JPH04363685A - 超音波センサー - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、超音波振動子の前方に
存在する物体を検知する超音波センサーに関するもので
ある。

【０００２】

【従来の技術】従来の超音波センサーは、図６に示すよ
うに、超音波振動子８と、送波増幅回路９　と、受波増
幅回路１０と、検波回路１１と、マイコン１２と、から
なる。

【０００３】超音波振動子８　は、送・受波一体型のも
のであって振動子本体８ａとホーン８ｂを有し、増幅さ
れたマイコン１２からの送波信号を受けて超音波パルス
信号を送波するとともに、物体からの反射波を受信する
。

【０００４】送波増幅回路９　は、マイコン１２からの
送波信号を増幅する。受波増幅回路１０は、超音波振動
子８　が受波した物体からの反射波の信号を増幅する。

【０００５】検波回路１１は、受波増幅回路１０で増幅
された受波信号から所定レベル以上の信号を抽出する。

【０００６】マイコン１２は、外部電源Ｏ　に接続され
、送波増幅回路９　を介して超音波振動子８　を間欠的
に発振させる送波信号を出力するとともに、検波回路１
１からの受波信号を信号処理して検知範囲内にある物体
の存在を検知し、外部装置Ｓ　例えば自動開閉扉を駆動
する信号を出力する。

【０００７】この超音波センサーは、図７に示すように
、超音波振動子８　が、出入口の近傍例えば天井に設け
られ、出入口の人等の移動体を検知して自動的に扉を開
閉する装置に使われる。

【０００８】

【発明が解決しようとする課題】前述したような超音波
センサーは、工場の外部への出入口及び部屋と部屋間の
自動開閉扉に使われている。この超音波センサーは、単
一の振動子本体が使われているために、機械設備等があ
る工場において用いられると、設備から出てくる音波す
なわち外来ノイズが振動子本体の設定された周波数に近
い場合には誤動作することがある。

【０００９】本発明は、このような事由に鑑みてなした
もので、その目的とするところは、外来ノイズによる誤
動作を防ぐことができる超音波センサーを提供するにあ
る。

【００１０】

【課題を解決するための手段】上記した目的を達成する
ために、本発明の超音波センサーは、振動子本体とホー
ンからなる超音波振動子により、超音波パルス信号を間
欠的に送波するとともに、送波と次の送波間に物体から
の反射波を受信し、この信号を処理する回路にて所定の
検知範囲内にある物体の存在を検知する超音波センサー
において、ホーンに異なる周波数に設定された複数個の
振動子本体を設けるとともに、これ等振動子本体にそれ
ぞれつながる回路を順次スキャンする切換手段と、反射
波の受信に外来ノイズがのらない回路を選択する選択手
段と、を信号処理する回路側に設けた構成としている。

【００１１】

【作用】この構成によれば、送波・受波信号の回路につ
ながった複数個の振動子本体を切換手段によって順次切
り換えつつ、選択手段にて外来ノイズがのった受波信号
の回路をキャンセルして外来ノイズがのらない受波信号
の回路を選択し、選択した回路を用いて検知範囲内にあ
る物体の存在を検知しているので、外来ノイズによる影
響を受けない。

【００１２】

【実施例】以下、本発明の第１実施例を図１乃至図３に
基づいて説明する。この超音波センサーは、超音波振動
子１　と、駆動回路２　と、送波信号回路３　と、受波
信号回路４　と、切換手段５　と、信号処理回路６　と
、からなる。

【００１３】１　は超音波振動子で、送・受波一体型の
ものであって、ホーン１ａとこのホーン１ａの基部に設
けられた複数個の振動子本体１ｂ，１ｂ，─とからなり
、後述する送波信号回路より増幅された送波信号を受け
て超音波パルス信号を送波するとともに、物体からの反
射波を受信する。

【００１４】２　は駆動回路で、第１積分回路２ａ、第
１単安定マルチ２ｂ、第１スイッチング２ｃ、第１ゲー
ト２ｄ、からなる。第１積分回路２ａは、超音波センサ
ーが外部電源Ｏ　に接続されると同時に積分を始め、こ
の電位が所定のレベルに達すると第１単安定マルチ２ｂ
を駆動する。第１単安定マルチ２ｂは、第１積分回路２
ａの信号を受けて、一定時間第１スイッチング２ｃ及び
第１ゲート２ｄを駆動する。第１スイッチング２ｃは、
第１単安定マルチ２ｂの信号を受けて、第１積分回路２
ａに蓄えられた電荷を一瞬にして放電する。第１ゲート
２ｄは、第１単安定マルチ２ｂの信号を受けて、一定時
間後に後述する第２積分回路及び受波巾検出回路に信号
を送る。この信号は、検出の距離を決定する時間ゲート
である。

【００１５】３　は送波信号回路で、第２単安定マルチ
３ａ、振動子本体１ｂに対応した複数個の発振回路３ｂ
，３ｂ，─及びドライバー３ｃ，３ｃ，─、からなる。 第２単安定マルチ３ａは、第１単安定マルチ２ｂの信号
を受けて、それぞれの発振回路３ｂ，３ｂ，─に一定時
間信号を送る。この信号は、超音波振動子１　を駆動す
る印加時間を決定している。また、後述するフリップフ
ロップ回路をリセットする。発振回路３ｂは、第２単安
定マルチ３ａの信号を受けて、第２単安定マルチ３ａで
決められた時間超音波振動子１を駆動するための高周波
信号をつくる。ドライバー３ｃは、発振回路３ｂでつく
られた高周波信号を超音波振動子１　を駆動するために
必要なレベルの信号につくる。

【００１６】４　は受波信号回路で、振動子本体１　に
対応した複数個の増幅回路４ａ，４ａ，─及び検波回路
４ｂ，４ｂ，─からなる。増幅回路４ａは、超音波振動
子１　からの微弱な反射信号を一定のレベルまで増幅す
る。検波回路４ｂは、増幅回路４ａで増幅された信号の
高周波成分を取り去り、反射波の包絡線のみを抽出する
。

【００１７】５　は切換手段で、第１単安定マルチ２ｂ
の信号を受けて連動する第１スキャン回路５ａ及び第２
スキャン回路５ｂからなる。第１スキャン回路５ａ及び
第２スキャン回路５ｂは、複数個の振動子本体１ｂ，１
ｂ，─にそれぞれ接続された送波信号及び受波信号の回
路を同期に順次切り換える。

【００１８】６　は信号処理回路で、レベル検出回路６
ａ、選択手段６ｂ、フリップフロップ６ｃ、第３単安定
マルチ６ｄ、第２スイッチング６ｅ、リレー６ｆ、から
なる。

【００１９】レベル検出回路６ａは、第２スキャン回路
５ｂにて順次切り換えられて入力される受波信号が所定
のレベルかどうかを判定する。

【００２０】選択手段６ｂは、受波巾検出回路６ｇ、第
２積分回路６ｈ、からなる。受波巾検出回路６ｇは、レ
ベル検出回路６ａから出力された所定のレベルに達した
受波信号の時間巾が所定の巾かどうかを判定する。この
時間巾が所定より短い場合は、物体の反射波でない電気
ノイズ等と判断する。第２積分回路６ｈは、レベル検出
回路６ａから出力された所定のレベルに達した受波信号
を積分し、第１ゲート２ｄの時間ゲート内かどうかを判
定する。通常は機械設備から発する音波は時間的に長い
間続くので、時間巾が所定より長い場合は外来ノイズと
判断する。

【００２１】フリップフロップ６ｃは、受波巾検出回路
６ｇにて所定の巾があり、かつ第２積分回路６ｈにて第
１ゲート２ｄの時間ゲート内にあるとされる信号が入力
されると、フリップフロップ回路を駆動してその信号の
存在を記憶する。この記憶は、第１単安定マルチ２ｂの
信号を受けてリセットされ、所定のレベルに達した受波
信号が無ければ生じない。

【００２２】第３単安定マルチ６ｄは、フリップフロッ
プ６ｃの出力を積分し、２回連続して時間ゲート内に受
波信号があれば後述する第２スイッチングのスイッチン
グレベルに達する出力をする。

【００２３】第２スイッチング６ｅは、第３単安定マル
チ６ｄの出力がスイッチングレベルに達すると、後述す
るリレーを駆動する。リレー６ｆは、外部装置Ｓ　を駆
動するための出力である。

【００２４】次に、例えば、機械設備から発する音波の
周波数がｆ１　からｆ２　にまたがっている工場内に超
音波センサーが設置された場合の動作について、図２（
ａ１）乃至（ｇ）　のタイミングチャートを参照して説
明する。

【００２５】このものは、外部電源Ｏ　が印加されると
、第１スキャン回路５ａにて３個の振動子本体１ｂ，１
ｂ，１ｂがそれぞれｆ１　、ｆ２　、ｆ３　の周波数の
送波信号を順次繰り返して印加され（ｆ１　→ｆ２　→
ｆ３　→ｆ１　→─）、それぞれａ１、ａ２、ａ３の波
形で送波を始める。この送波信号は、時間巾が第１単安
定マルチ２ｂ及び第２単安定マルチ３ａの信号で形成さ
れる。

【００２６】これ等の振動子本体１ｂ，１ｂ，１ｂは、
送波と同期して受波を始め、ｂ１、ｂ２、ｂ３の波形を
受信する。この場合、工場内に機械設備から発する音波
の周波数がｆ１　からｆ２　にまたがっているために、
ｂ１、ｂ２の波形にそれぞれｆ１　、ｆ２　の周波数の
外来ノイズが現れている。ｂ３の波形は、物体からの反
射波を受信している。

【００２７】これ等のｂ１、ｂ２、ｂ３の波形は、レベ
ル検出回路６ａにて所定のレベル以上と判定されると、
次に選択手段６ｂにて波形の時間巾が所定の巾かどうか
を判定され、所定の巾にないｂ１、ｂ２の波形はキャン
セルされ、所定の時間ゲート内にｂ３の波形があるとこ
れを選択し、次にｂ３の波形の検出信号（ｄ　の波形）
をフリップフロップ６ｃに入力し、この信号が連続して
あるとき（ｅ　の波形）には第３単安定マルチ６ｄの出
力（ｆ　の波形）にて第２スイッチング６ｅを駆動しリ
レー６ｆを動作させる（ｇの波形）。

【００２８】次に、本発明の第２実施例を図４及び図５
に基づいて説明する。この発明の要部は、選択手段７　
にある。この要部以外は、先に説明した第１実施例と同
様であるので、詳細な説明は省略する。

【００２９】選択手段７　は、受波巾検出回路６ｇ、第
２積分回路６ｈ、第３スイッチング７ａ、からなる。受
波巾検出回路６ｇ及び第２積分回路６ｈは、第１実施例
と同様であるので、詳細な説明は省略する。

【００３０】第３スイッチング７ａは、受波巾検出回路
６ｇにて外来ノイズがのる受波信号回路が判定されると
、この回路を第１スキャン回路５ａ及び第２スキャン回
路５ｂのスキャン対象から除いてこれを固定する。

【００３１】このものは、例えば、３個の振動子本体１
ｂ，１ｂ，１ｂの受波信号回路の２個に、ｂ１、ｂ２の
波形に外来ノイズがのったとすると、この受波信号回路
及びこの回路に対応した送波信号回路をスキャン対象か
ら除き、１個の振動子本体１ｂのみを使って送波・受波
する。この結果、３個の送波・受波信号回路をスキャン
した場合に比べて送波信号の間隔が短くなり、検知応答
時間が速くできる。

【００３２】

【発明の効果】本発明の超音波センサーは、上述した構
成によって、送波・受波信号の回路につながった複数個
の振動子本体を切換手段によって順次切り換えつつ、選
択手段にて外来ノイズがのった受波信号の回路をキャン
セルして外来ノイズがのらない受波信号の回路を選択し
、選択した回路を用いて検知範囲内にある物体の存在を
検知しているので、外来ノイズによる誤動作を防ぐこと
ができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の第１実施例の回路ブロック図である。

【図２】同じく、タイミングチャート図である。

【図３】同じく、超音波振動子を示すもので、（ａ）　
は斜視図、（ｂ）は側面図である。

【図４】本発明の第２実施例の回路ブロック図である。

【図５】同じく、タイミングチャート図である。

【図６】従来例を示すもので、（ａ）　は回路ブロック
図、（ｂ）　は超音波振動子を示す模式図である。

【図７】同じく、設置状態を示す模式図である。

【符号の説明】

１　　　超音波振動子 １ａ　　ホーン １ｂ　　振動子本体 ２　　　駆動回路 ３　　　送波信号回路 ４　　　受波信号回路 ５　　　切換手段 ５ａ　　第１スキャン回路 ５ｂ　　第２スキャン回路 ６　　　信号処理回路 ６ｂ　　選択手段 ６ｇ　　受波巾検出回路 ６ｈ　　第２積分回路 ７　　　選択手段 ７ａ　　第３スイッチング

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】　　振動子本体とホーンからなる超音波振
   動子により、超音波パルス信号を間欠的に送波するとと
   もに、送波と次の送波間に物体からの反射波を受信し、
   この信号を処理する回路にて所定の検知範囲内にある物
   体の存在を検知する超音波センサーにおいて、ホーンに
   異なる周波数に設定された複数個の振動子本体を設ける
   とともに、これ等振動子本体にそれぞれつながる回路を
   順次スキャンする切換手段と、反射波の受信に外来ノイ
   ズがのらない回路を選択する選択手段と、を信号処理す
   る回路側に設けたことを特徴とする超音波センサー。