JP5493090B2 - 金属検出センサ - Google Patents

Description

本発明は、所定の周波数帯域で検知の元となる信号を生成する電磁共振回路を使用し、当該信号が車両等に起因して変化することに基づき車両等の有無を検出する金属検出センサに関する。

この種の金属検出センサである車両検出センサは、例えば駐車場の駐車スペース（車室）に設置されて駐車車両を検出するものであり、所定の周波数帯域で検知の元となる信号を生成する電磁共振回路である送信コイルと、これと離間して配置されてこれを受信する受信コイルとを備え、送信コイルから受信コイルへ向かう信号の磁束がそれら両コイルの上に位置する車両の有無に起因して変化することに基づいて車両の有無を検出する。

この車両検出センサを新たに設置または増設する場合に、送信コイルからの信号が、例えば駐車場の下面に埋め込まれた鉄板材を伝わって、隣接する車室に設置された同一共振周波数の信号との間で、相互干渉を起こし、その結果検出データが異常となり、車両の有無について失報、誤報を発生する場合がある。

このため、従来から、各駐車エリア（車室）ごとに送信コイルの共振周波数が相異なるように設定して、駐車エリア間で信号の相互干渉を防止する車両検知装置が知られている（例えば、特許文献１）。

一方、所定の周波数帯域で検知の元となる信号を生成する電磁共振回路であるループコイルのような単一の検知コイルを使用して、車両に起因して当該信号が変化することに基づき車両の有無を検出する装置において、その共振周波数を複数設定可能とし、他の装置間で相互干渉が発生した場合には、手動で共振周波数を選択して切り替えること（例えば、特許文献２）も知られている。

特開２０１０−０６１６０７号公報 特開平９−０２６４８１号公報

しかし、各装置間で信号同士の相互干渉がないように、各装置ごとに共振周波数を切り替えるのは手間がかかり煩雑である。また手動による共振周波数の切り替えでは設置作業ミスが発生しやすいという問題もあった。

また、装置間で信号の相互干渉が発生する場合、１の装置で他の装置と異なる共振周波数に設定する必要があるが、他の装置についても、一旦相互干渉が発生してしまうと、もとの共振周波数または他の共振周波数に再設定する必要があって、その相互干渉の影響が及んでしまい、設置作業がより煩雑となるという問題もあった。

本発明は、前記の問題点を解決して、複数の金属検出センサのうちで信号の相互干渉が発生した場合に、他のセンサにその相互干渉の影響を及ぼすことがなく、各共振周波数を自動的に選択して設定することができる金属検出センサを提供することを目的とする。

前記目的を達成するために、本発明にかかる金属検出センサは、所定のエリアにおける車両等の有無を検出するものであって、所定の周波数帯域で検知の元となる信号を生成する電磁共振回路を使用し、当該信号が車両等に起因して変化することに基づき車両等の有無を検出する金属検出手段と、他の金属検出センサの信号との間での相互干渉を防止する干渉防止手段とを備え、前記干渉防止手段は、前記電磁共振回路により生成される信号を、検知用周波数とこれとは別の干渉確認用周波数を１セットとした複数セットからなり、各周波数がすべて相異なる周波数セットとして記憶する周波数セット記憶手段と、前記周波数セット記憶手段に記憶された各周波数セットを順次選択してそのうちの干渉確認用周波数の信号を干渉サーチ信号として生成し、他の金属検出センサから生成される干渉確認用周波数の信号との間で相互干渉が発生しているかを干渉サーチする相互干渉サーチ手段と、前記干渉サーチにより、他の金属検出センサとの干渉確認用周波数の信号同士で相互干渉が発生しない場合には、その周波数セットに設定して、車両等の有無を検出するための前記電磁共振回路の共振周波数を、当該周波数セットのうちの検知用周波数とする共振周波数設定手段とを備えている。

この構成によれば、周波数セット記憶手段により検知用周波数と干渉確認用周波数を１セットとした複数の周波数セットを記憶し、相互干渉サーチ手段により周波数セットのうちの干渉確認用周波数で順次干渉サーチを行い、相互干渉が発生していない場合に共振周波数設定手段により車両等の有無を検出するための電磁共振回路の共振周波数を当該周波数セットのうちの検知用周波数とする。したがって、電磁共振回路の共振周波数を自動的に選択して設定するとともに、干渉サーチに際して、干渉確認用周波数の信号により他の金属検出センサの干渉確認用周波数の信号との間で相互干渉が発生しても、他の金属検出センサの検知用周波数との間では相互干渉は発生しないため、車両等有無の検出に際して相互干渉の影響を及ぼさないことを実現できる。これにより、複数の金属検出センサ間で信号の相互干渉が発生しないように、電磁共振回路の共振周波数を自動的に選択して設定するとともに、干渉サーチの際に他の金属検出センサに対してその相互干渉の影響を及ぼさないことを実現できる。

好ましくは、前記共振周波数設定手段は、前記相互干渉が発生していない場合に前記周波数セットに設定して、車両等の有無を検出するための前記電磁共振回路の共振周波数を、当該周波数セットにおける検知用周波数と干渉確認用周波数を交互に繰り返したものとする。したがって、干渉確認用周波数により新たに設置された他の金属検出センサとの相互干渉を容易に確認することができる。

好ましくは、前記干渉防止手段は、前記設定された周波数セットにおいて、設置環境条件の変化によって前記他の金属検出センサとの間で相互干渉が発生した場合に、さらに他の周波数セットに設定することなく、各電磁共振回路から生成されて相互干渉した信号の少なくともいずれか一方の共振タイミングをずらす共振タイミング変更手段を備えている。これにより、設置環境条件の変化によって相互干渉が発生した場合に、さらに他の周波数セットに設定することなく、容易に相互干渉の発生を回避することができる。

本発明では、検知用周波数と干渉確認用周波数を１セットとした複数の周波数セットを記憶し、周波数セットのうちの干渉確認用周波数で順次干渉サーチを行い、相互干渉が発生しない場合に車両等の有無を検出するための電磁共振回路の共振周波数を当該周波数セットのうちの検知用周波数とするので、複数の金属検出センサ間で信号の相互干渉が発生しないように、電磁共振回路の共振周波数を自動的に選択して設定するとともに、干渉サーチの際に他の金属検出センサに対してその相互干渉の影響を及ぼすことなくできる。

本発明の一実施形態に係る金属検出センサである車両検出センサを示すブロック構成図である。 図１の車両検出センサを使用した車両ロック装置を示す構成図である。 周波数セットの記憶状態の一例を示す図である。 本発明の車両検出センサの動作の一例を示すフローチャートである。 本発明の車両検出センサの動作の一例を示すフローチャートである。 本発明の車両検出センサの動作の一例を示すフローチャートである。 （Ａ）〜（Ｃ）は本発明の車両検出センサの動作の一例を示すタイムチャートである。 本発明の車両検出センサの動作の一例を示すタイムチャートである。 共振タイミング変更の動作の一例を示すタイムチャートである。

以下、本発明の実施形態を図面にしたがって説明する。図１は、本発明の一実施形態に係る金属検出センサである車両検出センサ１を示す平面図である。図２は、例えば有料駐車場における複数並んだ駐車スペースＳで車両検出センサ１を使用した車両ロック装置が設置された状態を示す構成図である。

図２のように、各車両検出センサ１により車両Ｍが検出されるとき、ロックＯＮ信号が駆動部３１に出力され、鎖錠板（ロック板）３２を上昇させて車両Ｍをロックする。駐車料金が徴収されるとき、ロックＯＦＦ信号が駆動部３１に出力され、鎖錠板（ロック板）３２を下降させて車両Ｍのロックが解除される。

図１のように、車両検出センサ１は、その全体が堅牢なケースに収納されており、所定の周波数帯域で検知の元となる信号を生成する電磁共振回路である送信コイル（ＴＸ）２と、これを受信する受信（ＲＸ）コイル３と、センサ全体を制御する制御部（コントローラ）５とを備えている。制御部５は、送信コイル（ＴＸ）２から送信されて受信（ＲＸ）コイル３で受信される磁束がその上に位置する車両Ｍの有無に起因して変化することに基づいて車両Ｍの有無を検出する車両検出手段６と、他の車両検出センサ１の信号との相互干渉の発生を防止する干渉防止手段７とを備えている。

受信コイル３では、送信コイル２に近いほど磁力線の密度、つまり磁束密度が密となり、遠いほど疎になるが、車両検出センサ１の上に車両Ｍが存在する場合、送信コイル２からの磁束は車両Ｍに当たって斜め下に進み、密度の高い磁束が送信コイル２側から受信コイル３側へシフトする結果、受信コイル３で受信する磁束検知量が増加する。車両検出手段６はこのような受信コイル３で受信する磁束変化によって誘起される電圧変化を演算して車両Ｍの有無を検出する。

前記干渉防止手段７は、周波数セット記憶手段８、相互干渉サーチ手段９、共振周波数設定手段１０および共振タイミング変更手段１１を備えている。前記周波数セット記憶手段８は、送信コイル２の共振周波数を、検知用周波数とこれとは別の干渉確認用周波数を１セットとした複数セットからなり、各周波数がすべてそれぞれ相異なる周波数セットとして記憶している。図３は、周波数セット記憶手段８に記憶された干渉確認用周波数と検知用周波数の複数の周波数セット（０〜４グループ）を示す。周波数Ａ〜Ｊはすべて相異なる周波数である。複数の車両検出センサ１ごとに干渉防止手段７はこの同一の周波数セットを記憶している。

前記相互干渉サーチ手段９は、周波数セット記憶手段８に記憶された各周波数セットを順次選択してそのうちの干渉確認用周波数の信号を干渉サーチ信号として送信し、他の車両検出センサ１から送信される干渉確認用周波数の信号との間で相互干渉が発生しているかを干渉サーチする。相互干渉しているか否かは、相互干渉すると信号同士が強め合いまたは弱め合うため、受信コイル３で受信した干渉確認用周波数の信号の振幅について相互干渉が発生した場合における干渉用変化幅が所定のしきい値以上であるか否かにより判断される。

前記共振周波数設定手段１０は、前記干渉サーチにより、他の車両検出センサ１との干渉確認用周波数の信号同士で相互干渉が発生しない場合には、その周波数セットに設定して、車両Ｍの有無を検出するための送信コイル２の共振周波数を、当該周波数セットのうちの検知用周波数とする。すなわち、周波数セット記憶手段８に記憶された周波数セットを構成するすべての周波数は相異なるので、干渉確認用周波数は、他の車両検出センサ１の干渉確認用周波数および検知用周波数と相互干渉しないとともに、干渉確認用周波数とは別の検知用周波数も他の車両検出センサ１の干渉確認用周波数および検知用周波数と相互干渉しない。したがって、干渉確認用周波数同士で相互干渉するが検知用周波数同士で相互干渉することはないので、干渉サーチに際して、干渉確認用周波数の信号により他の車両検出センサ１の干渉確認用周波数の信号との間で相互干渉が発生しても、当該他の車両検出センサ１の検知用周波数との間では相互干渉は発生しないため、他の車両検出センサ１の検知に際して干渉確認用周波数の信号同士の相互干渉の影響を及ばさないようにできる。

前記共振周波数設定手段１０は、相互干渉が発生しない場合に周波数セットに設定して、車両Ｍの有無を検出するための送信コイル２の共振周波数を、当該周波数セットの干渉確認用周波数と検知用周波数を交互に繰り返したものとすることが好ましい。この交互に繰り返す信号は連続的で車両Ｍの有無を検出するために必要な時間間隔とされる。相互干渉が発生しない周波数セットに設定されたにもかかわらずに、干渉確認用周波数を送信するのは、この干渉確認用周波数により新たに設置された他の車両検出センサ１との相互干渉を容易に確認することができるためである。また、同じ周波数セットに設定された他の車両検出センサ１が近くに存在する場合に、この干渉確認用周波数を見て、後述する共振タイミングをずらすことも可能となる。なお、必要に応じて、車両Ｍの有無を検出するための共振周波数を検知用周波数のみとしてもよい。

また、共振タイミング変更手段１１は、前記設定された周波数セットにおいて、設置環境条件の変化によって他の車両検出センサ１との間で相互干渉が発生した場合に、さらに他の周波数セットに設定することなく、各送信コイルから生成されて相互干渉した信号の少なくともいずれか一方の送信タイミングをずらす。共振周波数を変更した場合、共振パワーが周波数ごとに異なるため、干渉判断のしきい値を設定変更するなどして煩雑となる場合があり、設置環境条件の変化によって相互干渉が発生した場合に、さらに他の周波数セットに設定することなく、容易に相互干渉の発生を回避することができる。

図４〜６は本発明に係る車両検出センサ１の動作を示すフローチャートである。図４は全体のフローチャートである。まず、センサの各設定値が初期化される（ステップＳ１）。つぎに送信コイル２から生成される周波数を設定する周波数確定のフローチャートが実行される（ステップＳ２）。このフローチャートの詳細を図５に示す。ステップＳ１、Ｓ２は、通常、車両検出センサ１の新たな設置や増設などのセンサ起動時に行われる。つぎに設定された周波数による通常送受信のフローチャートが実行される（ステップＳ３）。このフローチャートの詳細を図６に示す。その後、車両Ｍの有無を検知判定する処理が行われて（ステップＳ４）、検知判定がなされ（ステップＳ５）、車両Ｍが検知されなかった場合には、ステップＳ３に戻り、車両Ｍが検知された場合には、車両検知信号を出力して（ステップＳ６）、ステップＳ３に戻る。

図５は図４のステップＳ２を詳細に示す周波数確定フローチャートである。まず、センサ起動時にランダムで周波数セットから周波数ＩＤが選択される（ステップＴ１）。この場合、ランダムでなく任意の順番で選択してよい。つぎに、干渉サーチ信号の送信時間をカウントするタイマーカウントが初期化される（ステップＴ２）。そして、選択された周波数セット（グループ）の干渉確認用周波数の信号が送信コイル２から送信される（ステップＴ３）。この信号のデータは受信コイル３により受信される（ステップＴ４）。受信後、タイマーカウントが＋１カウントされ（ステップＴ５）、受信データの前回値からの変化が小さい、つまり相互干渉が発生しないか否か判断される（ステップＴ６）。前回値からの変化が小さく、相互干渉が発生しない場合には、その状態がｔ１秒以上続くか否かが確認され（ステップＴ７）、ｔ１秒以上相互干渉が確認されない場合には当該周波数ＩＤの周波数セットに確定される（ステップＴ８）。つぎに、その後、タイマーカウントや前回値変化大カウントの各種カウント値が初期化される（ステップＴ９）。ステップＴ７でｔ１秒未満であればステップＴ３に戻る。

ステップＴ６で前回値からの変化が大きく、相互干渉が発生した場合には、前回値変化大カウントが＋１カウントされ（ステップＴ１０）、このカウントの回数がｎ１であるか否かが確認され（ステップＴ１１）、ｎ１でなければ、ステップＴ３に戻る。ｎ１であれば、タイマーカウントがｔ２（ｔ２＞ｔ１）秒より小さいか否かが確認され（ステップＴ１２）、小さければタイマーカウントが増加されて（ステップＴ１３）、ステップＴ１２に戻る。つまり、タイマーカウントがｔ２秒になるまで待つ。ステップＴ１２でタイマーカウントがｔ２秒以上であれば、ステップＴ１に戻って、異なる周波数セットが選択される。以下、上記ステップが繰り返される。

図６は図４のステップＳ３を詳細に示す通常送受信フローチャートである。まず、設定された周波数セットの干渉確認用周波数の信号が送信コイル２から送信され（ステップＰ１）、この干渉確認用周波数の信号が受信コイル３で受信される（ステップＰ２）。前記干渉確認用周波数と交互にそのセットの検知用周波数の信号が送信コイル２から送信される（ステップＰ３）、この検知用周波数の信号が受信コイル３で受信される（ステップＰ４）。受信された検知用周波数の信号の受信データの振幅について相互干渉した場合における干渉用変化幅がしきい値よりも大きいか否かが確認される（ステップＰ５）、しきい値よりも小さい場合には、相互干渉は発生していないので、干渉用変化幅カウントが初期化されて（ステップＰ６）、全体フローチャートのステップＳ４へ進む。しきい値よりも大きい場合には、周波数セットが設定された後に設置環境条件の変化などの原因で相互干渉が発生したものであり、干渉用変化幅カウントが＋１カウントされ（ステップＰ７）、この干渉用変化幅カウントの回数がｎ２より大きいか否かが確認され（ステップＰ８）、ｎ２よりも小さいとき、図４の全体フローチャートのステップＳ４へ進む。ｎ２以上のとき、次回の送信コイル２の共振周波数の送信（共振）タイミングを変更し（ステップＰ９）、干渉用変化幅カウントが初期化されて（ステップＰ１０）、全体フローチャートのステップＳ４へ進む。

以下、車両検出センサ１の実施例を示す。
図７（Ａ）のように、車両検出センサＡ、Ｂ、Ｃ３台が同時に電源を起動した場合（実際には図のように起動時に若干のずれが設けられる）に、Ａ、Ｂの２台が同じ周波数セット（グループ）０に設定されているとき、Ａ、Ｂ間で相互干渉し、前回値変化大（相互干渉）カウントが３（ｎ１）回のとき相互干渉（ＮＧ）と判断される。Ｃはグループ３で干渉しないので、Ｃの送信開始から３（ｔ１）秒後にグループ３で確定する。Ａ、Ｂが相互干渉（ＮＧ）と判断されたとき、Ａ、Ｂの送信開始から４（ｔ２）秒後にランダムで選択された次の周波数セットを送信する。Ａがグループ２、Ｂがグループ０に選択されたとき、Ａ、Ｂは互いに、およびＣとも干渉しないので、Ａ、Ｂの送信開始から３秒後にそれぞれグループ２、０で確定する。

このとき、車両の有無を検出するための送信コイル２の共振周波数は、当該周波数セットの干渉確認用周波数と検知用周波数を交互に繰り返したものが使用される。この状態を図８の実線に示す。例えば図３でグループ０が選択された場合、Ａの干渉確認用周波数を２００ｍｓｅｃ送信後、Ｆの検知用周波数を１００ｍｓｅｃ送信する状態を交互にした交互信号を１秒ごとに繰り返す。交互信号について、干渉確認用周波数を長く、検知用周波数を短くしているのは、干渉は徐々にタイミングが合う傾向があり、干渉確認用周波数の方の時間が長ければ、検知用周波数同士が重なるタイミングが少なくなるためである。

図７（Ｂ）のように、車両検出センサＡ、Ｂ２台が通常動作のときにＣが電源を起動した場合に、ＣがＡと同じグループ２に設定されたとき、Ｃ、Ａ間で相互干渉し、前回値変化大（相互干渉）が３（ｎ１）回のとき相互干渉（ＮＧ）と判断される。Ｃが相互干渉（ＮＧ）と判断されたとき、Ｃの送信開始から４（ｔ２）秒後にランダムで選択された次の周波数が送信される。Ｃがグループ３に選択されたとき、ＣはＡ、Ｂと相互干渉しないので、Ｃの送信開始から３（ｔ１）秒後にグループ３で確定する。

図７（Ｃ）のように、車両検出センサＡ、Ｂ、Ｃ３台が通常動作のときに、設置環境の変化などの原因でＡ、Ｂの２台が同じ周波数セット２で相互干渉し、前回値変化大（相互干渉）が３（ｎ２）回のとき相互干渉（ＮＧ）と判断される。このとき、Ａ、Ｂの２台について設定された周波数セットを変更したくないとき、その送信（共振）タイミングを変更する。Ａ、Ｂの２台について他の周波数セットに設定することなく、Ａ、Ｂの相互干渉した信号のそれぞれの送信（共振）タイミングをずらす。この状態を図８の破線で示す。なお、送信（共振）タイミングを変更することなく、相互干渉が発生しない共振周波数の設定を変更してもよい。

図９は車両検出センサＡ〜Ｅ５台について、共振周波数設定手段１０の動作を示すタイムチャートである。図のように、順次、車両検出センサＣがグループ２に、Ｄがグループ３に、Ａがグループ０に、Ｂがグループ４に、Ｅがグループ１に確定される。

このように、本発明では周波数セット記憶手段により検知用周波数と干渉確認用周波数を１セットとした複数の周波数セットを記憶し、相互干渉サーチ手段により周波数セットのうちの干渉確認用周波数で順次干渉サーチを行い、相互干渉がない場合に共振周波数設定手段により車両の有無を検出するための送信コイルの共振周波数を当該周波数セットのうちの検知用周波数とする。したがって、送信コイルの共振周波数を自動的に選択して設定するとともに、干渉サーチに際して、干渉確認用周波数の信号により他の車両検出センサの干渉確認用周波数の信号との間で相互干渉が発生しても、他の車両検出センサの検知用周波数との間では相互干渉は発生しないため、車両有無の検出に際して相互干渉の影響を及ぼさないことを実現できる。これにより、複数の車両検出センサ間で信号の相互干渉が発生しないように、送信コイルの共振周波数を自動的に選択して設定するとともに、干渉サーチの際に他の車両検出センサに対してその相互干渉の影響を及ぼさないことを実現できる。

なお、上記実施形態では、送信コイルから受信コイルへ向かう所定の周波数帯域で検知の元となる信号の磁束が車両の有無に起因して変化することに基づき車両の有無を検出する車両検出センサに適用しているが、これに何ら限定されるものではなく、所定の周波数帯域で検知の元となる信号を生成するループコイルのような単一の検知コイルを使用して、車両に起因して当該信号が変化することに基づき車両の有無を検出するセンサやその他の車両検出センサに適用してもよい。

なお、上記実施形態では、金属検出センサを車両検出センサに適用しているが、車両以外の金属の有無を生産ライン等の所定のエリアで検出するセンサに適用してもよい。

１：金属（車両）検出センサ
２：送信コイル（電磁共振回路）
３：受信コイル
５：制御部
６：金属（車両）検出手段
７：干渉防止手段
８：周波数セット記憶手段
９：相互干渉サーチ手段
１０：共振周波数設定手段
１２：共振タイミング変更手段
Ｍ：車両
Ｓ：車室

Claims (3)

1. 所定のエリアにおける車両等の有無を検出する金属検出センサであって、
   所定の周波数帯域で検知の元となる信号を生成する電磁共振回路を使用し、当該信号が車両等に起因して変化することに基づき車両等の有無を検出する金属検出手段と、他の金属検出センサの信号との間での相互干渉を防止する干渉防止手段とを備え、
   前記干渉防止手段は、
   前記電磁共振回路により生成される信号を、検知用周波数とこれとは別の干渉確認用周波数を１セットとした複数セットからなり、各周波数がすべて相異なる周波数セットとして記憶する周波数セット記憶手段と、
   前記周波数セット記憶手段に記憶された各周波数セットを順次選択してそのうちの干渉確認用周波数の信号を干渉サーチ信号として生成し、他の金属検出センサから生成される干渉確認用周波数の信号との間で相互干渉が発生しているかを干渉サーチする相互干渉サーチ手段と、
   前記干渉サーチにより、他の金属検出センサとの干渉確認用周波数の信号同士で相互干渉が発生しない場合には、その周波数セットに設定して、車両等の有無を検出するための前記電磁共振回路の共振周波数を、当該周波数セットのうちの検知用周波数とする共振周波数設定手段とを備えている、
   金属検出センサ。
2. 請求項１において、
   前記共振周波数設定手段は、前記相互干渉が発生しない場合に前記周波数セットに設定して、車両等の有無を検出するための前記電磁共振回路の共振周波数を、当該周波数セットにおける干渉確認用周波数と検知用周波数を交互に繰り返したものとする、金属検出センサ。
3. 請求項１において、
   前記干渉防止手段は、前記設定された周波数セットにおいて、設置環境条件の変化によって前記他の金属検出センサとの間で相互干渉が発生した場合に、さらに他の周波数セットに設定することなく、各電磁共振回路から生成されて相互干渉した信号の少なくともいずれか一方の共振タイミングをずらす共振タイミング変更手段を備えた、金属検出センサ。

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