JPH0320789Y2 - - Google Patents

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JPH0320789Y2
JPH0320789Y2 JP3377286U JP3377286U JPH0320789Y2 JP H0320789 Y2 JPH0320789 Y2 JP H0320789Y2 JP 3377286 U JP3377286 U JP 3377286U JP 3377286 U JP3377286 U JP 3377286U JP H0320789 Y2 JPH0320789 Y2 JP H0320789Y2
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ultrasonic
pulse
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reflected
period
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  • Measurement Of Velocity Or Position Using Acoustic Or Ultrasonic Waves (AREA)

Description

【考案の詳細な説明】 産業上の利用分野 本考案は、超音波式物体検知装置に関し、更に
詳しくは、物体などの距離判別を簡易に行うこと
ができる超音波式物体検知装置に関する。
[Detailed Description of the Invention] Industrial Application Field The present invention relates to an ultrasonic object detection device, and more particularly, to an ultrasonic object detection device that can easily determine the distance to an object.

従来技術 従来の超音波式物体検知装置では、超音波パル
スを発信し、その反射パルスを受信して、発信時
から受信時までの時間間隔により物体までの距離
を判別している。すなわち、超音波パルスを発信
してから超音波パルスを受信するまでの時間が、
発信位置から物体までの距離に比例する点に着目
したものである。
Prior Art A conventional ultrasonic object detection device transmits an ultrasonic pulse, receives the reflected pulse, and determines the distance to the object based on the time interval from the time of transmission to the time of reception. In other words, the time from transmitting an ultrasonic pulse to receiving an ultrasonic pulse is
This method focuses on the point that is proportional to the distance from the transmission position to the object.

かかる従来の超音波式物体検知装置の例として
は、たとえば特開昭57−84377号公報に開示の装
置がある。
An example of such a conventional ultrasonic object detection device is the device disclosed in Japanese Patent Application Laid-Open No. 57-84377.

従来技術の問題点 超音波パルスが発信されてから反射パルスが受
信されるまでの時間は、物体までの距離が数cm〜
数mに対して数ms〜数10msである。
Problems with the conventional technology The time from when an ultrasonic pulse is emitted to when a reflected pulse is received is limited to a distance of several centimeters to an object.
It is several milliseconds to several tens of milliseconds for several meters.

したがつて、超音波パルスを発信してから反射
パルスが受信されるまでの時間を検出して距離判
別を行う従来装置では、非常に短い時間を測定す
る必要があり、そのための回路構成が複雑となる
問題点がある。
Therefore, with conventional devices that determine distance by detecting the time between transmitting an ultrasonic pulse and receiving a reflected pulse, it is necessary to measure a very short time, and the circuit configuration for this purpose is complicated. There is a problem.

また、物体までの距離を警報音の音色を変えて
報知しようとしたときに、上記従来装置では、超
音波パルス発信時から反射パルス受信時までの時
間の長さの変化を音色変化に変換するための比較
的複雑な回路が必要となる問題点がある。
Additionally, when attempting to notify the distance to an object by changing the tone of the alarm sound, the conventional device described above converts the change in the length of time from the time the ultrasonic pulse is transmitted to the time the reflected pulse is received into a change in tone. There is a problem in that a relatively complicated circuit is required for this purpose.

考案の目的 本考案の目的とするところは、簡単な構成によ
つて物体までの距離を判別することができ、ま
た、その判別の結果を比較的簡単な構成で警報音
の音色変化に変換することができる新たな方式の
超音波式物体検知装置を提供することにある。
Purpose of the invention The purpose of the invention is to be able to determine the distance to an object with a simple configuration, and to convert the results of this determination into a change in the tone of an alarm sound with a relatively simple configuration. The object of the present invention is to provide a new type of ultrasonic object detection device that can detect objects.

考案の構成 本考案の超音波式物体検知装置は、発信出力レ
ベルの異なる超音波パルスを所定の順序で且つ所
定の間隔で順次物体へ向けて出力する発信部、お
よび反射パルスを受信し、その入力が所定レベル
以上ある反射パルスの周期を検出し、その周期に
基づいて物体までの距離判別を行う受信部を具備
してなることを構成上の特徴とするものである。
Structure of the invention The ultrasonic object detection device of the invention includes a transmitter that sequentially outputs ultrasonic pulses with different transmission output levels toward an object in a predetermined order and at predetermined intervals, and a transmitter that receives reflected pulses and receives the reflected pulses. The configuration is characterized in that it includes a receiving section that detects the period of a reflected pulse whose input is at a predetermined level or higher and determines the distance to an object based on the period.

作 用 超音波パルスは音波であるから空気中でかなり
減衰する。つまり、超音波パルスの発信出力が小
さいときは、物体が近距離にあるときのみ反射パ
ルスの受信入力が十分な大きさとなり、物体が遠
距離にあれば減衰のために反射パルスはほとんど
受信されない。また、超音波パルスの発信出力が
大きいときは、近距離から遠距離まで物体がどこ
にあつても反射パルスの受信入力は十分大きなも
のとなる。
Effect Ultrasonic pulses are sound waves, so they are considerably attenuated in the air. In other words, when the output power of the ultrasonic pulse is small, the received input of the reflected pulse will be large enough only when the object is close, and if the object is far away, the reflected pulse will hardly be received due to attenuation. . Furthermore, when the transmission output of the ultrasonic pulse is large, the reception input of the reflected pulse will be sufficiently large no matter where the object is located, from a short distance to a long distance.

そこで、従来の超音波式物体検知システムで
は、超音波パルスの発信出力を大きなものとして
いる。
Therefore, in conventional ultrasonic object detection systems, the transmission output of ultrasonic pulses is increased.

ところが、本考案の超音波式物体検知装置で
は、超音波パルスの発信出力を小から大まで少な
くとも2段階に変化させる。
However, in the ultrasonic object detection device of the present invention, the output power of the ultrasonic pulse is changed in at least two stages from small to large.

そうすると、物体が近距離にあるときには、発
信出力が小でも大でも所定レベル以上の反射パル
スが受信され、超音波パルスの間欠発信の周期と
受信される反射パルスの周期とが一致する。
Then, when the object is at a short distance, reflected pulses of a predetermined level or higher are received regardless of whether the transmitted output is small or large, and the period of intermittent transmission of ultrasonic pulses matches the period of the received reflected pulses.

一方、物体が遠距離にあると、超音波パルスの
発信出力が小さいときは反射パルスが受信され
ず、発信出力が大なるときのみ所定レベル以上の
反射パルスが受信される。そこで、超音波パルス
の間欠発信の周期よりも受信される反射パルスの
周期のほうが長くなる。
On the other hand, if the object is far away, the reflected pulses will not be received when the transmitted output of the ultrasonic pulse is small, and the reflected pulses of a predetermined level or higher will be received only when the transmitted output is large. Therefore, the period of the received reflected pulses is longer than the period of intermittent transmission of ultrasonic pulses.

換言すると、所定レベル以上で受信される反射
パルスの周波数は、物体が近距離にあれば高い周
波数となり、物体が遠距離にあれば低い周波数と
なる。
In other words, the frequency of the reflected pulse received at a predetermined level or higher will be a high frequency if the object is close, and a low frequency if the object is far away.

かかる周波数変化は、f−変換器等により容
易に検出できるから、簡単な構成で距離判別を行
うことができる。
Such frequency changes can be easily detected using an f-converter or the like, so distance determination can be performed with a simple configuration.

また、この周波数変化は、数10Hz〜数100Hzと
することができるから、そのまま警報音の音色変
化として利用することができ、警報音の音色を変
えるための構成も簡単化できる。
Moreover, since this frequency change can be made from several tens of Hz to several hundred Hz, it can be used as is to change the tone of the alarm sound, and the configuration for changing the tone of the alarm sound can be simplified.

実施例 以下、図に示す実施例に基づいて本考案を更に
詳しく説明する。ここに第1図は本考案の一実施
例の超音波式物体検知装置の構成ブロツク図、第
2図は物体が近距離にある場合の信号波形図、第
3図は物体が遠距離にある場合の信号波形図であ
る。なお、図に示す実施例により本考案が限定さ
れるものではない。
Embodiments Hereinafter, the present invention will be explained in more detail based on embodiments shown in the drawings. Here, Fig. 1 is a block diagram of the configuration of an ultrasonic object detection device according to an embodiment of the present invention, Fig. 2 is a signal waveform diagram when the object is close, and Fig. 3 is a diagram showing the signal waveform when the object is far away. FIG. Note that the present invention is not limited to the embodiments shown in the figures.

第1図に示すように、超音波式物体検知装置1
は、発信部2と、受信部8とからなつている。
As shown in FIG. 1, an ultrasonic object detection device 1
consists of a transmitting section 2 and a receiving section 8.

発信部2は、40kHzの超音波振動を発生する発
振器3と、τ1の時間幅だけ前記発振器3の発振信
号を通過させるゲート回路4と、その結果、τ1
幅のパルス状に超音波を発信するトランスデユー
サ5と、そのトランスデユーサ5の発信出力を調
節するパワー制御回路6と、ゲート回路4の作動
のタイミングやパワー制御回路6の発信出力切替
のタイミングを制御するタイミング制御回路7と
を有してなつている。
The transmitter 2 includes an oscillator 3 that generates ultrasonic vibrations of 40 kHz, a gate circuit 4 that passes the oscillation signal of the oscillator 3 for a time width of τ 1 , and as a result, ultrasonic waves are generated in the form of a pulse with a width of τ 1 . A transducer 5 that transmits a signal, a power control circuit 6 that adjusts the transmission output of the transducer 5, and a timing control circuit that controls the timing of operation of the gate circuit 4 and the timing of switching the transmission output of the power control circuit 6. 7.

一方、受信部8は、反射パルスを検出するトラ
ンスデユーサ9と、検出した反射パルスを増幅し
検波し整形する増幅・検波・整形回路10と、基
本的警報音として1kHzの発振を行う発振器11
と、その1kHzの発振信号を前記増幅・検波・整
形回路10の出力で変調し音声出力とする変調・
出力回路12と、スピーカ13とを有してなつて
いる。
On the other hand, the receiving section 8 includes a transducer 9 that detects reflected pulses, an amplification/detection/shaping circuit 10 that amplifies, detects, and shapes the detected reflected pulses, and an oscillator 11 that oscillates at 1 kHz as a basic alarm sound.
and a modulation method that modulates the 1kHz oscillation signal with the output of the amplification/detection/shaping circuit 10 to output audio.
It has an output circuit 12 and a speaker 13.

次に、上記超音波式物体検知装置1の作動を第
2図及び第3図を参照して説明する。
Next, the operation of the ultrasonic object detection device 1 will be explained with reference to FIGS. 2 and 3.

第2図aに示すように、τ1の幅の超音波パルス
は、3段階の発信出力P1,P2,P3で順次切り替
えられ、周期T1で繰り返し間欠的に出力される。
As shown in FIG. 2a, the ultrasonic pulse having a width of τ 1 is sequentially switched in three stages of transmission outputs P 1 , P 2 , and P 3 and is repeatedly and intermittently output at a period T 1 .

ここで、発信出力P1は、第1図に示す近距離
領域Lに物体があるときに、所定レベル以上で反
射パルスが受信されるようなパワーである。ま
た、発信出力P2は、物体が中距離領域Mにある
ときに、所定レベル以上の反射パルスを受信でき
るようなパワーである。また、発信出力P3は、
物体が遠距離領域Dにあつても、所定レベル以上
で反射パルスを受信できるようなパワーである。
Here, the transmission output P1 is such a power that a reflected pulse is received at a predetermined level or higher when an object is present in the short distance region L shown in FIG. Furthermore, the transmission output P 2 has such power that a reflected pulse of a predetermined level or higher can be received when the object is in the intermediate range region M. Also, the outgoing output P 3 is
The power is such that even if the object is in the far distance region D, the reflected pulse can be received at a predetermined level or higher.

τ1の値は例えば300μsであり、T1は例えば10ms
であり、Lは例えば0.5m以内であり、Mは例え
ば0.5m〜1.0m以内であり、Dは例えば1.0m〜
1.5m以内である。
The value of τ 1 is for example 300μs and T 1 is for example 10ms
, L is, for example, within 0.5 m, M is, for example, within 0.5 m to 1.0 m, and D is, for example, within 1.0 m to
Within 1.5m.

物体が近距離領域Lにあるとすれば、第2図b
に示すように、受信される反射パルスの大きさ
は、どの発信出力の超音波パルスに対しても所定
以上のレベルで受信される。第2図bでは所定レ
ベルを破線で表しており、反射パルスの波形は検
波後の波形で表している。第2図bに示す反射パ
ルス信号は、たとえば単安定マルチバイブレータ
回路等によつて整形され、第2図cに示す如き整
形波に変換される。この整形波は、パルス幅τ2
周期T2の矩形波信号である。ここでパルス幅τ2
は任意に設定でき、周期T2は超音波パルスの間
欠発信の周期T1と一致する。
If the object is in the short distance region L, then Fig. 2b
As shown in , the magnitude of the received reflected pulse is at a predetermined level or higher for any transmitted output of the ultrasonic pulse. In FIG. 2b, the predetermined level is represented by a broken line, and the waveform of the reflected pulse is represented by the waveform after detection. The reflected pulse signal shown in FIG. 2b is shaped by, for example, a monostable multivibrator circuit, and converted into a shaped wave as shown in FIG. 2c. This shaped wave has a pulse width τ 2 ,
It is a rectangular wave signal with a period T 2 . where the pulse width τ 2
can be set arbitrarily, and the period T 2 matches the period T 1 of intermittent transmission of ultrasonic pulses.

第2図cに示す整形波により変調された警報音
は、第2図dに示すように、1kHzの音波をf1(=
1/T2)の周波数で変調された警報音となる。
The alarm sound modulated by the shaped wave shown in Fig. 2c is a 1kHz sound wave f 1 (=
The alarm sound is modulated at a frequency of 1/T 2 ).

第3図は物体が遠距離領域Dにある場合を示す
ものである。
FIG. 3 shows a case where the object is in the far distance area D.

第3図aに超音波パルスを示すが、これは第2
図aと全く同じ信号である。
Figure 3a shows the ultrasonic pulse, which is the second
This is exactly the same signal as in Figure a.

ところが、第3図bに示すように、反射パルス
は異なつたものとなる。すなわち、物体が遠距離
にあるために、発信出力P1およびP2のときは、
反射パルスが減衰して、受信されるレベルは所定
レベル以下となつている。そして、所定レベル以
上の反射パルスを受信できるのは、発信出力P3
のときだけである。
However, as shown in FIG. 3b, the reflected pulses are different. That is, when the transmitted outputs P 1 and P 2 because the object is far away,
The reflected pulse is attenuated and the received level is below a predetermined level. The transmission output P 3 can receive reflected pulses of a predetermined level or higher.
Only when.

したがつて、その整形波は、第3図cに示すよ
うに、発信出力P3の超音波パルスについての周
期T3をもつ矩形波となる。尚、T3=3T1である。
The shaped wave is therefore a rectangular wave with a period T 3 for the ultrasonic pulse of the transmitted output P 3 as shown in FIG. 3c. Note that T 3 =3T 1 .

そして、警報音は、第3図dに示すように、
1kHzの音波をf2(=1/T3=1/3T1=f1/3)
で変調した音波となる。
Then, the alarm sound is as shown in Figure 3d.
1kHz sound wave f 2 (=1/T 3 = 1/3T 1 = f 1 /3)
It becomes a sound wave modulated by

また、中距離領域Mに物体がある場合について
も同様に、所定レベル以上に受信される反射パル
スの周期が変化し、これにより警報音の音色が変
化することが理解されよう。
Furthermore, it will be understood that when there is an object in the intermediate distance region M, the period of the reflected pulses received at a predetermined level or higher changes similarly, and the timbre of the alarm sound changes accordingly.

したがつて、物体までの距離の差は、警報音の
音色の差として判別可能に出力されることとな
る。
Therefore, the difference in distance to the object is output in a distinguishable manner as a difference in the tone of the alarm sound.

以上の説明から理解されるように、この超音波
式物体検知装置1は、簡単な構成によつて物体ま
での距離を判別可能であり、また、その距離を比
較的簡単な構成で警報音の音色変化として表現す
ることができる。
As can be understood from the above description, this ultrasonic object detection device 1 can determine the distance to an object with a simple configuration, and can also determine the distance by emitting an alarm sound with a relatively simple configuration. It can be expressed as a change in tone.

尚、本考案の超音波式物体検知装置のパワー方
式と、従来装置の時間方式とを同時に行うことも
でき、その場合には2方式の結果を対照すること
により、判別の信頼性を一層向上することができ
る。
In addition, the power method of the ultrasonic object detection device of the present invention and the time method of the conventional device can be used at the same time, and in that case, the reliability of discrimination can be further improved by comparing the results of the two methods. can do.

考案の効果 本考案によれば、発信出力レベルの異なる超音
波パルスを所定の順序で且つ所定の間隔で順次物
体へ向けて出力する発信部、および反射パルスを
受信し、その入力が所定レベル以上ある反射パル
スの周期を検出し、その周期に基づいて物体まで
の距離判別を行う受信部を具備してなることを特
徴とする超音波式物体検知装置が提供され、これ
により簡単な構成で物体までの距離を判別できる
ようになる。また、比較的簡単な構成で検出した
距離を警報音の音色変化として表現できるように
なる。
Effects of the invention According to the invention, there is provided a transmitter that sequentially outputs ultrasonic pulses with different transmission output levels toward an object in a predetermined order and at predetermined intervals, and a transmitter that receives reflected pulses and whose input is at a predetermined level or higher. An ultrasonic object detection device is provided, characterized in that it is equipped with a receiving section that detects the period of a certain reflected pulse and determines the distance to the object based on the period. You will be able to determine the distance. Furthermore, the detected distance can be expressed as a change in the tone of the alarm sound with a relatively simple configuration.

【図面の簡単な説明】[Brief explanation of the drawing]

第1図は本考案の一実施例の超音波式物体検知
装置の構成ブロツク図、第2図は物体が近距離に
ある場合の信号波形図、第3図は物体が遠距離に
ある場合の信号波形図である。 符号の説明、1……超音波式物体検知装置、2
……発信部、4……ゲート回路、6……パワー制
御回路、7……タイミング制御回路、8……受信
部、10……増幅・検波・整形回路、12……変
調・出力回路、13……スピーカ、L……近距離
領域、M……中距離領域、D……遠距離領域。
Fig. 1 is a block diagram of the configuration of an ultrasonic object detection device according to an embodiment of the present invention, Fig. 2 is a signal waveform diagram when the object is at a short distance, and Fig. 3 is a diagram of the signal waveform when the object is at a long distance. It is a signal waveform diagram. Explanation of symbols, 1... Ultrasonic object detection device, 2
... Transmission section, 4 ... Gate circuit, 6 ... Power control circuit, 7 ... Timing control circuit, 8 ... Receiving section, 10 ... Amplification/detection/shaping circuit, 12 ... Modulation/output circuit, 13 ...Speaker, L...Near range, M...Medium range, D...Long range.

Claims (1)

【実用新案登録請求の範囲】 発信出力レベルの異なる超音波パルスを所定の
順序で且つ所定の間隔で順次物体へ向けて出力す
る発信部、および 反射パルスを受信し、その入力が所定レベル以
上ある反射パルスの周期を検出し、その周期に基
づいて物体までの距離判別を行う受信部 を具備してなることを特徴とする超音波式物体検
知装置。
[Claims for Utility Model Registration] A transmitter that sequentially outputs ultrasonic pulses with different output output levels toward an object in a predetermined order and at predetermined intervals; and a transmitter that receives reflected pulses whose input is at a predetermined level or higher. An ultrasonic object detection device characterized by comprising a receiving section that detects a period of a reflected pulse and determines a distance to an object based on the period.
JP3377286U 1986-03-07 1986-03-07 Expired JPH0320789Y2 (en)

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