JP6003432B2 - Moving object detection sensor - Google Patents
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Description
本明細書が開示する技術は、移動物体検出センサに関する。 The technology disclosed in this specification relates to a moving object detection sensor .
特許文献1には、送信アンテナから無線信号を送信し、物体によって反射された無線信号を受信アンテナで受信することで、物体までの距離を測定する測距装置が開示されている。 Patent Document 1 discloses a distance measuring device that measures a distance to an object by transmitting a radio signal from a transmission antenna and receiving a radio signal reflected by the object with a reception antenna.
特許文献1の測距装置では、受信アンテナで受信された信号を増幅回路により増幅する。増幅回路内にはアンプ等の能動素子が存在しており、これらの能動素子の動作によって信号にノイズが重畳され、検出精度が低くなるという問題があった。したがって、本明細書では、ノイズの影響を受けにくい移動物体検出センサを提供する。 In the distance measuring apparatus of Patent Document 1, a signal received by a receiving antenna is amplified by an amplifier circuit. There is an active element such as an amplifier in the amplifier circuit, and there is a problem that noise is superimposed on the signal due to the operation of these active elements and detection accuracy is lowered. Therefore, the present specification provides a moving object detection sensor that is less susceptible to noise.
本明細書が開示する移動物体検出センサは、伝送路と、伝送路に接続されている発振器と、伝送路に接続されており、自己のインピーダンスを変更可能な可変負荷と、伝送路に接続されているアンテナと、伝送路に接続されている信号検出器と、振幅変化検出器を有している。発振器によって伝送路に入力された高周波信号は、可変負荷とアンテナに伝送される。可変負荷は、高周波信号を反射する。アンテナは、伝送路からアンテナに入力される高周波信号を無線信号として送信するとともに、アンテナで受信される無線信号を高周波信号として伝送路に入力する。可変負荷によって反射された高周波信号と、アンテナによって伝送路に入力された高周波信号は、伝送路によって信号検出器に伝送される。振幅変化検出器が、信号検出器で検出される高周波信号の振幅の経時的な変化を検出する。 The moving object detection sensor disclosed in this specification includes a transmission line, an oscillator connected to the transmission line, a variable load connected to the transmission line and capable of changing its own impedance, and connected to the transmission line. A signal detector connected to the transmission line, and an amplitude change detector . The high frequency signal input to the transmission line by the oscillator is transmitted to the variable load and the antenna. The variable load reflects high frequency signals. The antenna transmits a high frequency signal input from the transmission path to the antenna as a radio signal, and inputs a radio signal received by the antenna as a high frequency signal to the transmission path. The high-frequency signal reflected by the variable load and the high-frequency signal input to the transmission path by the antenna are transmitted to the signal detector via the transmission path. An amplitude change detector detects a change over time in the amplitude of the high-frequency signal detected by the signal detector.
この移動物体検出センサでは、伝送路によって発振器から可変負荷とアンテナに高周波信号が伝送される。可変負荷は、高周波信号を反射する。アンテナは、高周波信号を無線信号として送信する。送信された無線信号が物体に当たると、物体によって無線信号が反射される。反射された無線信号は、アンテナによって受信され、高周波信号として伝送路に入力される。その結果、信号検出器には、可変負荷で反射された高周波信号(以下、反射信号という)と、アンテナから入力された高周波信号(以下、受信信号という)とが合成された信号(以下、合成信号という)が入力される。反射信号と受信信号とが互いに強め合う関係にある場合(これらの信号の位相差がゼロの場合)には、合成信号の振幅が大きくなる。反射信号と受信信号とが打ち消し合う関係にある場合(これらの信号の位相差が180°の場合)には、合成信号の振幅が小さくなる。したがって、無線信号を反射している物体が移動物体検出センサに対して相対的に移動していれば、信号検出器で検出される合成信号の振幅が経時的に変化する。したがって、この振幅の変化を検出することで、移動物体の有無を検出することができる。なお、移動物体検出センサの検出感度は、合成信号の振幅の最大値(上記強め合う関係にある場合の振幅)と、合成信号の振幅の最小値(上記打ち消し合う関係にある場合の振幅)の比(以下、振幅比という)が大きいほど高くなる。振幅比は、受信信号の振幅と反射信号の振幅との差が小さいほど、大きくなる。受信信号の振幅は、無線信号を反射する物体(すなわち、検出対象の物体)の位置、大きさ、材質等によって変化する。このように、状況に応じて振幅が変化する受信信号に対して反射信号の振幅を合わせることができれば、振幅比を向上させることができる。この移動物体検出センサでは、可変負荷のインピーダンスが変更可能とされている。可変負荷が高周波信号を反射するときの反射率は、可変負荷のインピーダンスと伝送路のインピーダンスの比によって変化する。したがって、可変負荷のインピーダンスを変更すると、可変負荷における高周波信号の反射率が変化し、反射信号の振幅が変化する。これによって、反射信号の振幅を、受信信号の振幅に合わせることができる。すなわち、振幅比を向上させることができる。このように、この移動物体検出センサでは、信号の増幅を行わずに、振幅比の向上を図ることができる。したがって、増幅器の雑音の影響を受けずに合成信号の最適化を行うことができる。なお、本技術は、増幅器の使用を完全に否定するものではない。例えば、本技術によって最適化された合成信号を、その後、増幅器で増幅してもよい。このような場合でも、増幅前の段階で合成信号を最適化しておくことで、検出感度の向上を図ることができる。 In this moving object detection sensor , a high frequency signal is transmitted from an oscillator to a variable load and an antenna through a transmission path. The variable load reflects high frequency signals. The antenna transmits a high frequency signal as a radio signal. When the transmitted radio signal hits an object, the radio signal is reflected by the object. The reflected radio signal is received by the antenna and input to the transmission path as a high frequency signal. As a result, the signal detector combines a high-frequency signal reflected from a variable load (hereinafter referred to as a reflected signal) and a high-frequency signal input from an antenna (hereinafter referred to as a received signal) (hereinafter referred to as a combined signal). Signal). When the reflected signal and the received signal are in a mutually reinforcing relationship (when the phase difference between these signals is zero), the amplitude of the combined signal is increased. When the reflected signal and the received signal cancel each other (when the phase difference between these signals is 180 °), the amplitude of the combined signal becomes small. Therefore, if the object reflecting the radio signal moves relative to the moving object detection sensor , the amplitude of the combined signal detected by the signal detector changes with time. Therefore, the presence or absence of a moving object can be detected by detecting this change in amplitude. Note that the detection sensitivity of the moving object detection sensor is the maximum value of the amplitude of the combined signal (the amplitude in the case of the reinforcing relationship) and the minimum value of the amplitude of the combined signal (the amplitude in the case of the canceling relationship). The higher the ratio (hereinafter referred to as the amplitude ratio), the higher the ratio. The amplitude ratio increases as the difference between the amplitude of the received signal and the amplitude of the reflected signal decreases. The amplitude of the received signal varies depending on the position, size, material, and the like of the object that reflects the radio signal (that is, the detection target object). Thus, the amplitude ratio can be improved if the amplitude of the reflected signal can be matched to the received signal whose amplitude varies depending on the situation. In this moving object detection sensor , the impedance of the variable load can be changed. The reflectivity when the variable load reflects a high-frequency signal varies depending on the ratio between the impedance of the variable load and the impedance of the transmission path. Therefore, when the impedance of the variable load is changed, the reflectance of the high frequency signal at the variable load changes, and the amplitude of the reflected signal changes. Thereby, the amplitude of the reflected signal can be matched with the amplitude of the received signal. That is, the amplitude ratio can be improved. Thus, this moving object detection sensor can improve the amplitude ratio without performing signal amplification. Therefore, the synthesized signal can be optimized without being affected by the noise of the amplifier. Note that the present technology does not completely deny the use of amplifiers. For example, the combined signal optimized by the present technology may then be amplified by an amplifier. Even in such a case, the detection sensitivity can be improved by optimizing the composite signal before amplification.
最初に、以下に説明する実施例の特徴を列記する。なお、ここに列記する特徴は、何れも独立して有効なものである。 First, the features of the embodiments described below are listed. Note that the features listed here are all independently effective.
(特徴1)伝送路が3dBハイブリッド結合器により構成されている (Characteristic 1) The transmission path is configured by a 3 dB hybrid coupler.
特徴1によれば、高周波信号の伝送経路を極めて短くすることができる。したがって、伝送路で生じる熱雑音を最小化することができる。したがって、移動物体検出センサの感度をより向上させることができる。 According to the feature 1, the transmission path of the high frequency signal can be extremely shortened. Therefore, thermal noise generated in the transmission line can be minimized. Therefore, the sensitivity of the moving object detection sensor can be further improved.
(特徴2)移動物体検出センサは、第1ステップと第2ステップを繰り返し実行する。第1ステップでは、可変負荷のインピーダンスを所定値(例えば、伝送路のインピーダンスと略同じインピーダンス)に設定して発振器から伝送路に高周波信号を入力し、信号検出器により検出を行う。第2ステップでは、発振器から伝送路に高周波信号を入力し、信号検出器により検出を行う。第2ステップでは、直前の第1ステップにおいて信号検出器で検出された高周波信号の振幅が大きいほど可変負荷における高周波信号の反射率が高くなるように、可変負荷のインピーダンスを変更する。一実施形態においては、第2ステップでの可変負荷のインピーダンスは、伝送路のインピーダンスよりも大きい。この実施形態では、直前の第1ステップにおいて信号検出器で検出された高周波信号の振幅が大きいほど可変負荷のインピーダンスが大きくなるように可変負荷のインピーダンスを変更する。 (Feature 2) The moving object detection sensor repeatedly executes the first step and the second step. In the first step, the impedance of the variable load is set to a predetermined value (for example, substantially the same impedance as that of the transmission line), a high frequency signal is input from the oscillator to the transmission line, and detection is performed by the signal detector. In the second step, a high frequency signal is input from the oscillator to the transmission line, and detection is performed by a signal detector. In the second step, the impedance of the variable load is changed so that the reflectivity of the high frequency signal at the variable load increases as the amplitude of the high frequency signal detected by the signal detector in the immediately preceding first step increases. In one embodiment, the impedance of the variable load in the second step is larger than the impedance of the transmission line. In this embodiment, the impedance of the variable load is changed so that the impedance of the variable load increases as the amplitude of the high-frequency signal detected by the signal detector in the first step immediately before increases.
図1に示す移動物体検出センサ10は、伝送路20と、発振器30と、可変負荷40と、アンテナ50と、信号検出器60と、制御装置64を有している。伝送路20は、図示しない基板上に形成されており、導体により構成されている。発振器30、可変負荷40、アンテナ50、及び信号検出器60は、伝送路20に接続されている。伝送路20は、発振器30から可変負荷40に向かって直線状に伸びる部分20aと、アンテナ50から信号検出器60に向かって直線状に伸びる部分20bと、部分20aと部分20bとを接続している2つの直線状の部分20c、20dを有している。伝送路20は、発振器30が発振する高周波信号に対して約50Ωのインピーダンスを有している。
A moving
制御装置64は、移動物体検出センサ10の各部を制御する。
The
発振器30は、伝送路20に高周波信号を入力する。発振器30から伝送路20に入力された高周波信号の一部(入力電力の約50%)は、矢印70aに示す経路で可変負荷40に伝送される。発振器30から伝送路20に入力された高周波信号の一部(入力電力の残りの約50%)は、矢印70b、70cに示す経路でアンテナ50に入力される。伝送路20の形状は、発振器30から伝送路20に入力された高周波信号が、信号検出器60にはほとんど入力されないようになっている。
The
可変負荷40は、伝送路20よりも高いインピーダンスを有している。このため、可変負荷40は、伝送路20から入力される信号を伝送路20に反射する。可変負荷40の構造について、より詳細に説明する。可変負荷40は、直流電源42と、インダクタ44と、コンデンサ46と、ダイオード48を有している。直流電源42が通電する電流は可変とされている。コンデンサ46は直流を遮断し、インダクタ44は直流に対して負荷とならないので、直流電源42からの電流は図1の矢印80に示すようにダイオード48に流れる。他方、コンデンサ46は高周波信号を通し、インダクタ44は高周波信号を遮断するので、伝送路20からの高周波信号はダイオード48に入力される。すなわち、高周波信号に対する可変負荷40のインピーダンスは、ダイオード48のインピーダンスによって決まる。ダイオード48のインピーダンスは、ダイオード48に流れる直流電流80の大きさによって変化する。すなわち、直流電流80が大きいほど、ダイオード48のインピーダンスは小さくなる。すなわち、ダイオード48の高周波信号に対するインピーダンス(すなわち、可変負荷40の高周波信号に対するインピーダンス)は、直流電源42による通電電流によって変更することができる。可変負荷40の高周波信号に対するインピーダンスが変化することで、可変負荷40における高周波信号の反射率が変化する。
The
アンテナ50は、伝送路20からアンテナ50に入力される高周波信号を、無線信号として周囲の空間に送信する。周囲の空間内に物体(例えば、図1の物体90)が存在すると、アンテナ50が送信した無線信号がその物体によって反射される。物体によって反射された無線信号は、図2に示すようにアンテナ50で受信されて、高周波信号として伝送路20に入力される。なお、アンテナ50で受信される無線信号の振幅は、物体の位置や大きさ等によって変化する。アンテナ50に近い位置に物体が存在すれば、アンテナ50で高振幅の無線信号が受信される。アンテナ50から遠い位置に物体が存在すれば、アンテナ50で低振幅の無線信号が受信される。したがって、アンテナ50から伝送路20に入力される高周波信号の振幅は、周囲の環境に応じて変化する。また、周囲の空間内に物体が存在しない場合には、アンテナ50では無線信号がほとんど受信されない。
The
図2に示すように、可変負荷40で反射された高周波信号は、矢印70d、70eに示す経路で信号検出器60に伝送される。アンテナ50から伝送路20に入力された高周波信号は、矢印70fに示す経路で信号検出器60に伝送される。このように、信号検出器60には、可変負荷40からの高周波信号と、アンテナ50からの高周波信号の両方が入力される。なお、可変負荷40やアンテナ50からの信号は図示しない経路で発振器30等にも伝送されるが、そのような経路で伝送された高周波信号は移動物体検出センサ10の動作にはほとんど影響しない。
As shown in FIG. 2, the high-frequency signal reflected by the
図3、4は、図1の物体90によって無線信号が反射された場合に信号検出器60に入力される高周波信号(すなわち、アンテナ50からの高周波信号Aと、可変負荷40からの高周波信号Bと、高周波信号Aと高周波信号Bの合成波C)を例示している。アンテナ50から伝送路20に入力される高周波信号Aの位相は、物体90の位置(すなわち、物体90が無線信号を反射する位置)によって変化する。図3に示すように、アンテナ50からの高周波信号Aが、可変負荷40からの高周波信号Bの位相と一致すると、信号検出器60では高い振幅D1を有する高周波信号Cが検出される。物体90の位置が変化して、図4に示すように、アンテナ50からの高周波信号Aが、可変負荷40からの高周波信号Bの位相と180°ずれると、信号検出器60では低い振幅D2を有する高周波信号Cが検出される。すなわち、物体90の位置に応じて、信号検出器60で検出される高周波信号Cの振幅が変化する。したがって、高周波信号Cの振幅が変化するか否かによって、移動物体の有無を検出することができる。
3 and 4 show the high-frequency signals (that is, the high-frequency signal A from the
ここで、信号検出器60で検出される高周波信号Cの振幅の最大値D1と最小値D2との比D1/D2が大きいほど、移動物体検出センサ10の感度が向上する。例えば、図5、6に示すように、アンテナ50からの高周波信号Aの振幅に対して可変負荷40からの高周波信号Bの振幅が一致していれば、高周波信号Cの振幅の最大値D1は大きくなり、高周波信号Cの振幅の最小値D2は略ゼロとなり、振幅比D1/D2は略無限大となる。この場合には、移動物体検出センサ10の感度が極めて高くなる。移動物体検出センサ10は、高周波信号Cの振幅比D1/D2が大きくなるように可変負荷40のインピーダンスを変更することで、自己の検出感度を向上させる。
Here, as the ratio D1 / D2 between the maximum value D1 and the minimum value D2 of the amplitude of the high-frequency signal C detected by the
次に、可変負荷40のインピーダンスを調整する処理について説明する。移動物体検出センサ10を動作させると、制御装置64が図7に示すフローチャートを実行する。ステップS2では、制御装置64は、可変負荷40の高周波信号に対するインピーダンスを50Ωに設定する(すなわち、当該インピーダンスが50Ωとなるように、直流電源42の電流値を制御する)。上述したように、伝送路20のインピーダンスは約50Ωである。したがって、この場合には、可変負荷40のインピーダンスと伝送路20のインピーダンスが略一致するので、可変負荷40における高周波信号の反射率は略0%となる。次に、制御装置64は、発振器30を動作させる。これによって、発振器30から伝送路20に高周波信号が入力される。上記のとおり、可変負荷40における高周波信号の反射率は略0%であるので、可変負荷40による反射はほとんど生じない(すなわち、上述した高周波信号Bはほとんど生じない)。また、発振器30からの高周波信号はアンテナ50に入力され、アンテナ50から無線信号が送信される。送信された無線信号は物体により反射され、反射された無線信号がアンテナ50で受信される。このため、アンテナ50から伝送路20に高周波信号Aが入力される。アンテナ50から伝送路20に入力された高周波信号Aは、信号検出器60に入力される。したがって、信号検出器60では、アンテナ50からの高周波信号Aのみが検出される。上記のとおり、移動物体検出センサ10の近くに物体が存在していれば、高周波信号Aの振幅は大きくなる。ステップS2では、制御装置64は、高周波信号Aの振幅を特定する。
Next, a process for adjusting the impedance of the
ステップS4では、制御装置64は、可変負荷40のインピーダンスを、伝送路20のインピーダンス(すなわち、50Ω)より高い値に上昇させる。これによって、可変負荷40で高周波信号が反射されるようになり、反射された高周波信号Bが信号検出器60に入力される。すなわち、信号検出器60で、高周波信号Aと高周波信号Bを合成した高周波信号Cが検出される。ステップS4において信号検出器60で検出される高周波信号Cの振幅に変化があった場合には、制御装置64はその旨の信号を出力する。これによって、移動物体検出センサ10の測定範囲内に移動物体が存在するか否かが検出される。
In step S4, the
なお、ステップS4では、ステップS2で特定した高周波信号Aの振幅に応じた値に、可変負荷40のインピーダンスを変更する。より具体的には、ステップS4では、ステップS2で特定された高周波信号Aの振幅が大きいほど、可変負荷40のインピーダンスを大きい値に設定される。可変負荷40のインピーダンスが大きくなるほど、可変負荷40のインピーダンスと伝送路20のインピーダンスとの差が大きくなるので、可変負荷40における高周波信号の反射率が高くなる。したがって、このように可変負荷40のインピーダンスを制御すれば、高周波信号Aの振幅が大きいほど、可変負荷40で反射される高周波信号Bの振幅が大きくなる。これによって、高周波信号Aと高周波信号Bの振幅に大きな差が生じることを抑制することができる。ステップS4では、高周波信号Bの振幅が高周波信号Aの振幅と略一致するように、可変負荷40のインピーダンスが設定される。このため、信号検出器60で検出される高周波信号Cの振幅比D1/D2が高い値に維持される。
In step S4, the impedance of the
制御装置64は、一定の周期でステップS2とステップS4を繰り返す。したがって、周囲の環境の変化によって高周波信号Aの振幅が経時的に変化したとしても、それに追従するように高周波信号Bの振幅が変化する。したがって、この移動物体検出センサ10は、常に高い感度で移動物体の検出を行うことができる。
The
このように、実施例1の技術によれば、アンプ等の増幅器を用いることなく、移動物体を高い感度で検出することができる。増幅器を用いないので、高周波信号に増幅器に起因するノイズが生じず、高周波信号中のノイズは熱雑音のみとなる。したがって、この技術によれば、ノイズの影響を受け難い高感度の移動物体検出センサを実現することができる。 Thus, according to the technique of the first embodiment, a moving object can be detected with high sensitivity without using an amplifier such as an amplifier. Since an amplifier is not used, noise due to the amplifier does not occur in the high-frequency signal, and the noise in the high-frequency signal is only thermal noise. Therefore, according to this technique, it is possible to realize a highly sensitive moving object detection sensor that is hardly affected by noise.
また、上述した実施例では、伝送路20が、3dBハイブリッド結合器により構成されている。すなわち、3dBハイブリッド結合器の直線状の部分20aの一端に発振器30が接続されており、直線状の部分20aの他端に可変負荷40が接続されており、直線状の部分20bの一端であって発振器30に対して対角の位置にアンテナ50が接続されており、直線状の部分20bの他端に信号検出器60が接続されている。このような構成によれば、高周波信号の伝送経路を極めて短くすることができる。したがって、伝送路20で生じる熱雑音を最小化することができる。このため、移動物体検出センサ10の感度がより向上されている。
In the above-described embodiment, the
また、実施例1においては、制御装置64は、図7の処理を繰り返すときに、可変負荷40のインピーダンスの推移(または、直流電源42の電流値の推移等、可変負荷40のインピーダンスの推移を示す値)を出力してもよい。実施例1では、高周波信号Aの振幅と可変負荷40のインピーダンスは正確に相関する。検出対象の物体が移動物体検出センサ10に近づいている場合には、高周波信号Aの振幅は徐々に大きくなるので、可変負荷40のインピーダンスも徐々に大きくなる。検出対象の物体が移動物体検出センサ10から遠ざかっている場合には、高周波信号Aの振幅は徐々に小さくなるので、可変負荷40のインピーダンスも徐々に小さくなる。したがって、可変負荷40のインピーダンスの推移を出力することで、物体が移動物体検出センサ10に対して近づいているのか、遠ざかっているのかを判別することができる。
Further, in the first embodiment, when the
なお、実施例1では、ステップS4において、可変負荷40のインピーダンスを伝送路20のインピーダンスよりも高い値に設定するとともに、ステップS2において特定された高周波信号Aの振幅が大きいほど、ステップS4において可変負荷40のインピーダンスを大きくする。しかしながら、他の実施例においては、ステップS4で可変負荷40のインピーダンスを伝送路20のインピーダンスよりも低い値に設定するとともに、ステップS2において特定された高周波信号Aの振幅が大きいほど、ステップS4において可変負荷40のインピーダンスを小さくしてもよい。このような構成でも、高周波信号Aの振幅が大きいときほど、伝送路20と可変負荷40の間のインピーダンスの差(すなわち、可変負荷40で反射される高周波信号Bの振幅)を大きくすることができる。
In Example 1, in step S4, the impedance of the
実施例2の移動物体検出センサ100は、図8に示すように複数の物体90、92が存在する場合に、これらの存在を検出する。実施例2の移動物体検出センサ100は、実施例1の移動物体検出センサ10とは制御方法のみが異なる。実施例2の移動物体検出センサ100の制御装置64は、図9のフローチャートに示す処理を実行する。図9のフローチャートでは、図7のフローチャートにステップS1が付加されている。また、図10のグラフDは、図9の処理が実行される場合における可変負荷40のインピーダンスの推移を示している。制御装置64は、ステップS1において、発振器30の出力強度を設定する。最初のステップS1では、出力強度は極めて低い値に設定される。ステップS2、S4は、図7と同様にして実施される。但し、ステップS2、4では、ステップS1で設定された出力強度の高周波信号が発振器30から出力される。最初のステップS1では出力強度が極めて低く設定されるため、最初のステップS2では発振器30から振幅が極めて小さい高周波信号が出力される。このため、最初のステップS2では、アンテナ50から送信される無線信号の伝播距離が極めて短く、無線信号が物体90に届かない。したがって、最初のステップS2では、信号検出器60で検出される高周波信号Aの振幅は略ゼロである。このため、その後のステップS4において、可変負荷40のインピーダンスは略50Ω(すなわち、反射率が略ゼロ)に設定される。2度目以降のステップS1では、発振器30の出力強度が所定値だけ上昇される。そして、ステップS1で設定された出力強度によって、その後のステップS2、S4が実施される。制御装置64は、ステップS1、S2、S4からなるループを繰り返す。このループが繰り返されることで、発振器30の出力強度が徐々に上昇する。発振器30の出力強度が低い間は、アンテナ50から送信される無線信号が物体90に届かない。したがって、この間は、図10の期間T1に示すように、可変負荷40のインピーダンスは約50Ωに維持される。発振器30の出力強度が上昇することによって(すなわち、無線信号の伝播距離が伸びることによって)、無線信号が物体90に到達すると、物体90によって無線信号が反射される。すると、ステップS2で信号検出器60によって高周波信号Aが検出される。したがって、その直後のステップS4で、可変負荷40のインピーダンスが上昇される。その後は、発振器30の出力強度が上昇するに従って物体90によって反射される無線信号の強度も上昇するので、信号検出器60で検出される高周波信号Aの振幅も徐々に上昇する。したがって、図10の期間T2に示すように、可変負荷40のインピーダンスも、高周波信号Aの振幅に合わせて徐々に上昇する。その後、無線信号が2つの物体90、92に反射されようになると、信号検出器60でより振幅が大きい高周波信号Aが検出されるようになる。このため、図10の期間T3に示すように、可変負荷40のインピーダンスの上昇率がより大きくなる。制御装置64は、発振器30の出力強度が予め決められた最大値まで達したら、再度、出力強度を初期値に設定し直して、ステップS1、S2、S4からなるループを再度繰り返す。
The moving
以上に説明したように、発振器30の出力強度を徐々に増大させながら可変負荷40のインピーダンスを調整すると、無線信号が物体90、92に到達したときに、図10に示すようにインピーダンスの上昇率が変化する。したがって、インピーダンスの上昇率の変化点(図10の変化点110、112)を特定することで、物体の位置を検出することができる。この方法によれば、複数の物体の位置を検出することが可能である。
As described above, when the impedance of the
また、図10のグラフEは、グラフDが得られたときの処理が終了した後に、再度、図9の処理を行ったときに得られた可変負荷40のインピーダンスの推移を示している。図示するように、グラフEでは、変化点110が変化点120に移動しており、変化点112が変化点122に移動している。これによって、物体90、92の移動量を検出することができる。また、図10のインピーダンスの上昇率(すなわち、グラフD、Eの傾き)は、物体90、92が受ける無線信号の範囲(図8の立体角θ)に相関する。無線信号を受信する範囲の立体角θが大きいほど、インピーダンスの上昇率は高くなる。したがって、インピーダンスのグラフの傾きから、各物体90、92の立体角θを特定することができる。立体角θと物体90、92の位置(すなわち、図8に示すアンテナ50から物体90、92までの距離L90、L92)が分かると、無線信号の照射方向における物体90、92の投影面積(図8の面積S90、S92)が分かる。このように、実施例2の移動物体検出センサ100によれば、物体90、92の移動量、及び、無線信号の照射方向における物体90、92の投影面積を特定することができる。
A graph E in FIG. 10 shows the transition of the impedance of the
以上、本発明の具体例を詳細に説明したが、これらは例示にすぎず、特許請求の範囲を限定するものではない。特許請求の範囲に記載の技術には、以上に例示した具体例をさまざまに変形、変更したものが含まれる。
本明細書または図面に説明した技術要素は、単独であるいは各種の組み合わせによって技術的有用性を発揮するものであり、出願時請求項記載の組み合わせに限定されるものではない。また、本明細書または図面に例示した技術は複数目的を同時に達成するものであり、そのうちの一つの目的を達成すること自体で技術的有用性を持つものである。
Specific examples of the present invention have been described in detail above, but these are merely examples and do not limit the scope of the claims. The technology described in the claims includes various modifications and changes of the specific examples illustrated above.
The technical elements described in this specification or the drawings exhibit technical usefulness alone or in various combinations, and are not limited to the combinations described in the claims at the time of filing. In addition, the technology illustrated in the present specification or the drawings achieves a plurality of objects at the same time, and has technical utility by achieving one of the objects.
10:移動物体検出センサ
20:伝送路
30:発振器
40:可変負荷
42:直流電源
44:インダクタ
46:コンデンサ
48:ダイオード
50:アンテナ
60:信号検出器
64:制御装置
80:直流電流
10: Moving object detection sensor 20: Transmission path 30: Oscillator 40: Variable load 42: DC power supply 44: Inductor 46: Capacitor 48: Diode 50: Antenna 60: Signal detector 64: Controller 80: DC current
Claims (6)
伝送路と、
伝送路に接続されている発振器と、
伝送路に接続されており、自己のインピーダンスを変更可能な可変負荷と、
伝送路に接続されているアンテナと、
伝送路に接続されている信号検出器と、
振幅変化検出器、
を有しており、
発振器によって伝送路に入力された高周波信号は、可変負荷とアンテナに伝送され、
可変負荷は、高周波信号を反射し、
アンテナは、伝送路からアンテナに入力される高周波信号を無線信号として送信するとともに、アンテナで受信される無線信号を高周波信号として伝送路に入力し、
可変負荷によって反射された高周波信号と、アンテナによって伝送路に入力された高周波信号は、伝送路によって信号検出器に伝送され、
振幅変化検出器が、信号検出器で検出される高周波信号の振幅の経時的な変化を検出する、
ことを特徴とする移動物体検出センサ。 A moving object detection sensor for detecting the presence of a moving object,
A transmission line;
An oscillator connected to the transmission line;
A variable load connected to the transmission line and capable of changing its own impedance;
An antenna connected to the transmission line;
A signal detector connected to the transmission line,
Amplitude change detector,
Have
The high-frequency signal input to the transmission line by the oscillator is transmitted to the variable load and the antenna,
Variable load reflects high frequency signals,
The antenna transmits a high-frequency signal input from the transmission path to the antenna as a radio signal, and inputs a radio signal received by the antenna to the transmission path as a high-frequency signal.
The high frequency signal reflected by the variable load and the high frequency signal input to the transmission line by the antenna are transmitted to the signal detector by the transmission line ,
An amplitude change detector detects a change in amplitude of the high frequency signal detected by the signal detector over time;
A moving object detection sensor .
発振器が第1部分の一端に接続されており、An oscillator is connected to one end of the first part;
可変負荷が第1部分の他端に接続されており、A variable load is connected to the other end of the first portion;
アンテナが発振器に対して対角に位置する第2部分の一端に接続されており、An antenna is connected to one end of the second part located diagonally to the oscillator;
信号検出器が第2部分の他端に接続されている、A signal detector is connected to the other end of the second part;
ことを特徴とする請求項2の移動物体検出センサ。The moving object detection sensor according to claim 2.
第1ステップでは、可変負荷における高周波信号の反射率が第1の値となるように可変負荷のインピーダンスを設定した状態で、発振器から伝送路に高周波信号を入力して信号検出器により検出を行い、In the first step, with the variable load impedance set so that the reflectivity of the high frequency signal at the variable load becomes the first value, the high frequency signal is input from the oscillator to the transmission line and detected by the signal detector. ,
第2ステップでは、可変負荷における高周波信号の反射率が第1の値よりも大きい値となるように可変負荷のインピーダンスを設定した状態で、発振器から伝送路に高周波信号を入力して信号検出器により検出を行い、In the second step, the signal detector is configured by inputting the high frequency signal from the oscillator to the transmission line in a state where the impedance of the variable load is set so that the reflectivity of the high frequency signal in the variable load is larger than the first value. To detect
第2ステップでは、直前の第1ステップにおいて信号検出器で検出された高周波信号の振幅が大きいほど可変負荷における高周波信号の反射率が高くなるように、可変負荷のインピーダンスを変更する、In the second step, the impedance of the variable load is changed so that the reflectivity of the high frequency signal at the variable load increases as the amplitude of the high frequency signal detected by the signal detector in the immediately preceding first step increases.
ことを特徴とする請求項1〜3の何れか一項の移動物体検出センサ。The moving object detection sensor according to any one of claims 1 to 3.
一方の端子が伝送路に接続されているコンデンサと、A capacitor with one terminal connected to the transmission line;
アノードがコンデンサの他方の端子に接続されているダイオードと、A diode whose anode is connected to the other terminal of the capacitor;
一方の端子がコンデンサの他方の端子及びダイオードのアノードに接続されているインダクタと、An inductor having one terminal connected to the other terminal of the capacitor and the anode of the diode;
正極がインダクタの他方の端子に接続されており、負極がダイオードのカソードに接続されており、通電電流を変更可能な直流電源、A DC power source whose positive electrode is connected to the other terminal of the inductor, and whose negative electrode is connected to the cathode of the diode, the energization current can be changed,
を備えている、With
ことを特徴とする請求項1〜5の何れか一項の移動物体検出センサ。The moving object detection sensor according to any one of claims 1 to 5.
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