JPH0116061Y2 - - Google Patents

Description

【考案の詳細な説明】 本考案は超音波距離測定装置に係する。

従来の超音波距離測定装置の回路構成図を第１
図に示す。第１図において、１は中央データ処理
装置（CPU）、２はクロツク回路、３はタイムデ
イレイ回路、４はカウンタ回路、５は発信回路、
６は受信回路、７は超音波発信子、８は超音波受
信子である。第１図に示す各部の動作のタイミン
グチヤートを第２図に示す。

第１図に示す従来の超音波距離測定装置におい
て、CPU１はまず第２図Ｂに示すリセツトパル
スを出してカウンタ回路４をリセツトし、その後
第２図Ｃに示す距離計測指令信号Ｃを発信する。
距離計測指令信号Ｃを受信した発信回路５は特定
の時間継続する超音波パルスを発信し、超音波発
信子７を介して被測定対象物に向けて第２図Ｄに
示す如く発射する。これにより被測対象物からの
反射波あるいは透過波が超音波受信子８によつて
受信される。受信回路６は受信信号をスレツシユ
ホールドレベルの参照電圧V_THと比較し（第２図
Ｆ）、受信波の受信時点を決定する。受信回路６
では第２図Ｇ，Ｈに示すカウンタストリツプトリ
ガＧとトリガ・ラツチ信号Ｈを超音波受信時に発
信し、カウンタ回路４へ入力する。すると、カウ
ンタ回路４は第２図Ｉに示す如くクロツクパルス
の計数を停止する。なお、CPU１が距離計測指
令信号Ｃを発信したとき同時にこの信号はカウン
タ回路４へ入力し、カウンタ回路４はクロツクパ
ルスの計数を開始している。

ところでCPU１からの距離計測指令信号Ｃは
タイムデイレイ回路３へも入力し、タイムデイレ
イ回路３は超音波発信回路５の超音波パルス発信
継続時間よりやや長い第２図Ｅに示す受信キヤン
セル時間T_dの間、受信回路６へ何が入つてもカ
ウンタ回路４はこれを無視するように動作する。
受信キヤンセル時間T_dは発信回路５が超音波パ
ルスを発信している間、発信パルスが直接あるい
は被測物以外の近距離物からの反射波が超音波受
信子８へ入力して誤測定となるのを防止するため
のものである。

第１図に示す従来の超音波距離測定装置では、
発信回路５のパルス発信継続時間と、カウンタ回
路４の計数停止を無視するための受信キヤンセル
時間とは固定のCR回路により装置毎に特定時間
に定められていた。なお、長距離測定用の場合
は、反射波の減衰が大きい（特に先頭部分）ため
超音波パルス発信継続時間が短いとスレツシヨル
ドレベルにかからないことがあるため、十分長く
している。

このように、超音波パルス発信継続時間と受信
キヤンセル時間T_dが固定されている従来技術で
は被測対象物と超音波距離測定装置との間の測定
可能な範囲が狭い範囲に限定されてしまう欠点が
あつた。即ち、近距離にある他の物体からの反射
波による誤測定を防ぐため、受信キヤンセル時間
T_dを長くして長距離の被測対象物の測定用に設
定された装置で近くの対象物までの距離を測定し
た場合は、受信キヤンセル時間T_d内に正規の反
射波が戻つてしまい、測定できないことが起る。
逆に、受信キヤンセル時間T_dを短かくして短距
離測定用に設定された装置で、長距離を測定した
場合は、超音波を送信中に受信キヤンセル時間が
過ぎて受信開始となつてしまい、受信回路が正規
の反射波又は透過波を受信する前に送信波を増幅
してしまつたり、あるいは測定対象以外の近距離
からの反射波を受信してしまうことが起る。

本考案は近距離測定・長距離測定いずれの場合
でも測定不能あるいは誤測定の起らない、またノ
イズ防止効果の大きい超音波距離測定装置を提供
することを目的とする。

かかる目的を達成した本考案による超音波距離
測定装置の構成は、所定のタイミングで超音波を
送信し、超音波反射波又は透過波の送受信の時間
幅により測定対象物までの距離を計測する超音波
距離測定装置において、指令により設定値が可変
であり、計測指令を受けた時からクロツクパルス
を設定値まで計数する発信パルスカウンタと、 この発信パルスカウンタの計数動作の間、超音
波発信子を介して超音波を発射する発信回路と、 超音波受信子を介して超音波を受信する受信回
路と、 指令により設定値が可変であり且つ発信パルス
カウンタよりも設定値が大きく、計測指令を受け
た時からクロツクパルスを設定値まで計数する受
信デイレイカウンタと、 計測指令を受けたときから、受信デイレイカウ
ンタの計数動作終了後で且つ受信回路が超音波を
受信した時まで、クロツクパルスを計数する距離
計測用カウンタ回路と、 受信回路が超音波を受信できたか否かを判定
し、受信できない場合は発信パルスカウンタ及び
受信デイレイカウンタに指令を与えてそれぞれ今
までよりも大きい設定値に変更させ、計測指令を
出力する装置とを具備することを特徴とするもの
である。

本考案による超音波距離測定装置の一実施例に
つき図面を参照しながら説明する。第３図は本考
案による超音波距離測定装置の回路構成図であ
る。第４図は第３図に示す装置の各部の動作のタ
イミングチヤートである。図面中の矢印は応動関
係を示している。第５図は第３図に示す装置の動
作の概略を表わすフローチヤートである。

第３図に示す本考案の一実施例による超音波距
離測定装置において、ユーザー等により計測開始
がCPU１に入力されると（第５図２１）、CPU１
は第４図Ｂに示すようなリセツトパルスを出し、
発信パルスカウンタ９、デイレイタイムカウンタ
回路１０及び距離計測用カウンタ回路４をリセツ
トする（第５図２２）。次いでCPU１は発信パル
スカウンタ９及びデイレイタイムカウンタ１０を
最短距離測定用の条件にセツトする。即ち、発信
パルスカウンタ９は送信パルス数を数個程度の小
さい値にセツトし、デイレイタイムカウンタ１０
は発信パルスカウンタの値に基づいて決められる
第４図Ｇの如くやや長い時間長の受信キヤンセル
時間T_dをセツトする（第５図２３）。

次いでCPU１は第４図Ｃに示す計測指令を発
信する（第５図２４）。計測指令Ｃは発信パルス
カウンタ９及び発信回路５に入力される。発信パ
ルスカウンタ９は計測指令Ｃの受信とともに、ク
ロツク回路２の第４図Ａに示すクロツクパルスを
計数して（第４図Ｅ）、CPU１が設定した第４図
Ｄに示す発信回路５の発信パルス数の経過時間を
計時する。この間発信される発信回路５の発信パ
ルスは超音波発信子７を介して、被測対象物に向
けて第４図Ｆに示す如く発射される。被測対象物
からの反射波あるいは透過波は超音波受信子８に
よつて受信される。

他方、計測指令Ｃはデイレイタイムカウンタ回
路１０に入力される。デイレイタイムカウンタ回
路１０は計測指令Ｃを受信すると同時にクロツク
パルスを計数し、CPU１がデイレイタイムカウ
ンタ回路１０に設定した第４図Ｇに示す受信キヤ
ンセル時間T_dを計測する（第４図Ｈ）。デイレイ
タイムカウンタ回路１０は受信キヤンセル時間
T_dの計時終了と同時に、第４図Ｊに示す超音波
受信イネーブル信号を距離計測用カウンタ４へ出
力し、受信可能の状態とする。

その後、反射波あるいは透過波を受信信号とし
て受信した超音波受信子は、受信回路６へ受信信
号を入力する。受信回路６は受信信号をスレツシ
ユホールドレベルの参照電圧V_THと比較し、受信
信号の受信時点を決定するが、第４図Ｃに示す計
測指令の期間を経過しても受信信号のレベルがス
レツシユホールドレベル以下であつたり、あるい
は送信パルスが終らないうちに受信信号が受信さ
れるといつた距離計測用カウンタ４が受信イネー
ブルの状態になつていないうちに受信波を受信す
るといつた測定不可能性をCPU１は判定する
（第５図２５）。

もし計測不能の場合には、再び上述の如く
CPU１は発信パルスカウンタ回路９、デイレイ
タイムカウンタ１０及び距離計測用カウンタ回路
４をリセツトし（第５図２７）、発信パルスカウ
ンタ９及びデイレイタイムカウンタ１０の設定値
を増加させるように再設定し（第５図２８）再び
第４図Ｃに示す計測指令信号Ｃを発信する（第５
図２９）。今度は超音波発信回路５から更にパル
ス数の多い所望のパルス長の超音波パルスが被測
対象物に対して発射される。また受信キヤンセル
時間も長くされる。この状態で被測対象物からの
反射波あるいは透過波は超音波受信子８に受信さ
れ、受信信号は受信回路６へ入力される。そこで
再びCPU１は受信信号の受信の結果の測定可能
性を判断する（第５図２５）。

測定可能であれば、受信回路６で受信信号とス
レツシユホールドレベルの参照電圧V_THを比較し
（第４図Ｉ）、一致した時点を受信信号の受信時間
として、第１図に示される場合と同様にカウンタ
ストツプトリガ（第４図Ｋ）とトリガラツチ信号
を発信し、また第４図Ｊの如く受信イネーブルの
状態を停止する。これによりカウンタ回路４は超
音波発信子７から超音波が発信されたのち超音波
受信子８によつて被対象物からの受信波を受信し
た時点までの時間をクロツクパルスの計数値から
計測し（第４図Ｌ）、計数値をCPU１へ送信す
る。第４図Ｍに示される時間は距離計測用カウン
タ回路４のカウンタアクテイブ時間を示してい
る。以上のように距離計測用カウンタ回路４が計
数した値は第５図２６の如くCPU１へ入力され、
測定手順は終了する。

上述した実施例の超音波距離測定装置によれ
ば、CPUにより始めは近距離測定用に数パルス
程度の短かいパルス長の超音波パルスを発信する
と共に受信キヤンセル時間を短かくして受信可能
の状態を調べ、不可であれば、順次数十ないし数
百パルス数の長い超音波パルスを発信すると共に
受信キヤンセル時間を長くし、被測対象物の距離
に応じて最適の測定条件で距離測定を行えるよう
に、発信パルス数及び受信キヤンセル時間を自動
的に設定して測定する。従つて被測対象物のきわ
めて近いものまで測定可能となるとともに、遠距
離の測定に対しては自動的に長い発信パルスを発
射し且つ長い受信キヤンセル時間を与えて近距離
からの誤つた反射波あるいは透過波を除去するこ
とができるので、測定範囲が従来の固定式のもの
に比べてきわめて拡大され、且つ対ノイズ性も著
しく向上し装置の信頼性が向上した。

本考案は発信パルス数及び受信キヤンセル時間
を可変にする構成であれば良く必ずしもCPUに
よつて自動調整するものには限定されない。この
場合でも、距離測定に最適な条件に受信キヤンセ
ル時間及び発信パルス時間を設定できるので測定
可能範囲が拡大すると共に耐ノイズ性が向上す
る。

【図面の簡単な説明】

第１図は従来の超音波距離測定装置の回路構成
図、第２図は第１図に示す回路の主要部分のタイ
ムチヤート、第３図は本考案による超音波距離測
定装置の回路構成図、第４図は第３図に示す回路
の主要部分のタイムチヤート、第５図は第３図に
示す装置の動作手順を示すフローチヤートであ
る。 図面中、１はCPU、２はクロツク回路、４は
距離計測用カウンタ回路、５は発信回路、６は受
信回路、７は超音波発信子、８は超音波受信子、
９は発信パルスカウンタ回路、１０はデイレイタ
イムカウンタ回路、２１〜２９は動作手順の各工
程を示す。

Claims (1)

1. 【実用新案登録請求の範囲】 所定のタイミングで超音波を送受信し、超音波
   反射波又は透過波の送受信時間幅により測定対象
   物までの距離を計測する超音波距離測定装置にお
   いて、 指令により設定値が可変であり、計測指令を受
   けた時からクロツクパルスを設定値まで計数する
   発信パルスカウンタと、 この発信パルスカウンタの計数動作の間、超音
   波発信子を介して超音波を発射する発信回路と、 超音波受信子を介して超音波を受信する受信回
   路と、 指令により設定値が可変であり且つ発信パルス
   カウンタよりも設定値が大きく、計測指令を受け
   た時からクロツクパルスを設定値まで計数する受
   信デイレイカウンタと、 計測指令を受けたときから、受信デイレイカウ
   ンタの計数動作終了後で且つ受信回路が超音波を
   受信した時まで、クロツクパルスを計数する距離
   計測用カウンタ回路と、 受信回路が超音波を受信できたか否かを判定
   し、受信できない場合は発信パルスカウンタ及び
   受信デイレイカウンタに指令を与えてそれぞれ今
   までよりも大きい設定値に変更させ、計測指令を
   出力する装置とを具備することを特徴とする超音
   波距離測定装置。