構成が考えられる。ところが、この場合には、水中探知装置が一般的に1000ボルト以上の高電圧で超音波振動子を駆動するため、高耐圧用の高価なスイッチング素子を用いることが必要となり、コストアップを招来する。   Therefore, the transmission circuit and each ultrasonic transducer are connected in series via a switching element such as an FET (Field Effect Transistor), and only the desired ultrasonic transducer is driven by switching the switching element. Conceivable. However, in this case, since the underwater detection device generally drives the ultrasonic transducer with a high voltage of 1000 volts or more, it is necessary to use an expensive switching element for high withstand voltage, resulting in an increase in cost. .

本発明は、たとえ駆動信号の周波数が近接や一致している場合であっても、超音波振動子への駆動信号の出力と出力停止との切り替えを簡単に且つ安価な部品で確実に行うことができる超音波振動子の駆動装置およびそれを備えた水中探知装置を提供することを目的とする。   According to the present invention, even if the frequency of the drive signal is close or coincides, the drive signal output to the ultrasonic transducer and the output stop can be easily and reliably switched with inexpensive components. It is an object of the present invention to provide an ultrasonic transducer drive device that can perform an underwater detection device and an underwater detection device including the same.

本発明の超音波振動子の駆動装置は、超音波振動子を駆動する駆動信号を出力する送信部と、前記送信部から前記超音波振動子への前記駆動信号の出力経路中に設けられ、高圧側巻線が前記出力経路に直列に接続されたトランスと、前記トランスの低圧側巻線を短絡状態と開放状態とに切り替えるスイッチ部材とを有している。   The ultrasonic transducer drive device of the present invention is provided in a transmission unit that outputs a drive signal for driving the ultrasonic transducer, and an output path of the drive signal from the transmission unit to the ultrasonic transducer, The high-voltage side winding includes a transformer connected in series to the output path, and a switch member that switches the low-voltage side winding of the transformer between a short circuit state and an open state.

上記の構成によれば、送信部から駆動信号が出力されると、この駆動信号は、出力経路を進行し、出力経路中に直列接続されたトランスの高圧側巻線に到達する。トランスは、低圧側巻線がスイッチ部材により短絡状態と開放状態とに切り替え可能にされている。スイッチ部材によりトランスの低圧側巻線が短絡状態にされていた場合には、トランスがインピーダンス変換された結果として、高圧側巻線においても短絡状態となる。従って、高圧側巻線のインピーダンス値が大幅に減少するため、高圧側巻線に到達した駆動信号は、ほとんど減衰することなく超音波振動子に到達する。この結果、超音波振動子が駆動信号により駆動され、駆動信号の周波数で振動および共振することによって、超音波振動子から超音波が出力されることになる。   According to said structure, when a drive signal is output from a transmission part, this drive signal will advance an output path | route and will arrive at the high voltage | pressure side coil | winding of the transformer connected in series in the output path | route. The transformer is configured such that the low-voltage side winding can be switched between a short circuit state and an open state by a switch member. When the low-voltage side winding of the transformer is short-circuited by the switch member, the high-voltage side winding is also short-circuited as a result of impedance conversion of the transformer. Accordingly, since the impedance value of the high-voltage side winding is greatly reduced, the drive signal that has reached the high-voltage side winding reaches the ultrasonic transducer with almost no attenuation. As a result, the ultrasonic transducer is driven by the drive signal and vibrates and resonates at the frequency of the drive signal, so that an ultrasonic wave is output from the ultrasonic transducer.

一方、スイッチ部材によりトランスの低圧側巻線が開放状態にされていた場合には、高圧側巻線が駆動信号の周波数と高圧側巻線のインダクタンス値Lとの関係に基づいたインピーダンスを有することになる。従って、高圧側巻線に到達した駆動信号を高圧側巻線のインピーダンスにより大幅に減衰させることが可能になる。この結果、超音波振動子の駆動が大幅に低減されることによって、超音波の出力が停止されることになる。   On the other hand, when the low voltage side winding of the transformer is opened by the switch member, the high voltage side winding has an impedance based on the relationship between the frequency of the drive signal and the inductance value L of the high voltage side winding. become. Therefore, the drive signal that reaches the high-voltage side winding can be greatly attenuated by the impedance of the high-voltage side winding. As a result, the driving of the ultrasonic transducer is greatly reduced, so that the output of the ultrasonic wave is stopped.

このように、超音波振動子の駆動装置は、スイッチ部材によりトランスの短絡状態と開放状態とを切り替えるという簡単な構成によって、たとえ駆動信号の周波数が近接や一致している場合であっても、超音波振動子への駆動信号の出力と出力停止との切り替えを確実に行うことができる。   In this way, the ultrasonic transducer drive device has a simple configuration of switching between the short-circuited state and the open-state of the transformer by the switch member, even if the frequency of the drive signal is close or coincides, It is possible to reliably switch between outputting the drive signal to the ultrasonic transducer and stopping the output.

また、理想的なトランスは、電圧が巻数に比例し、電流が巻数に反比例するという関係を有している。従って、トランスの低圧側巻線の電圧が高圧側巻線の電圧よりも巻数に比例して低圧となるため、高電圧の駆動信号が用いられた場合であっても、低圧側巻線の電圧状態について、巻数を調整することによって、駆動信号を直接的にオンーオフする場合よりも低圧用のもの、即ち、高圧用の特殊なスイッチ部材を用いる必要がない電圧状態にすることができる。この結果、超音波振動子の駆動装置は、トランスと低電圧用の一般的なスイッチ部材とを用いることが可能になるため、スイッチ部材によりトランスの短絡状態と開放状態とを切り替えるという構成を安価な部品で得ることができる。   An ideal transformer has a relationship that the voltage is proportional to the number of turns and the current is inversely proportional to the number of turns. Therefore, since the voltage of the low-voltage side winding of the transformer is lower than the voltage of the high-voltage side winding in proportion to the number of turns, even if a high-voltage drive signal is used, the voltage of the low-voltage side winding Regarding the state, by adjusting the number of turns, it is possible to obtain a voltage state in which it is not necessary to use a special switch member for high pressure, that is, a low-pressure one, compared to when the drive signal is directly turned on and off. As a result, the ultrasonic vibrator driving device can use a transformer and a general switch member for low voltage, and therefore, the switch member can be switched between a short-circuited state and an open state of the transformer at a low cost. Can be obtained with simple parts.

また、本発明の超音波振動子の駆動装置は、前記超音波振動子および前記送信部の少なくとも一方が複数であり、前記トランスは、前記送信部から前記超音波振動子への前記駆動信号の各出力経路中にそれぞれ設けられ、前記スイッチ部材は、スイッチ駆動信号により前記トランスの短絡状態と開放状態とを切り替え可能にされており、前記複数のトランスの内の何れか一つが短絡状態となり、残りが開放状態となるように、前記スイッチ駆動信号を前記各スイッチ部材にそれぞれ出力するスイッチ駆動制御部を有する構成にされていてもよい。   Further, in the ultrasonic transducer drive device of the present invention, at least one of the ultrasonic transducer and the transmission unit is plural, and the transformer transmits the drive signal from the transmission unit to the ultrasonic transducer. Provided in each output path, the switch member can be switched between a short circuit state and an open state of the transformer by a switch drive signal, and any one of the plurality of transformers is in a short circuit state, The switch drive control unit may be configured to output the switch drive signal to each of the switch members so that the rest is in an open state.

上記の構成によれば、超音波振動子および送信部の少なくとも一方が複数であることによって、単数の超音波振動子に対して複数の送信部が存在する第1形態と、複数の超音波振動子に対して単数の送信部が存在する第2形態と、複数の超音波振動子に対して複数の送信部が存在する第3形態とを使用環境や用途に応じて構成することができる。また、出力経路は、使用環境や用途に応じて、送信部と超音波振動子とを1対1の関係で結んだり、1対n(複数)、n(複数)対1、n(複数)対n(複数)の関係で結ぶことが可能になる。   According to said structure, at least one of an ultrasonic transducer | vibrator and a transmission part is a plurality, and the 1st form with which a some ultrasonic transducer | vibrator has a several transmission part, and a several ultrasonic vibration A second configuration in which a single transmission unit exists for a child and a third configuration in which a plurality of transmission units exist for a plurality of ultrasonic transducers can be configured according to the use environment and application. The output path connects the transmitter and the ultrasonic transducer in a one-to-one relationship according to the usage environment and application, or one-to-n (plural), n (plural) to one, and n (plural). It is possible to tie them in a pair n (plural) relationship.

各出力経路には、トランスが直列状態に設けられ、これらの各トランスは、スイッチ部材により短絡状態と開放状態とを切り替え可能にされている。そして、この切り替えは、スイッチ駆動制御部からスイッチ部材に出力されるスイッチ駆動信号によって、複数のトランスの内の何れか一つが短絡状態となり、残りが開放状態となるように行われる。これにより、単数の超音波振動子に対して複数の送信部が存在する第1形態で構成された場合には、各送信部から出力される駆動信号の周波数に応じた超音波を一つの超音波振動子から出力させることが可能になる。即ち、例えば、各送信部が異なる周波数の駆動信号を出力すれば、異なる超音波を一つの超音波振動子から出力させることが可能になる。   Each output path is provided with a transformer in series. Each of these transformers can be switched between a short circuit state and an open state by a switch member. This switching is performed so that any one of the plurality of transformers is short-circuited and the rest is opened by a switch drive signal output from the switch drive control unit to the switch member. As a result, when a single ultrasonic transducer is configured in the first form in which a plurality of transmission units exist, an ultrasonic wave corresponding to the frequency of the drive signal output from each transmission unit is applied to one ultrasonic transducer. It becomes possible to output from the sound wave vibrator. That is, for example, if each transmission unit outputs a drive signal having a different frequency, it is possible to output different ultrasonic waves from one ultrasonic transducer.

また、複数の超音波振動子に対して単数の送信部が存在する第2形態で構成された場合には、一つの送信部から出力される駆動信号の周波数に応じた超音波を各超音波振動子から出力させることが可能になる。   In addition, when configured in the second form in which a single transmission unit exists for a plurality of ultrasonic transducers, an ultrasonic wave corresponding to the frequency of the drive signal output from one transmission unit is used for each ultrasonic wave. It is possible to output from the vibrator.

さらに、複数の超音波振動子に対して複数の送信部が存在する第3形態で構成された場合には、送信部と超音波振動子とを1対1の関係で結んでいたり、1対n(複数)、n(複数)対1、n(複数)対n(複数)の関係で結ぶことが可能になるため、上記の第1形態および第2形態を組み合わせた超音波の出力が可能になる。   Further, in the case of the third configuration in which a plurality of transmission units exist for a plurality of ultrasonic transducers, the transmission units and the ultrasonic transducers are connected in a one-to-one relationship, Since it is possible to connect n (plurality), n (plurality) pairs 1, and n (plurality) pairs n (plurality), it is possible to output ultrasonic waves by combining the first form and the second form. become.

本発明の超音波振動子の駆動装置は、2個の前記超音波振動子に対して前記駆動信号を出力可能にされた単数の前記送信部を有し、前記スイッチ駆動制御部は、前記スイッチ駆動信号を反転させる反転回路を有し、前記スイッチ駆動信号を一方の前記超音波振動子に出力すると同時に、前記反転回路で反転された前記スイッチ駆動信号を他方の前記超音波振動子に出力する構成にされていてもよい。   The ultrasonic transducer driving device of the present invention includes a single transmitter that can output the drive signal to two ultrasonic transducers, and the switch drive controller includes the switch An inversion circuit for inverting the drive signal is output, and the switch drive signal is output to one of the ultrasonic transducers, and at the same time, the switch drive signal inverted by the inversion circuit is output to the other ultrasonic transducer. It may be configured.

上記の構成によれば、反転回路によりスイッチ駆動信号を2つの超音波振動子の駆動に使用することができるため、スイッチ駆動制御部を簡単且つ安価、小型に構成することができる。この結果、超音波振動子の駆動装置を簡単且つ安価に構成できることに加えて、駆動装置の小型化が可能になる。   According to the above configuration, since the switch drive signal can be used for driving the two ultrasonic transducers by the inverting circuit, the switch drive control unit can be configured simply, inexpensively and compactly. As a result, the driving device for the ultrasonic transducer can be simply and inexpensively configured, and the driving device can be downsized.

また、本発明の超音波振動子の駆動装置における前記スイッチ部材は、電界効果トランジスタであってもよい。   The switch member in the ultrasonic transducer driving device of the present invention may be a field effect transistor.

上記の構成によれば、電界効果トランジスタが半導体素子で構成されているため、機械的な駆動機構を備えたスイッチ部材よりも小型となる。この結果、超音波振動子の駆動装置を簡単且つ安価に構成できることに加えて、駆動装置の小型化が可能になる。   According to said structure, since a field effect transistor is comprised with the semiconductor element, it becomes smaller than the switch member provided with the mechanical drive mechanism. As a result, the driving device for the ultrasonic transducer can be simply and inexpensively configured, and the driving device can be downsized.

また、本発明の超音波振動子の駆動装置は、水中探知装置に備えられていてもよい。換言すれば、本発明の水中探知装置は、上記のように構成された超音波振動子の駆動装置を備えている。この構成によれば、水中探知装置を簡単且つ安価、小型に構成することが可能になる。   The ultrasonic transducer driving device of the present invention may be provided in an underwater detection device. In other words, the underwater detection device of the present invention includes the ultrasonic vibrator driving device configured as described above. According to this configuration, the underwater detection device can be configured simply, inexpensively and compactly.

また、本発明の超音波振動子の駆動装置は、超音波振動子の取付け位置と、前記超音波振動子の指向角と、前記超音波振動子から送信される前記超音波の周波数とをとして有し、これら要素の内の少なくとも一つを複数有した船底条件の船舶に搭載される水中探知装置に備えられていてもよい。換言すれば、本発明の水中探知装置は、船体への取付け位置、指向角、送信周波数のうち、少なくとも1つの要素が異なる複数の前記超音波振動子を有してもよい。さらに、換言すれば、本発明の水中探知装置は、上記のように構成された超音波振動子の駆動装置を備え、前記超音波振動子の取付け位置と、前記超音波振動子の指向角と、前記超音波振動子から送信される前記超音波の周波数とを要素として有し、これら要素の内の少なくとも一つを複数有した船底条件の船舶に搭載されるようになっていてもよい。   The ultrasonic transducer driving device according to the present invention includes an ultrasonic transducer mounting position, a directivity angle of the ultrasonic transducer, and a frequency of the ultrasonic wave transmitted from the ultrasonic transducer. It may be provided in an underwater detection device that is mounted on a ship having a bottom condition that has at least one of these elements. In other words, the underwater detection device of the present invention may include a plurality of the ultrasonic transducers that are different from each other in at least one of the mounting position on the hull, the directivity angle, and the transmission frequency. Furthermore, in other words, the underwater detection device of the present invention includes the ultrasonic vibrator driving device configured as described above, and the attachment position of the ultrasonic vibrator, the directivity angle of the ultrasonic vibrator, and The ultrasonic frequency transmitted from the ultrasonic transducer may be used as an element, and may be mounted on a ship having a bottom condition that includes a plurality of at least one of these elements.

上記の構成によれば、複雑な、あるいは特殊な船底条件の船舶に搭載される水中探知装置を簡単且つ安価、小型に構成することが可能になる。   According to the above configuration, the underwater detection device mounted on a ship having a complicated or special ship bottom condition can be configured simply, inexpensively, and compactly.

本発明は、たとえ駆動信号の周波数が近接や一致している場合であっても、超音波振動子への駆動信号の出力と出力停止との切り替えを簡単に且つ安価な部品で確実に行うことができる。   According to the present invention, even if the frequency of the drive signal is close or coincides, the drive signal output to the ultrasonic transducer and the output stop can be easily and reliably switched with inexpensive components. Can do.

超音波振動子の駆動装置の説明図である。It is explanatory drawing of the drive device of an ultrasonic transducer | vibrator. 駆動装置を含む水中探知装置のブロック図である。It is a block diagram of the underwater detection apparatus containing a drive device. スイッチ駆動部の回路図である。It is a circuit diagram of a switch drive part. 超音波振動子の船底の配置状態を示す説明図である。It is explanatory drawing which shows the arrangement | positioning state of the ship bottom of an ultrasonic transducer | vibrator. 超音波振動子の船底の配置状態を示す説明図である。It is explanatory drawing which shows the arrangement | positioning state of the ship bottom of an ultrasonic transducer | vibrator. 超音波振動子の船底の配置状態を示す説明図である。It is explanatory drawing which shows the arrangement | positioning state of the ship bottom of an ultrasonic transducer | vibrator. 駆動装置の信号出力状態を示す説明図である。It is explanatory drawing which shows the signal output state of a drive device. 超音波振動子の駆動装置の説明図である。It is explanatory drawing of the drive device of an ultrasonic transducer | vibrator.

以下、本発明の実施の形態に係る超音波振動子の駆動装置およびそれを備えた水中探知装置ついて、図を参照して説明する。   Hereinafter, an ultrasonic transducer driving apparatus and an underwater detection apparatus including the same according to an embodiment of the present invention will be described with reference to the drawings.

(駆動装置1の構成)
図1に示すように、駆動装置1は、超音波振動子21・22を簡単且つ安価なスイッチ構成で駆動および駆動停止して超音波の出力と出力停止とを切り替え制御する構成にされている。尚、本実施形態においては、2個の超音波振動子21・22を駆動制御する場合について説明するが、1以上の超音波振動子を駆動制御する構成に適用することができる。
(Configuration of the driving device 1)
As shown in FIG. 1, the drive device 1 is configured to drive and stop the ultrasonic transducers 21 and 22 with a simple and inexpensive switch configuration to switch between output of ultrasonic waves and output stop. . In the present embodiment, the case where two ultrasonic transducers 21 and 22 are driven and controlled will be described, but the present invention can be applied to a configuration in which one or more ultrasonic transducers are driven and controlled.

具体的には、駆動装置1は、少なくとも1個の超音波振動子21を駆動する駆動信号を出力する送信部11と、送信部11から超音波振動子21への駆動信号の出力経路6中に設けられ、高圧側巻線31bが出力経路6に直列に接続されたトランス31と、トランス31の低圧側巻線31aを短絡状態と開放状態とに切り替えるスイッチ部材33とを有している。   Specifically, the drive device 1 includes a transmission unit 11 that outputs a drive signal that drives at least one ultrasonic transducer 21, and a drive signal output path 6 from the transmission unit 11 to the ultrasonic transducer 21. The high-voltage side winding 31b is connected to the output path 6 in series, and the switch member 33 switches the low-voltage side winding 31a of the transformer 31 between a short circuit state and an open state.

上記の超音波振動子21は、厚み方向に分極された円板状の圧電セラミック素子により形成されており、駆動信号等の電気信号と超音波との間の相互変換を行う機能を有している。尚、超音波振動子21は、超音波を送信する送波器専用とされていてもよいし、送波器用と超音波の反射波を受信する受波器用とに兼用されていてもよい。   The ultrasonic transducer 21 is formed of a disk-shaped piezoelectric ceramic element polarized in the thickness direction, and has a function of performing mutual conversion between an electric signal such as a drive signal and an ultrasonic wave. Yes. The ultrasonic transducer 21 may be dedicated to a transmitter that transmits ultrasonic waves, or may be used both for a transmitter and for a receiver that receives reflected waves of ultrasonic waves.

また、超音波振動子21を駆動する『駆動信号』は、超音波振動子21を共振させる周波数であれば、特に駆動信号の周波数および出力値(W)が限定されるものではないが、魚群探知機や測深機等の水中探知装置に適用される場合には、1kWや2kW程度の出力値となるように、800Vpp〜2000Vpp程度の電圧の駆動電圧に設定されることが好ましい。   Further, the “drive signal” for driving the ultrasonic transducer 21 is not particularly limited in the frequency and output value (W) of the drive signal as long as it is a frequency at which the ultrasonic transducer 21 is resonated. When applied to an underwater detection device such as a detector or a sounding instrument, it is preferable that the drive voltage is set to a voltage of about 800 Vpp to 2000 Vpp so as to obtain an output value of about 1 kW or 2 kW.

送信部11は、所望の周波数の駆動信号を任意のタイミングで出力可能な全ての構成を適用することができる。例えば、送信部11は、複数種類の周波数のパルスを出力する送信回路と、送信回路から出力されるパルスが高圧側に印加されるトランスと、パルスの周波数に応じて共振する共振回路とを有し、共振回路から駆動信号を出力するように構成されていてもよい。或いは、送信部11は、スイッチング素子を用いたフルブリッジ回路やハーフブリッジ回路を有し、PDM制御方式やPWM制御方式により形成されたドライブ信号により上記のスイッチング素子を駆動することによって、駆動信号を出力するように構成されていてもよい。   The transmission unit 11 can apply all configurations capable of outputting a drive signal having a desired frequency at an arbitrary timing. For example, the transmission unit 11 includes a transmission circuit that outputs pulses of a plurality of types of frequencies, a transformer to which a pulse output from the transmission circuit is applied to the high voltage side, and a resonance circuit that resonates according to the frequency of the pulse. The driving signal may be output from the resonance circuit. Alternatively, the transmission unit 11 has a full bridge circuit or a half bridge circuit using a switching element, and drives the switching element by a drive signal formed by a PDM control method or a PWM control method, thereby generating a drive signal. It may be configured to output.

具体的には、送信部11は、図2に示すように、ドライバI/F111と、ドライバ回路112とTX増幅回路113と送信側整合回路114とを有している。ドライバI/F111は、制御部16から入力された基準信号に対応するクロック信号と、スイッチングを制御するデジタル制御信号とに基づいて、ドライバ回路112を制御するドライブ信号を生成する。ドライブ信号は、PWM制御方式の信号であり、このドライブ信号の生成は、アナログ的に処理を行うときのRAMP信号とアナログ制御信号とに対応するデジタル制御信号に基づいてデジタル的に行われる。尚、PWM制御方式をアナログ的に処理する場合は、鋸歯状のRAMP信号と所望の超音波に応じたアナログ制御信号とを比較してドライブ信号が形成される。   Specifically, as illustrated in FIG. 2, the transmission unit 11 includes a driver I / F 111, a driver circuit 112, a TX amplifier circuit 113, and a transmission side matching circuit 114. The driver I / F 111 generates a drive signal for controlling the driver circuit 112 based on a clock signal corresponding to the reference signal input from the control unit 16 and a digital control signal for controlling switching. The drive signal is a PWM control method signal, and the generation of the drive signal is digitally performed based on a digital control signal corresponding to the RAMP signal and the analog control signal when processing is performed in an analog manner. When the PWM control method is processed in an analog manner, a drive signal is formed by comparing a sawtooth RAMP signal with an analog control signal corresponding to a desired ultrasonic wave.

ドライバI/F111は、ドライバ回路112にドライブ信号を出力可能に接続されている。ドライバ回路112は、2個のFETを備えたハーフブリッジ回路を備えている。ドライバ回路112は、ハーフブリッジ回路にドライブ信号が入力されたときに、FETのスイッチングにより所定の駆動パルス信号を形成すると共に、変換回路により駆動パルス信号を所定値にレベルシフトすることによって、ドライブ信号を正弦波状の駆動信号に変換して出力する。ドライバ回路112は、TX増幅回路113に駆動信号を出力可能に接続されている。TX増幅回路113は、駆動信号を増幅して送信側整合回路114に出力する。送信側整合回路114は、送受切替回路20、出力経路6およびトランス31を介して超音波振動子21に駆動信号を出力可能に接続されている。   The driver I / F 111 is connected to the driver circuit 112 so that a drive signal can be output. The driver circuit 112 includes a half bridge circuit including two FETs. When a drive signal is input to the half-bridge circuit, the driver circuit 112 forms a predetermined drive pulse signal by switching the FET, and level-shifts the drive pulse signal to a predetermined value by the conversion circuit, thereby driving signal Is converted into a sinusoidal drive signal and output. The driver circuit 112 is connected to the TX amplifier circuit 113 so that a drive signal can be output. The TX amplifier circuit 113 amplifies the drive signal and outputs it to the transmission side matching circuit 114. The transmission side matching circuit 114 is connected to the ultrasonic transducer 21 through the transmission / reception switching circuit 20, the output path 6, and the transformer 31 so that a drive signal can be output.

上記のように構成された送信部11は、図1に示すように、トランス31に駆動信号を出力可能に接続されている。トランス31は、低圧側巻線31aが汎用品のスイッチ部材33の耐電圧以下、例えば500Vpp以下となるように、低圧側巻線31aと高圧側巻線31bとの巻線比が設定されている。例えば、駆動電圧が1000Vppである場合には、低圧側巻線31aと高圧側巻線31bとの巻線比が1対2に設定される。   As shown in FIG. 1, the transmission unit 11 configured as described above is connected to a transformer 31 so that a drive signal can be output. The transformer 31 has a winding ratio of the low-voltage side winding 31a and the high-voltage side winding 31b so that the low-voltage side winding 31a is less than the withstand voltage of the general-purpose switch member 33, for example, 500 Vpp or less. . For example, when the drive voltage is 1000 Vpp, the winding ratio between the low-voltage side winding 31a and the high-voltage side winding 31b is set to 1: 2.

この理由は、理想的なトランス31は、電圧が巻数に比例し、電流が巻数に反比例するという関係を有している。従って、トランス31の低圧側巻線31aの電圧が高圧側巻線31bの電圧よりも巻数に比例して低圧となるため、高電圧の駆動信号が用いられた場合であっても、低圧側巻線31aの電圧状態について、巻数を調整することによって、駆動信号を直接的にオンーオフする場合よりも低圧用のもの、即ち、高圧用の特殊なスイッチ部材33を用いる必要がない電圧状態にすることができるからである。   This is because the ideal transformer 31 has a relationship that the voltage is proportional to the number of turns and the current is inversely proportional to the number of turns. Therefore, since the voltage of the low-voltage side winding 31a of the transformer 31 is lower than the voltage of the high-voltage side winding 31b in proportion to the number of turns, even when a high-voltage drive signal is used, Regarding the voltage state of the line 31a, by adjusting the number of turns, a voltage state for lower voltage than that in which the drive signal is directly turned on / off, that is, a voltage state that does not require the use of the special switch member 33 for high voltage is set. Because you can.

上記のトランス31の低圧側巻線31aに接続されたスイッチ部材33は、500Vpp以下等の耐電圧を有した電界効果トランジスタ(FET:Field Effect Transistor)等の半導体スイッチが用いられている。これにより、スイッチ部材33は、半導体素子で構成されるため、機械的な駆動機構を備えたリレー等の部品よりも小型であることから、駆動装置1を簡単且つ安価に構成できることに加えて、駆動装置1の小型化を可能にする。この結果、駆動装置1は、トランス31と低電圧用の一般的なスイッチ部材33とを用いることが可能になるため、スイッチ部材33によりトランス31の短絡状態と開放状態とを切り替えるという構成を安価な部品で得られることになる。   The switch member 33 connected to the low-voltage side winding 31a of the transformer 31 is a semiconductor switch such as a field effect transistor (FET) having a withstand voltage of 500 Vpp or less. Thereby, since the switch member 33 is composed of a semiconductor element and is smaller than a component such as a relay having a mechanical drive mechanism, the drive device 1 can be configured easily and inexpensively. The drive device 1 can be reduced in size. As a result, since the drive device 1 can use the transformer 31 and the general switch member 33 for low voltage, a configuration in which the switch member 33 switches between a short-circuited state and an open state of the transformer 31 is inexpensive. It will be obtained with simple parts.

尚、スイッチ部材33は、トランス31の低圧側巻線31aを短絡状態と開放状態とに切り替える構成であれば、機械的な構成および電気的な構成の何れで構成されていてもよい。さらに、スイッチ部材33は、オペレータにより手動で切り替え可能にされていても、スイッチ駆動信号により自動で切り替え可能にされていてもよいし、手動による切り替え動作および自動による切り替え動作を選択可能にされていてもよい。   The switch member 33 may be configured with either a mechanical configuration or an electrical configuration as long as the low-voltage side winding 31a of the transformer 31 is switched between a short-circuit state and an open state. Further, the switch member 33 may be manually switchable by an operator, or may be automatically switched by a switch drive signal, and a manual switching operation and an automatic switching operation can be selected. May be.

手動による機械的な構成のスイッチ部材33としては、トグルスイッチやロータリースイッチ等の機械的接点を有した切替スイッチを例示することができる。また、自動による機械的な構成のスイッチ部材33としては、機械的接点をコイルで開閉するリレーを例示することができる。また、自動による電気的な構成のスイッチ部材33としては、上述の電界効果トランジスタ(FET:Field Effect Transistor)等の半導体スイッチを例示することができる。   As the switch member 33 having a manual mechanical configuration, a changeover switch having a mechanical contact such as a toggle switch or a rotary switch can be exemplified. Moreover, as the switch member 33 having an automatic mechanical configuration, a relay that opens and closes a mechanical contact with a coil can be exemplified. Moreover, as the switch member 33 having an automatic electrical configuration, a semiconductor switch such as the above-described field effect transistor (FET) can be exemplified.

また、駆動装置1は、複数の超音波を自動的に交互に出力する構成にされている。具体的には、駆動装置1は、2個の超音波振動子21・22を駆動する駆動信号を出力する送信部11と、送信部11から超音波振動子21への駆動信号の出力経路6・7中にそれぞれ設けられ、高圧側巻線31b・32bが出力経路6・7に直列に接続されたトランス31・32と、スイッチ駆動信号によりトランス31・32の低圧側巻線31a・32aを短絡状態と開放状態とに切り替えるスイッチ部材33・34と、各スイッチ部材33・34にスイッチ駆動信号を出力するスイッチ駆動制御部12とを有している。トランス31・32およびスイッチ部材33・34は、超音波振動子21・22の作動状態を交互(順番)に切り替える切替部3を構成している。切替部3の詳細については後述する。   The driving device 1 is configured to automatically and alternately output a plurality of ultrasonic waves. Specifically, the drive device 1 includes a transmission unit 11 that outputs a drive signal that drives the two ultrasonic transducers 21 and 22, and an output path 6 of the drive signal from the transmission unit 11 to the ultrasonic transducer 21.・ Transformers 31 and 32 that are respectively provided in 7 and in which the high-voltage side windings 31b and 32b are connected in series to the output paths 6 and 7, and the low-voltage side windings 31a and 32a of the transformers 31 and 32 are connected by a switch drive signal. Switch members 33 and 34 that switch between a short-circuit state and an open state, and a switch drive control unit 12 that outputs a switch drive signal to each switch member 33 and 34 are provided. The transformers 31 and 32 and the switch members 33 and 34 constitute a switching unit 3 that switches the operating states of the ultrasonic transducers 21 and 22 alternately (in order). Details of the switching unit 3 will be described later.

スイッチ駆動制御部12は、駆動装置1全体の動作を制御する制御部16と、制御部16からスイッチ信号が入力されるスイッチ駆動部17とを有している。スイッチ信号は、一定時間毎にハイレベルとローレベルとが切り替わる方形波状の信号形態にされている。   The switch drive control unit 12 includes a control unit 16 that controls the operation of the entire drive device 1 and a switch drive unit 17 to which a switch signal is input from the control unit 16. The switch signal is in the form of a square wave signal in which a high level and a low level are switched at regular intervals.

スイッチ信号が入力されるスイッチ駆動部17は、スイッチ信号を逆位相とする反転回路18を有している。スイッチ駆動部17は、反転回路18を備えることによって、スイッチ信号を同位相のスイッチ駆動信号として出力すると同時に、逆位相のスイッチ駆動信号として出力する機能を有している。換言すれば、スイッチ駆動部17は、一つのスイッチ信号を時間軸において対称形となる2個のスイッチ駆動信号に分割して出力する機能を有している。これにより、スイッチ駆動制御部12は、スイッチ駆動部17から互いに逆位相のスイッチ駆動信号をスイッチ部材33・34にそれぞれ出力させることによって、トランス31・32を交互に短絡状態にさせ、ひいては超音波振動子21・22を交互に作動状態と作動停止状態とに切り替えるようになっている。スイッチ駆動部17の詳細な構成については後述する。   The switch drive unit 17 to which the switch signal is input has an inverting circuit 18 having the switch signal as an opposite phase. The switch driving unit 17 includes the inverting circuit 18 and thus has a function of outputting a switch signal as an in-phase switch drive signal and simultaneously outputting an opposite-phase switch drive signal. In other words, the switch drive unit 17 has a function of dividing one switch signal into two switch drive signals that are symmetrical with respect to the time axis and outputting them. As a result, the switch drive control unit 12 causes the switch members 33 and 34 to output switch drive signals having opposite phases to each other from the switch drive unit 17, thereby causing the transformers 31 and 32 to be alternately short-circuited. The vibrators 21 and 22 are alternately switched between an operation state and an operation stop state. A detailed configuration of the switch driving unit 17 will be described later.

さらに、駆動装置1は、受信部13を備えている。受信部13は、図2に示すように、超音波振動子21・22で受信した超音波の受信信号をデジタル処理に適した信号形態に変換して制御部16に出力するように構成されている。即ち、受信部13は、受信側整合回路134と、受信側整合回路134を介して入力されたアナログ形態の受信信号を増幅するプリアンプ133と、受信信号の周波数帯域以外のノイズ成分を除去するバンドパスフィルタ(BPF)132と、その受信周波数帯域の信号を所定のサンプリング周期でサンプリングし、デジタル信号に変換するA/Dコンバータ131とを有している。   Further, the driving device 1 includes a receiving unit 13. As shown in FIG. 2, the receiving unit 13 is configured to convert an ultrasonic reception signal received by the ultrasonic transducers 21 and 22 into a signal form suitable for digital processing and output the signal to the control unit 16. Yes. That is, the reception unit 13 includes a reception-side matching circuit 134, a preamplifier 133 that amplifies an analog reception signal input via the reception-side matching circuit 134, and a band that removes noise components other than the frequency band of the reception signal. A pass filter (BPF) 132 and an A / D converter 131 that samples a signal in the reception frequency band at a predetermined sampling period and converts the signal into a digital signal are included.

受信部13は、送信部11とで送受信部19を構成している。送受信部19は、超音波振動子21・22に対して共用されていてもよいし、各超音波振動子21・22毎に専用とされていてもよい。即ち、送受信部19は、各超音波振動子21・22に対応してそれぞれ設けられていてもよい。   The receiving unit 13 and the transmitting unit 11 constitute a transmitting / receiving unit 19. The transmission / reception unit 19 may be shared by the ultrasonic transducers 21 and 22, or may be dedicated for each ultrasonic transducer 21 and 22. That is, the transmission / reception unit 19 may be provided corresponding to each of the ultrasonic transducers 21 and 22.

さらに、駆動装置1は、送受切替回路20を備えている。送受切替回路20は、上述の送信部11と受信部13とに接続されており、送信期間に送信側整合回路114を介して入力したTX増幅回路113の出力信号を超音波振動子21・22へ導き、受信期間に超音波振動子21・22が出力した信号を、受信側整合回路134を介してプリアンプ133へ受信信号として導くようになっている。これにより、駆動装置1は、超音波振動子21・22を送信用と受信用とに兼用することが可能になっている。   Furthermore, the driving device 1 includes a transmission / reception switching circuit 20. The transmission / reception switching circuit 20 is connected to the transmission unit 11 and the reception unit 13 described above. The output signals of the TX amplification circuit 113 input via the transmission-side matching circuit 114 during the transmission period are the ultrasonic transducers 21 and 22. The signals output from the ultrasonic transducers 21 and 22 during the reception period are guided to the preamplifier 133 via the reception side matching circuit 134 as reception signals. Thereby, the drive device 1 can use the ultrasonic transducers 21 and 22 for both transmission and reception.

(切替部3の詳細)
図2に示すように、切替部3は、2個の超音波振動子21・22の内の一方の超音波振動子21の一方の電極端と他方の電極端とにそれぞれ接続されたトランス31・31と、他方の超音波振動子22の一方の電極端と他方の電極端とにそれぞれ接続されたトランス32・32とを有している。各トランス31・32の高圧側巻線31b・32bは、送受切替回路20を介して送信部11に接続されている。一方、各トランス31・32の低圧側巻線31a・32aには、スイッチ部材33・34がそれぞれ接続されている。尚、トランス31・32およびスイッチ部材33・34は、同一の機能、性能および構成を有し、同一の接続状態にされている。
(Details of switching unit 3)
As illustrated in FIG. 2, the switching unit 3 includes a transformer 31 connected to one electrode end and the other electrode end of one ultrasonic transducer 21 of the two ultrasonic transducers 21 and 22. 31 and transformers 32 and 32 respectively connected to one electrode end and the other electrode end of the other ultrasonic transducer 22. The high-voltage side windings 31 b and 32 b of the transformers 31 and 32 are connected to the transmission unit 11 via the transmission / reception switching circuit 20. On the other hand, switch members 33 and 34 are connected to the low-voltage side windings 31a and 32a of the transformers 31 and 32, respectively. The transformers 31 and 32 and the switch members 33 and 34 have the same function, performance, and configuration, and are in the same connection state.

図3に示すように、各スイッチ部材33・34は、2個のFET51・52を備えている。これらのFET51・52は、ドレイン端子51a・52a同士が接続されていると共に接地されている。一方のFET51のソース端子51bは、トランス31の低圧側巻線31aの一方端側に接続されている。また、他方のFET52のソース端子52bは、トランス31の低圧側巻線31aの他方端側に接続されている。さらに、FET51・52のゲート端子51c・52cは、スイッチ駆動部17に接続されている。これにより、スイッチ部材33・34は、スイッチ駆動部17からのスイッチ駆動信号によりFET51・52が作動状態と停止状態とに切り替え制御されることによって、低圧側巻線31aを短絡状態と開放状態とに切り替え制御することが可能になっている。   As shown in FIG. 3, each switch member 33, 34 includes two FETs 51, 52. The FETs 51 and 52 are connected to the ground while the drain terminals 51a and 52a are connected to each other. The source terminal 51 b of one FET 51 is connected to one end side of the low-voltage side winding 31 a of the transformer 31. The source terminal 52 b of the other FET 52 is connected to the other end side of the low-voltage side winding 31 a of the transformer 31. Further, the gate terminals 51 c and 52 c of the FETs 51 and 52 are connected to the switch driving unit 17. As a result, the switch members 33 and 34 are controlled so that the FETs 51 and 52 are switched between the operation state and the stop state by the switch drive signal from the switch drive unit 17, so that the low-voltage side winding 31 a is switched between the short-circuit state and the open state. It is possible to switch to control.

(スイッチ駆動部17の詳細)
上記のスイッチ部材33・34にスイッチ駆動信号を出力するスイッチ駆動部17は、FETドライバ部171とレベル検出部172と保護部173とを有している。FETドライバ部171は、負/正出力電圧振幅機能を備えたデュアル・ゲート・ドライバ1711を有している。デュアル・ゲート・ドライバ1711は、図1の反転回路18に相当する機能を有している。また、デュアル・ゲート・ドライバ1711は、スイッチ信号が入力される入力端子1711aと、スイッチ信号と同位相のスイッチ駆動信号を出力する第1出力端子1711bと、スイッチ信号と逆位相のスイッチ駆動信号を出力する第2出力端子1711cとを有している。
(Details of switch drive unit 17)
The switch drive unit 17 that outputs a switch drive signal to the switch members 33 and 34 includes an FET driver unit 171, a level detection unit 172, and a protection unit 173. The FET driver unit 171 includes a dual gate driver 1711 having a negative / positive output voltage amplitude function. The dual gate driver 1711 has a function corresponding to the inverting circuit 18 of FIG. The dual gate driver 1711 receives an input terminal 1711a to which a switch signal is input, a first output terminal 1711b for outputting a switch drive signal having the same phase as the switch signal, and a switch drive signal having an opposite phase to the switch signal. And a second output terminal 1711c for outputting.

第1出力端子1711bは、一方の超音波振動子21を駆動制御するスイッチ部材33に接続されている。また、第2出力端子1711cは、他方の超音波振動子22を駆動制御するスイッチ部材34に接続されている。これにより、デュアル・ゲート・ドライバ1711は、入力端子1711aにスイッチ信号が入力されたときに、このスイッチ信号と同位相のスイッチ駆動信号を第1出力端子1711bからスイッチ部材33に出力すると同時に、スイッチ信号と逆位相のスイッチ駆動信号を第2出力端子1711cからスイッチ部材34に出力するようになっている。   The first output terminal 1711 b is connected to a switch member 33 that drives and controls one ultrasonic transducer 21. The second output terminal 1711c is connected to a switch member 34 that drives and controls the other ultrasonic transducer 22. Thus, when the switch signal is input to the input terminal 1711a, the dual gate driver 1711 outputs a switch drive signal having the same phase as the switch signal from the first output terminal 1711b to the switch member 33, and at the same time, A switch drive signal having a phase opposite to that of the signal is output from the second output terminal 1711c to the switch member 34.

デュアル・ゲート・ドライバ1711の入力端子1711aには、レベル検出部172からスイッチ信号が入力されるようになっている。レベル検出部172は、比較回路1721を有している。比較回路1721は、保護部173からの入力信号(スイッチ信号)を基準電圧と比較し、ハイレベルとローレベルとに2値化された電圧信号であるスイッチ信号を出力する。   A switch signal is input from the level detector 172 to the input terminal 1711a of the dual gate driver 1711. The level detection unit 172 includes a comparison circuit 1721. The comparison circuit 1721 compares the input signal (switch signal) from the protection unit 173 with a reference voltage, and outputs a switch signal that is a voltage signal binarized into a high level and a low level.

上記のレベル検出部172の入力側には、保護部173が接続されている。保護部173は、電圧監視回路1731を備えている。電圧監視回路1731は、電源電圧の瞬断・瞬低時にリセット信号を発生し,電源の正常復帰時にパワーオン・リセットを発生する機能を有している。そして、保護部173は、図2の制御部16からの入力信号(スイッチ信号)の電圧状態を監視し、所定の電圧範囲内にある入力信号だけをスイッチ信号としてレベル検出部172に出力するようになっている。   A protection unit 173 is connected to the input side of the level detection unit 172. The protection unit 173 includes a voltage monitoring circuit 1731. The voltage monitoring circuit 1731 has a function of generating a reset signal when the power supply voltage is momentarily interrupted or dropping, and generating a power-on reset when the power supply returns to normal. Then, the protection unit 173 monitors the voltage state of the input signal (switch signal) from the control unit 16 in FIG. 2, and outputs only the input signal within a predetermined voltage range to the level detection unit 172 as a switch signal. It has become.

(水中探知装置4の構成)
上記のように構成にされた駆動装置1は、水中探知装置4に搭載されている。ここで、『水中』は、海、湖、池、川等の中を含む。水中探知装置4は、探知装置本体43と、出力経路6・7等となる信号ケーブルと、信号ケーブルを介して探知装置本体43に接続された1以上の例えば2個の超音波振動子21・22とを有している。探知装置本体43は、平板状に形成された中空の筐体41と、筐体41を支持する支持台42とを有している。支持台42は、筐体41の背面側を回動可能に軸支しており、筐体41を鉛直方向に対して任意の傾斜角度で傾斜可能に保持している。また、支持台42は、机等の任意の設置場所においてボルト等を用いて固定可能にされている。
(Configuration of the underwater detection device 4)
The drive device 1 configured as described above is mounted on the underwater detection device 4. Here, “underwater” includes the sea, lakes, ponds, rivers, and the like. The underwater detection device 4 includes a detection device main body 43, a signal cable serving as an output path 6, 7 and the like, and one or more, for example, two ultrasonic transducers 21 · connected to the detection device main body 43 via the signal cable. 22. The detection device main body 43 includes a hollow housing 41 formed in a flat plate shape and a support base 42 that supports the housing 41. The support base 42 pivotally supports the back side of the housing 41 and holds the housing 41 so as to be inclined at an arbitrary inclination angle with respect to the vertical direction. In addition, the support base 42 can be fixed using a bolt or the like at an arbitrary installation location such as a desk.

筐体41には、駆動装置1が内蔵されている。筐体41の前面側には、表示部15と操作部14とが設けられている。表示部15は、液晶パネルやプラズマパネル等により形成されており、超音波振動子21・22で送受信された超音波に基づいた水中画像を2分割して表示可能にされている。また、操作部14は、複数のボタン等の操作部材を有しており、水中探知装置4に搭載された各種の機能を手動操作により変更可能にしている。例えば、操作部14は、超音波振動子21・22を駆動する駆動信号の周波数を変更する操作や、表示部15の2分割画面を縦方向や横方向に変更する操作等を可能にしている。   The housing 41 incorporates the drive device 1. A display unit 15 and an operation unit 14 are provided on the front side of the housing 41. The display unit 15 is formed of a liquid crystal panel, a plasma panel, or the like, and can display an underwater image based on ultrasonic waves transmitted and received by the ultrasonic transducers 21 and 22 in two. The operation unit 14 has operation members such as a plurality of buttons, and allows various functions installed in the underwater detection device 4 to be changed by manual operation. For example, the operation unit 14 enables an operation for changing the frequency of the drive signal for driving the ultrasonic transducers 21 and 22, an operation for changing the two-divided screen of the display unit 15 in the vertical direction and the horizontal direction, and the like. .

尚、水中探知装置4は、固定式である必要はなく、持ち運びが自在な携帯型であってもよい。この場合には、陸地から釣等を行う場合に有効となる。また、駆動装置1は、水中探知装置4の他、超音波を伝播させる媒体を介して対象物までの距離を測定する全ての装置に搭載可能である。例えば、駆動装置1は、山や建物、壁等までの距離測定に用いられる空気を媒体とする測距装置に搭載されていてもよい。さらに、駆動装置1は、超音波を出力する用途の全ての超音波出力装置に搭載することができる。   The underwater detection device 4 does not have to be a fixed type, and may be a portable type that is portable. In this case, it is effective when fishing from the land. In addition to the underwater detection device 4, the drive device 1 can be mounted on all devices that measure the distance to an object via a medium that propagates ultrasonic waves. For example, the driving device 1 may be mounted on a distance measuring device using air as a medium used for measuring a distance to a mountain, a building, a wall, or the like. Furthermore, the drive device 1 can be mounted on all ultrasonic output devices for the purpose of outputting ultrasonic waves.

(船舶5の構成)
上記の水中探知装置4は、船舶5に搭載されるようになっている。船舶5は、小型の漁船やプレジャボート、大型のクルーザー、タンカー等の各種のタイプが例示される。水中探知装置4が搭載された船舶5には、探知装置本体43が操舵室に設置されている。また、船舶5の船底には、超音波振動子21・22が設けられている。
(Configuration of ship 5)
The underwater detection device 4 is mounted on a ship 5. Examples of the ship 5 include various types such as small fishing boats, pleasure boats, large cruisers, and tankers. In the vessel 5 on which the underwater detection device 4 is mounted, a detection device main body 43 is installed in the wheelhouse. In addition, ultrasonic vibrators 21 and 22 are provided on the bottom of the ship 5.

船舶5は、超音波振動子21・22の取付け位置と、超音波振動子21・22の指向角と、超音波振動子21・22から送信される超音波の周波数とを要素として有している。そして、船舶5は、上記の要素の内の少なくとも一つを複数有している。   The ship 5 includes, as elements, the mounting positions of the ultrasonic transducers 21 and 22, the directivity angles of the ultrasonic transducers 21 and 22, and the frequency of the ultrasonic waves transmitted from the ultrasonic transducers 21 and 22. Yes. The ship 5 has a plurality of at least one of the above elements.

具体的には、船舶5は、例えば図4に示すように、船舶5の船底の同一場所に超音波振動子21・22を設置し、同一周波数で指向角が異なるという各要素を船底条件とする場合がある。また、船舶5は、例えば図5に示すように、同一周波数で進行方向に異なる場所(大型船の船首と船尾等)に取付けるという各要素を船底条件する場合がある。船舶5は、例えば図6に示すように、同一送受波器(超音波振動子21・22)および進行方向に同一場所で、異なる方向(左舷45度方向、右舷45度方向等)に取付けるという各要素を船底条件する場合がある。   Specifically, for example, as shown in FIG. 4, the ship 5 has ultrasonic transducers 21 and 22 installed at the same place on the bottom of the ship 5, and each element that the directivity angle is different at the same frequency is defined as the ship bottom condition. There is a case. Further, for example, as shown in FIG. 5, the ship 5 may have a bottom condition for each element to be attached to different places (the bow and stern of a large ship) at the same frequency in the traveling direction. For example, as shown in FIG. 6, the ship 5 is attached to the same transmitter / receiver (ultrasonic transducers 21 and 22) and the same direction in the traveling direction in different directions (45 ° direction on the starboard side, 45 ° on the starboard side). Each element may have a bottom condition.

(駆動装置1の動作)
上記の構成において、船舶5が水中探知装置4により水中を探知する場合における駆動装置1の動作を説明する。
(Operation of the driving device 1)
In the above configuration, the operation of the driving device 1 when the ship 5 detects underwater by the underwater detection device 4 will be described.

図1に示すように、先ず、操作部14が操作されることによって、各超音波振動子21・22で使用される超音波の周波数が所望の値に設定されると共に、探知範囲(探知精度や探知距離等)、表示部15の表示形態等が設定される。そして、操作部14における図示しない探知開始ボタンが押圧されると、水中探知装置4による水中探知が開始される。   As shown in FIG. 1, first, by operating the operation unit 14, the ultrasonic frequency used in each of the ultrasonic transducers 21 and 22 is set to a desired value, and the detection range (detection accuracy). And the detection distance), the display form of the display unit 15 and the like are set. When a detection start button (not shown) in the operation unit 14 is pressed, underwater detection by the underwater detection device 4 is started.

即ち、図7(a)にも示すように、制御部16から所定の基準信号が出力され、この基準信号に対応した周波数を有し、800Vpp〜2000Vpp程度の交流状態の駆動電圧を有した駆動信号が送信部11から所定の時間間隔で一定時間出力される。送信部11から駆動信号が出力されると、この駆動信号は、出力経路6・7を進行し、出力経路6・7中に直列接続されたトランス31・32の高圧側巻線31b・32bに到達する。   That is, as shown in FIG. 7A, a predetermined reference signal is output from the control unit 16 and has a frequency corresponding to the reference signal and has a drive voltage in an AC state of about 800 Vpp to 2000 Vpp. A signal is output from the transmitter 11 at a predetermined time interval for a predetermined time. When a drive signal is output from the transmission unit 11, the drive signal travels through the output paths 6 and 7 to the high-voltage side windings 31b and 32b of the transformers 31 and 32 connected in series in the output paths 6 and 7. To reach.

この際、トランス31・32の高圧側巻線31b・32bは、800Vpp〜2000Vpp程度の電圧が印加されることになるが、耐圧が2000Vを超えるトランス31・32は、通常の汎用品から容易に選択することができる。従って、汎用品のトランス31・32が用いられた場合でも、トランス31・32が駆動信号により早期に破損することはない。   At this time, a voltage of about 800 Vpp to 2000 Vpp is applied to the high-voltage side windings 31 b and 32 b of the transformers 31 and 32. You can choose. Therefore, even when the general-purpose transformers 31 and 32 are used, the transformers 31 and 32 are not damaged early by the drive signal.

また、上記のトランス31・32は、低圧側巻線31a・32aが汎用品の耐電圧以下、例えば500Vpp以下となるように、低圧側巻線31a・32aと高圧側巻線31b・32bとの巻線比が設定されている。従って、低圧側巻線31a・32aに接続されたスイッチ部材33・34であるFET51・52は、低電圧用の一般的なものを用いた場合でも、駆動信号の影響により早期に破損することはない。   In addition, the transformers 31 and 32 are configured such that the low-voltage side windings 31a and 32a are less than the withstand voltage of a general-purpose product, for example, 500 Vpp or less. Turn ratio is set. Therefore, the FETs 51 and 52, which are the switch members 33 and 34 connected to the low-voltage side windings 31a and 32a, can be damaged early due to the influence of the drive signal even when a general one for low voltage is used. Absent.

尚、低圧側巻線31a・32aと高圧側巻線31b・32bとの巻線比の設定は、下記の手順で行われる。即ち、駆動信号が1000Vppに設定されるとした場合、低圧側巻線31a・32aを500Vpp以下にしようとすると、高圧側巻線31b・32bのL値が900Ω程度、超音波振動子21のインピーダンス値が100Ω程度であるから、高圧側巻線31b・32bに900Vppが印加されることによって、高圧側巻線31b・32bと低圧側巻線31a・32aとの巻線比を2対1に設定すれば、低圧側巻線31a・32aが450Vppとなる。従って、この場合は、高圧側巻線31b・32bと低圧側巻線31a・32aとの巻線比が2対1に設定されることになる。   The setting of the winding ratio between the low-voltage side windings 31a and 32a and the high-voltage side windings 31b and 32b is performed according to the following procedure. That is, when the drive signal is set to 1000 Vpp, the L value of the high-voltage side windings 31 b and 32 b is about 900Ω and the impedance of the ultrasonic transducer 21 is set to reduce the low-voltage side windings 31 a and 32 a to 500 Vpp or less. Since the value is about 100Ω, by applying 900 Vpp to the high voltage side windings 31b and 32b, the winding ratio between the high voltage side windings 31b and 32b and the low voltage side windings 31a and 32a is set to 2: 1. Then, the low-voltage side windings 31a and 32a become 450 Vpp. Therefore, in this case, the winding ratio between the high-voltage side windings 31b and 32b and the low-voltage side windings 31a and 32a is set to 2: 1.

上記のトランス31・32は、低圧側巻線31a・32aがスイッチ部材33・34により短絡状態と開放状態とに切り替え可能にされている。即ち、図7(b)にも示すように、スイッチ部材33・34には、スイッチ駆動部17からスイッチ駆動信号がオン状態(ハイレベル)とオフ状態(ローレベル)とを交互に切り替えながら入力されている。また、スイッチ部材33・34に入力される各スイッチ駆動信号は、位相が180度異なった状態、即ち、互いに逆位相にされている。これにより、一方のスイッチ部材33により一方のトランス31の低圧側巻線31aが短絡状態にされた場合には、他方のスイッチ部材34により他方のトランス32の低圧側巻線32aが開放状態となる。   In the transformers 31 and 32, the low-voltage side windings 31a and 32a can be switched between a short circuit state and an open state by switch members 33 and 34. That is, as shown in FIG. 7B, the switch drive signals from the switch drive unit 17 are input to the switch members 33 and 34 while alternately switching between the on state (high level) and the off state (low level). Has been. Further, the switch drive signals input to the switch members 33 and 34 are in a state in which the phases are different by 180 degrees, that is, in mutually opposite phases. Thereby, when the low voltage side winding 31a of one transformer 31 is short-circuited by one switch member 33, the low voltage side winding 32a of the other transformer 32 is opened by the other switch member 34. .

スイッチ部材33・34によりトランス31・32の低圧側巻線31a・32aが短絡状態にされた場合には、トランス31・32がインピーダンス変換された結果として、高圧側巻線31b・32bにおいても短絡状態となる。従って、高圧側巻線31b・32bのインピーダンス値が大幅に減少するため、高圧側巻線31b・32bに到達した駆動信号は、ほとんど減衰することなく超音波振動子21・22に到達する。   When the low-voltage side windings 31a and 32a of the transformers 31 and 32 are short-circuited by the switch members 33 and 34, as a result of impedance conversion of the transformers 31 and 32, the high-voltage side windings 31b and 32b are also short-circuited. It becomes a state. Accordingly, since the impedance value of the high voltage side windings 31b and 32b is greatly reduced, the drive signal reaching the high voltage side windings 31b and 32b reaches the ultrasonic transducers 21 and 22 with almost no attenuation.

一方、スイッチ部材33・34によりトランス31・32の低圧側巻線31a・32aが開放状態にされていた場合には、高圧側巻線31b・32bが駆動信号の周波数と高圧側巻線31b・32bのインダクタンス値Lとの関係に基づいたインピーダンスを有することになる。従って、高圧側巻線31b・32bに到達した駆動信号は、高圧側巻線31b・32bのインピーダンスにより大幅に減衰されることになる。この結果、超音波振動子21・22の駆動が大幅に低減されることによって、超音波の出力が停止されることになる。   On the other hand, when the low-voltage side windings 31a and 32a of the transformers 31 and 32 are opened by the switch members 33 and 34, the high-voltage side windings 31b and 32b are connected to the frequency of the drive signal and the high-voltage side windings 31b and 31b. The impedance is based on the relationship with the inductance value L of 32b. Therefore, the drive signal that has reached the high voltage side windings 31b and 32b is greatly attenuated by the impedance of the high voltage side windings 31b and 32b. As a result, the driving of the ultrasonic transducers 21 and 22 is significantly reduced, and the output of the ultrasonic waves is stopped.

この結果、図7(c)にも示すように、超音波振動子21・22が駆動信号により所定の時間間隔で交互に一定時間駆動され、駆動信号の周波数で振動する結果、超音波振動子21・22から一定時間の超音波が所定の時間間隔で交互に出力されることになる。そして、水中内に存在する砂地や岩、魚等の対象物を反射した超音波が超音波振動子21・22において受信されると、超音波振動子21・22により電気的な受信信号とされる。受信信号は、トランス31・32の高圧側巻線31b・32bのインピーダンス値が大幅に減少された期間内であれば、受信部13を介して制御部16に取り込まれる。そして、超音波振動子21・22による超音波の送受信により交互に得られた水中情報が水中探知装置4の表示部15に2画面表示される。   As a result, as shown in FIG. 7C, the ultrasonic transducers 21 and 22 are alternately driven at a predetermined time interval by the drive signal for a fixed time, and vibrate at the frequency of the drive signal. The ultrasonic waves of a certain time from 21 and 22 are alternately output at predetermined time intervals. When ultrasonic waves reflected from objects such as sand, rocks, and fish existing in the water are received by the ultrasonic vibrators 21 and 22, they are converted into electrical reception signals by the ultrasonic vibrators 21 and 22. The The received signal is taken into the control unit 16 through the receiving unit 13 if the impedance value of the high-voltage side windings 31b and 32b of the transformers 31 and 32 is significantly reduced. Then, underwater information obtained alternately by transmission and reception of ultrasonic waves by the ultrasonic transducers 21 and 22 is displayed on the display unit 15 of the underwater detection device 4 in two screens.

(概要)
以上のように、本実施形態の駆動装置1は、1以上の超音波振動子21・22を駆動する駆動信号を出力する送信部11と、送信部11から超音波振動子21・22への駆動信号の出力経路6・7中に設けられ、高圧側巻線31b・32bが出力経路6・7に直列に接続されたトランス31・32と、トランス31・32の低圧側巻線31a・32aを短絡状態と開放状態とに切り替えるスイッチ部材33・34とを有する構成にされている。
(Overview)
As described above, the driving device 1 of the present embodiment includes the transmission unit 11 that outputs a drive signal for driving one or more ultrasonic transducers 21 and 22, and the transmission unit 11 to the ultrasonic transducers 21 and 22. Transformers 31 and 32 that are provided in the output paths 6 and 7 of the drive signal and in which the high-voltage side windings 31b and 32b are connected in series to the output paths 6 and 7, and the low-voltage side windings 31a and 32a of the transformers 31 and 32 Switch members 33 and 34 for switching between a short circuit state and an open state.

上記の構成によれば、送信部11から駆動信号が出力されると、この駆動信号は、出力経路6・7を進行し、出力経路6・7中に直列接続されたトランス31・32の高圧側巻線31b・32bに到達する。トランス31・32は、低圧側巻線31a・32aがスイッチ部材33・34により短絡状態と開放状態とに切り替え可能にされている。スイッチ部材33・34によりトランス31・32の低圧側巻線31a・32aが短絡状態にされていた場合には、トランス31・32がインピーダンス変換された結果として、高圧側巻線31b・32bにおいても短絡状態となる。従って、高圧側巻線31b・32bのインピーダンス値が大幅に減少するため、高圧側巻線31b・32bに到達した駆動信号は、ほとんど減衰することなく超音波振動子21・22に到達する。この結果、超音波振動子21・22が駆動信号により駆動され、駆動信号の周波数で振動する結果、超音波振動子21・22から超音波が出力されることになる。   According to the above configuration, when a drive signal is output from the transmission unit 11, the drive signal travels through the output paths 6 and 7 and the high voltages of the transformers 31 and 32 connected in series in the output paths 6 and 7. It reaches the side windings 31b and 32b. In the transformers 31 and 32, the low-voltage side windings 31a and 32a can be switched between a short circuit state and an open state by switch members 33 and 34. When the low-voltage side windings 31a and 32a of the transformers 31 and 32 are short-circuited by the switch members 33 and 34, as a result of the impedance conversion of the transformers 31 and 32, also in the high-voltage side windings 31b and 32b. A short circuit occurs. Accordingly, since the impedance value of the high voltage side windings 31b and 32b is greatly reduced, the drive signal reaching the high voltage side windings 31b and 32b reaches the ultrasonic transducers 21 and 22 with almost no attenuation. As a result, the ultrasonic transducers 21 and 22 are driven by the drive signal, and as a result of vibrating at the frequency of the drive signal, ultrasonic waves are output from the ultrasonic transducers 21 and 22.

一方、スイッチ部材33・34によりトランス31・32の低圧側巻線31a・32aが開放状態にされていた場合には、高圧側巻線31b・32bが駆動信号の周波数と高圧側巻線31b・32bのインダクタンス値Lとの関係に基づいたインピーダンスを有することになる。従って、高圧側巻線31b・32bに到達した駆動信号を高圧側巻線31b・32bのインピーダンスにより大幅に減衰させることが可能になる。この結果、超音波振動子21・22の駆動が大幅に低減されることによって、超音波の出力が停止されることになる。   On the other hand, when the low-voltage side windings 31a and 32a of the transformers 31 and 32 are opened by the switch members 33 and 34, the high-voltage side windings 31b and 32b are connected to the frequency of the drive signal and the high-voltage side windings 31b and 31b. The impedance is based on the relationship with the inductance value L of 32b. Therefore, the drive signal reaching the high voltage side windings 31b and 32b can be greatly attenuated by the impedance of the high voltage side windings 31b and 32b. As a result, the driving of the ultrasonic transducers 21 and 22 is significantly reduced, and the output of the ultrasonic waves is stopped.

このように、駆動装置1は、スイッチ部材33・34によりトランス31・32の短絡状態と開放状態とを切り替えるという簡単な構成によって、たとえ駆動信号の周波数が近接や一致している場合であっても、超音波振動子21・22への駆動信号の出力と出力停止との切り替えを確実に行うことができる。   Thus, the drive device 1 is a case where the frequency of the drive signal is close or coincides with a simple configuration in which the switch members 33 and 34 are switched between the short circuit state and the open state of the transformers 31 and 32. In addition, it is possible to reliably switch between outputting the drive signal to the ultrasonic transducers 21 and 22 and stopping the output.

また、理想的なトランス31・32は、電圧が巻数に比例し、電流が巻数に反比例するという関係を有している。従って、トランス31・32の低圧側巻線31a・32aの電圧が高圧側巻線31b・32bの電圧よりも巻数に比例して低圧となるため、高電圧の駆動信号が用いられた場合であっても、低圧側巻線31a・32aの電圧状態について、巻数を調整することによって、駆動信号を直接的にオンーオフする場合よりも低圧用のもの、即ち、高圧用の特殊なスイッチ部材を用いる必要がない電圧状態にすることができる。この結果、駆動装置1は、トランス31・32と低電圧用の一般的なスイッチ部材33・34とを用いることが可能になるため、スイッチ部材33・34によりトランス31・32の短絡状態と開放状態とを切り替えるという構成を安価な部品で得ることができる。   The ideal transformers 31 and 32 have a relationship that the voltage is proportional to the number of turns and the current is inversely proportional to the number of turns. Accordingly, the voltage of the low-voltage side windings 31a and 32a of the transformers 31 and 32 is lower than the voltage of the high-voltage side windings 31b and 32b in proportion to the number of turns. However, for the voltage state of the low-voltage side windings 31a and 32a, it is necessary to use a special switch member for a low voltage, that is, a high voltage, rather than directly turning on and off the drive signal by adjusting the number of turns. There can be no voltage state. As a result, since the drive device 1 can use the transformers 31 and 32 and the general switch members 33 and 34 for low voltage, the switch members 33 and 34 can cause the transformers 31 and 32 to be short-circuited and opened. A configuration of switching between states can be obtained with inexpensive parts.

また、駆動装置1は、2個の超音波振動子21・22に対して駆動信号を出力可能にされた単数の送信部11を有し、スイッチ駆動制御部12は、スイッチ駆動信号を反転させる反転回路18を有し、スイッチ駆動信号を一方の超音波振動子21に出力すると同時に、反転回路18で反転されたスイッチ駆動信号を他方の超音波振動子22に出力する構成にされている。   In addition, the driving device 1 includes a single transmission unit 11 that can output a driving signal to the two ultrasonic transducers 21 and 22, and the switch driving control unit 12 inverts the switch driving signal. The inverter circuit 18 is configured to output the switch drive signal to one ultrasonic transducer 21 and simultaneously output the switch drive signal inverted by the inverter circuit 18 to the other ultrasonic transducer 22.

上記の構成によれば、反転回路18によりスイッチ駆動信号を2つの超音波振動子21・22の駆動に使用することができるため、スイッチ駆動制御部12を簡単且つ安価、小型に構成することができる。この結果、超音波振動子21・22の駆動装置を簡単且つ安価に構成できることに加えて、駆動装置の小型化が可能になる。   According to the above configuration, the switch drive signal can be used to drive the two ultrasonic transducers 21 and 22 by the inverting circuit 18, so that the switch drive control unit 12 can be configured simply, inexpensively, and compactly. it can. As a result, the drive device for the ultrasonic transducers 21 and 22 can be configured easily and inexpensively, and the drive device can be downsized.

また、駆動装置1におけるスイッチ部材33・34が、電界効果トランジスタである構成にされている。この構成によれば、電界効果トランジスタが半導体素子で構成されるため、機械的な駆動機構を備えたスイッチ部材33・34よりも小型となるため、超音波振動子21・22の駆動装置1を簡単且つ安価に構成できることに加えて、駆動装置1の小型化が可能になる。   Further, the switch members 33 and 34 in the driving device 1 are configured to be field effect transistors. According to this configuration, since the field effect transistor is formed of a semiconductor element, the size of the field effect transistor is smaller than that of the switch members 33 and 34 having a mechanical drive mechanism. In addition to being able to be configured easily and inexpensively, the drive device 1 can be downsized.

さらに、駆動装置1は、水中探知装置4に備えられている。換言すれば、水中探知装置4は、駆動装置1を備えている。この構成によれば、水中探知装置4を簡単且つ安価、小型に構成することが可能になる。   Furthermore, the drive device 1 is provided in the underwater detection device 4. In other words, the underwater detection device 4 includes the drive device 1. According to this configuration, the underwater detection device 4 can be configured simply, inexpensively and compactly.

さらに、駆動装置1は、水中探知装置4に備えられた状態で所定の船底条件の船舶5に搭載されている。換言すれば、水中探知装置4は、船舶5の船体への取付け位置、指向角、送信周波数のうち、少なくとも1つの要素が異なる複数の超音波振動子21・22を有している。さらに換言すれば、所定の船底条件の船舶5は、駆動装置1を備えた水中探知装置4を搭載している。『所定の船底条件』とは、超音波振動子21・22の取付け位置と、超音波振動子21・22の指向角と、超音波振動子21・22から送信される超音波の周波数とを要素として有し、これら要素の内の少なくとも一つを複数有したことをいう。この構成によれば、複雑な、あるいは特殊な船底条件の船舶5に搭載される水中探知装置4を簡単且つ安価、小型に構成することが可能になる。   Furthermore, the drive device 1 is mounted on the ship 5 having a predetermined ship bottom condition while being provided in the underwater detection device 4. In other words, the underwater detection device 4 includes a plurality of ultrasonic transducers 21 and 22 that differ in at least one element among the attachment position of the ship 5 to the hull, the directivity angle, and the transmission frequency. In other words, the ship 5 with a predetermined ship bottom condition is equipped with the underwater detection device 4 provided with the drive device 1. The “predetermined ship bottom condition” refers to the attachment position of the ultrasonic transducers 21 and 22, the directivity angle of the ultrasonic transducers 21 and 22, and the frequency of the ultrasonic waves transmitted from the ultrasonic transducers 21 and 22. Having as an element means having at least one of these elements. According to this configuration, the underwater detection device 4 mounted on the ship 5 having complicated or special ship bottom conditions can be configured simply, inexpensively, and compactly.

(変形例)
尚、本実施形態においては、スイッチ駆動制御部12が2個の超音波振動子21・22を交互に作動させる場合について説明しているが、これに限定されるものではない。また、本実施形態においては、駆動装置1が一つの送信部11を備えているが、これに限定されるものでもない。
(Modification)
In the present embodiment, the case where the switch drive control unit 12 operates the two ultrasonic vibrators 21 and 22 alternately is described, but the present invention is not limited to this. Moreover, in this embodiment, although the drive device 1 is provided with the one transmission part 11, it is not limited to this.

即ち、図8に示すように、駆動装置1は、超音波振動子21および送信部11の少なくとも一方が複数であり、トランス31…が送信部11から超音波振動子21…への駆動信号の各出力経路6…中にそれぞれ設けられ、スイッチ部材33…がスイッチ駆動信号によりトランス31…の短絡状態と開放状態とを切り替え可能にされており、スイッチ駆動制御部112が、複数のトランス31…の内の何れか一つが短絡状態となり、残りが開放状態となるように、スイッチ駆動信号を各スイッチ部材33…にそれぞれ出力するようにされていてもよい。尚、スイッチ駆動制御部112は、複数のトランス31…の内の一つが順番に短絡状態となり、残りが開放状態となるように、スイッチ駆動信号を各スイッチ部材33…にそれぞれ出力するようにされていてもよい。この場合には、駆動信号の周波数に応じた超音波を一つの超音波振動子21から順番に出力させることが可能になる。   That is, as shown in FIG. 8, in the drive device 1, at least one of the ultrasonic transducers 21 and the transmission units 11 is plural, and the transformers 31... Transmit drive signals from the transmission units 11 to the ultrasonic transducers 21. Each of the output paths 6 is provided with a switch member 33 which can be switched between a short circuit state and an open state of the transformers 31 by a switch drive signal, and the switch drive control unit 112 includes a plurality of transformers 31. The switch drive signal may be output to each of the switch members 33... So that any one of the switches is in a short circuit state and the rest is in an open state. The switch drive control unit 112 outputs a switch drive signal to each switch member 33 so that one of the plurality of transformers 31 is sequentially short-circuited and the rest is opened. It may be. In this case, it is possible to sequentially output ultrasonic waves corresponding to the frequency of the drive signal from one ultrasonic transducer 21.

この場合には、超音波振動子21および送信部11の少なくとも一方が複数であることによって、単数の超音波振動子21に対して複数の送信部11…が存在する第1形態と、複数の超音波振動子21…に対して単数の送信部11が存在する第2形態と、複数の超音波振動子21…に対して複数の送信部11…が存在する第3形態とを使用環境や用途に応じて構成することができる。また、出力経路6…は、使用環境や用途に応じて、送信部11と超音波振動子21とを1対1の関係で結んだり、1対n(複数)、n(複数)対1、n(複数)対n(複数)の関係で結ぶことが可能になる。   In this case, since at least one of the ultrasonic transducers 21 and the transmission units 11 is plural, the first form in which the plural ultrasonic transducers 21 have a plurality of transmission units 11. A second configuration in which a single transmission unit 11 exists for the ultrasonic transducers 21 and a third configuration in which a plurality of transmission units 11 exist for the plurality of ultrasonic transducers 21. It can be configured according to the application. Further, the output paths 6... Connect the transmission unit 11 and the ultrasonic transducer 21 in a one-to-one relationship according to the use environment and application, or one-to-n (plural), n (plural) -to-one, It is possible to connect n (plurality) to n (plurality).

各出力経路6…には、トランス31…が直列状態に設けられ、これらの各トランス31…は、スイッチ部材33…により短絡状態と開放状態とを切り替え可能にされている。そして、この切り替えは、スイッチ駆動制御部12から各スイッチ部材33…に出力されるスイッチ駆動信号によって、複数のトランス31…の内の何れか一つが短絡状態となり、残りが開放状態となるように行われる。これにより、単数の超音波振動子21に対して複数の送信部11…が存在する第1形態で構成された場合には、各送信部11…から出力される駆動信号の周波数に応じた超音波を一つの超音波振動子21から出力させることが可能になる。即ち、例えば、各送信部11…が異なる周波数の駆動信号を出力すれば、異なる超音波を一つの超音波振動子21から出力させることが可能になる。   Each of the output paths 6 is provided with a transformer 31 in series, and each of the transformers 31 can be switched between a short circuit state and an open state by a switch member 33. This switching is performed so that one of the plurality of transformers 31 is short-circuited and the rest is opened by a switch drive signal output from the switch drive control unit 12 to each switch member 33. Done. As a result, when a single ultrasonic transducer 21 is configured in a first form in which a plurality of transmission units 11... Are present, an ultrasonic wave corresponding to the frequency of the drive signal output from each transmission unit 11. Sound waves can be output from one ultrasonic transducer 21. That is, for example, if each transmission unit 11... Outputs drive signals having different frequencies, different ultrasonic waves can be output from one ultrasonic transducer 21.

また、複数の超音波振動子21…に対して単数の送信部11が存在する第2形態で構成された場合には、一つの送信部11から出力される駆動信号の周波数に応じた超音波を各超音波振動子21…から出力させることが可能になる。   Further, in the case of being configured in the second form in which a single transmission unit 11 exists for a plurality of ultrasonic transducers 21..., Ultrasonic waves corresponding to the frequency of the drive signal output from one transmission unit 11 Can be output from each ultrasonic transducer 21.

さらに、複数の超音波振動子21…に対して複数の送信部11…が存在する第3形態で構成された場合には、送信部11…と超音波振動子21…とを1対1の関係で結んでいたり、1対n(複数)、n(複数)対1、n(複数)対n(複数)の関係で結ぶことが可能になるため、上記の第1形態および第2形態を組み合わせた超音波の出力が可能になる。   Further, when the plurality of ultrasonic transducers 21 are configured in a third form in which a plurality of transmission units 11 are present, the transmission units 11 and the ultrasonic transducers 21 are in a one-to-one relationship. Since it is possible to tie in a relationship, or in a relationship of 1 to n (plural), n (plural) to 1, n (plural) to n (plural), the above first and second forms Combined ultrasonic output is possible.

以上、本発明の実施例を説明したが、具体例を例示したに過ぎず、特に本発明を限定するものではなく、具体的構成などは、適宜設計変更可能である。尚、発明の実施の形態に記載された、作用及び効果は、本発明から生じる最も好適な作用及び効果を列挙したに過ぎず、本発明の実施の形態に記載されたものに限定されるものではない。   The embodiments of the present invention have been described above, but only specific examples have been illustrated, and the present invention is not particularly limited. Specific configurations and the like can be appropriately changed in design. It should be noted that the actions and effects described in the embodiments of the present invention are merely a list of the most preferable actions and effects resulting from the present invention, and are limited to those described in the embodiments of the present invention. is not.

本発明は、超音波を出力する装置全般に利用することができる。   The present invention can be used for all devices that output ultrasonic waves.

1 駆動装置
3 切替部
4 水中探知装置
5 船舶
6・7 出力経路
11 送信部
12 スイッチ駆動制御部
13 受信部
14 操作部
15 表示部
16 制御部
17 スイッチ駆動部
18 反転回路
19 送受信部
20 送受切替回路
21・22 超音波振動子
31 トランス
31a・32a 低圧側巻線
31b・32b 高圧側巻線
33・34 スイッチ部材
42 支持台
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 Drive apparatus 3 Switching part 4 Underwater detection apparatus 5 Ship 6 * 7 Output path 11 Transmission part 12 Switch drive control part 13 Reception part 14 Operation part 15 Display part 16 Control part 17 Switch drive part 18 Inversion circuit 19 Transmission / reception part 20 Transmission / reception switching Circuits 21 and 22 Ultrasonic vibrator 31 Transformers 31a and 32a Low-voltage side windings 31b and 32b High-voltage side windings 33 and 34 Switch member 42 Support base

特開2002―210408号公報(図1)Japanese Patent Laid-Open No. 2002-210408 (FIG. 1)

Claims (6)

超音波振動子を駆動する駆動信号を出力する送信部と、
前記送信部から前記超音波振動子への前記駆動信号の出力経路中に設けられ、高圧側巻線が前記出力経路に直列に接続されたトランスと、
前記トランスの低圧側巻線を短絡状態と開放状態とに切り替えるスイッチ部材と
を有することを特徴とする超音波振動子の駆動装置。
A transmission unit that outputs a drive signal for driving the ultrasonic transducer;
A transformer provided in the output path of the drive signal from the transmitter to the ultrasonic transducer, and a high-voltage side winding connected in series to the output path;
A drive device for an ultrasonic transducer, comprising: a switch member that switches a low-voltage side winding of the transformer between a short circuit state and an open state.
前記超音波振動子および前記送信部の少なくとも一方が複数であり、
前記トランスは、前記送信部から前記超音波振動子への前記駆動信号の各出力経路中にそれぞれ設けられ、
前記スイッチ部材は、スイッチ駆動信号により前記トランスの短絡状態と開放状態とを切り替え可能にされており、
前記複数のトランスの内の何れか一つが短絡状態となり、残りが開放状態となるように、前記スイッチ駆動信号を前記各スイッチ部材にそれぞれ出力するスイッチ駆動制御部を有することを特徴とする請求項1に記載の超音波振動子の駆動装置。
A plurality of at least one of the ultrasonic transducer and the transmission unit;
The transformer is provided in each output path of the drive signal from the transmission unit to the ultrasonic transducer,
The switch member can be switched between a short circuit state and an open state of the transformer by a switch drive signal.
The switch drive control unit that outputs the switch drive signal to each of the switch members so that any one of the plurality of transformers is in a short circuit state and the rest is in an open state. 2. The drive device for an ultrasonic transducer according to 1.
2個の前記超音波振動子に対して前記駆動信号を出力可能にされた単数の前記送信部を有し、
前記スイッチ駆動制御部は、前記スイッチ駆動信号を反転させる反転回路を有し、前記スイッチ駆動信号を一方の前記超音波振動子に出力すると同時に、前記反転回路で反転された前記スイッチ駆動信号を他方の前記超音波振動子に出力することを特徴とする請求項2に記載の超音波振動子の駆動装置。
A single transmitter that is capable of outputting the drive signal to the two ultrasonic transducers;
The switch drive control unit includes an inverting circuit that inverts the switch drive signal, and outputs the switch drive signal to one of the ultrasonic transducers, and at the same time the switch drive signal inverted by the inverting circuit to the other The ultrasonic transducer drive device according to claim 2, wherein the ultrasonic transducer is output to the ultrasonic transducer.
前記スイッチ部材が、電界効果トランジスタであることを特徴とする請求項1乃至3の何れか1項に記載の超音波振動子の駆動装置。   4. The ultrasonic transducer driving apparatus according to claim 1, wherein the switch member is a field effect transistor. 5. 請求項1乃至4の何れか1項に記載の超音波振動子の駆動装置を備えたことを特徴とする水中探知装置。   An underwater detection device comprising the ultrasonic transducer driving device according to any one of claims 1 to 4. 船体への取付け位置、指向角、送信周波数のうち、少なくとも1つの要素が異なる複数の前記超音波振動子を有することを特徴とする請求項5に記載の水中探知装置。   The underwater detection device according to claim 5, further comprising a plurality of the ultrasonic transducers having at least one element among a mounting position to the hull, a directivity angle, and a transmission frequency.
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