JPH05126952A - 超音波センサ装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】超音波センサ装置１０の判定レベルを自動的に
調整する。 【構成】超音波センサ装置１０は外部に対して超音波を
発信する超音波発信装置１１と、超音波発信装置１１に
駆動信号を付与する発信駆動回路１２と、超音波発信装
置１１から発信されかつ物体の表面で反射した超音波を
受信しかつ受信した超音波を電気信号に変換する超音波
受信装置１３と、超音波受信装置１３の出力を判別する
判定回路１４とを備えている。この超音波センサ装置１
０の判定回路１４に設けられたレベル設定手段は、第１
のレベルを設定した後、超音波受信装置１３の出力が第
１のレベルに適合しないときに自動的に第２のレベルを
設定する。これにより、レベル設定手段は最適なレベル
により超音波受信装置１３の出力を判別することが可能
となる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】この発明は、超音波センサ装置、
特に受信する超音波のレベルを変更できる超音波センサ
装置に関連する。

【０００２】

【従来の技術】例えば、特開平３−６１１４９号公報に
示されるように、アームド状態にある開閉部を不正に解
放したときに警報装置が作動される盗難防止装置が公知
である。この盗難防止装置では、ドアの開閉を検出する
スイッチと、警報装置と、スイッチの出力を受信したと
きに警報装置を作動する警報信号をそれぞれ発生するア
ームド状態又は発生しないディスアームド状態及び警報
装置を作動させる警報状態とに切り替えられる警報制御
回路と、アームド状態のときに警報制御回路の出力によ
り点滅するインジケータとを有する。

【０００３】一方、例えば、米国特許第３,７８１,８５
４号に開示されているように、自動車用警報制御回路は
公知である。この自動車用警報制御回路は自動車の全て
の開閉部を閉鎖してシリンダ錠を操作することによりド
アをロックしたときに、警報制御回路はディスア−ムド
状態からア−ムド状態に切り換えられる。ア−ムド状態
において不正にドア、トランク又はフ−ド等の開閉部を
開放すると、自動的に警報が発生して、自動車の盗難を
防止することができる。

【０００４】また、例えば特開昭６２−９８２８０号公
報に開示されているように、超音波を使用して移動物体
を検出する装置は公知である。超音波による移動物体検
出装置は超音波発信回路と、超音波発信回路から送出さ
れかつ移動物体の表面で反射した音波を受信する受信回
路と、受信回路の出力の変化を検出する検出回路とを備
えている。

【０００５】前記盗難防止装置の検出センサの一つとし
て前記移動物体検出装置を設ける新規な盗難防止装置が
提案されている。この盗難防止装置では、自動車のウイ
ンドガラスを破壊して自動車内に侵入する不正侵入を防
止するために超音波を使用する超音波センサ装置が必要
となる。この種の超音波センサ装置は、外部に対して超
音波を発信する超音波発信装置と、超音波発信装置に駆
動信号を付与する発信駆動回路と、超音波発信装置から
発信されかつ物体の表面で反射した超音波を受信しかつ
受信した超音波を電気信号に変換する超音波受信装置
と、超音波受信装置の出力を判別する判定回路とを備え
ている。

【０００６】

【発明が解決しようとする課題】ところで、超音波セン
サ装置は電気的特性が一定しないため、設置の際に必ず
調整が必要となる。即ち、超音波の動作レベルが必要以
上に高いと、誤動作の頻度も増加する欠点がある。逆
に、超音波の動作レベルが異常に低いと、検知すべき物
体の移動も検出できない場合がある。更に、一種の超音
波センサ装置を種々の形式の車両又は建築物内で使用す
ることが望ましいのであるが、超音波センサ装置の使用
する場所の空間の広さ、物体の配置状態等種々の要因に
より超音波発信装置及び超音波受信装置の動作レベルを
微細に調整しなければならない。超音波センサ装置の調
整には熟練者による長時間の作業が必要となる。

【０００７】そこで、この発明は判定レベルを自動的に
調整する超音波センサ装置を提供することを目的とす
る。

【０００８】

【課題を解決するための手段】この発明による超音波セ
ンサ装置は、外部に対して超音波を発信する超音波発信
装置と、超音波発信装置に駆動信号を付与する発信駆動
回路と、超音波発信装置から発信されかつ物体の表面で
反射した超音波を受信して受信した超音波を電気信号に
変換する超音波受信装置と、超音波受信装置の出力を判
別する判定回路とを備えている。判定回路は超音波受信
装置の出力に対する第１のレベルを設定するレベル設定
手段を備え、レベル設定手段は、超音波受信装置の出力
が第１のレベルに適合しないときに第２のレベルを設定
する。この発明の実施例では超音波発信装置は一定時間
間隔で超音波を発生する。超音波受信装置は超音波発信
装置から発信された超音波のパルス間隔より短い時間間
隔で超音波の受信を停止した後、超音波を受信する。

【０００９】

【作用】レベル設定手段は第１のレベルを設定した後、
超音波受信装置の出力が第１のレベルに適合しないとき
に自動的に第２のレベルを設定する。これにより、レベ
ル設定手段は最適なレベルにより超音波受信装置の出力
を判別することが可能となる。

【００１０】

【実施例】以下、この発明による超音波センサ装置の実
施例を図１〜図４について説明する。

【００１１】図１に示すように、超音波センサ装置１０
は外部に対して超音波を発信する超音波発信装置１１
と、超音波発信装置１１に駆動信号を付与する発信駆動
回路１２と、超音波発信装置１１から発信されかつ物体
の表面で反射した超音波を受信しかつ受信した超音波を
電気信号に変換する超音波受信装置１３と、超音波受信
装置１３の出力を判別する判定回路１４と、判定回路１
４の出力を受信する送受信制御回路１５とを備えてい
る。超音波発信装置１１は発信駆動回路１２から電圧が
印加された時に所定範囲の周波数の超音波を発生する圧
電素子１１aを備えている。発信駆動回路１２は送受信
制御回路１５の出力により制御される。

【００１２】超音波受信装置１３は所定範囲の周波数の
超音波を受信する圧電素子１６と、圧電素子１６の出力
を増幅する第１の増幅回路１７と、第１の増幅回路１７
の出力を検波する検波回路１８と、検波回路１８の出力
を増幅する第２の増幅回路１９とを有する。判定回路１
４は第２の増幅回路１９の出力が付与される比較入力端
子と、送受信制御回路１５からＤ／Ａ変換器２０を介し
て基準信号が付与される基準入力端子とを有する比較器
１４aを備えている。比較器１４の出力は送受信制御回
路１５に付与される。送受信制御回路１５には警報機２
１に接続された出力端子が設けられ、電源投入用のスイ
ッチ２２が接続される。

【００１３】上記の構成において、送受信制御回路１５
は図２に示すタイミングチャート、図３及び図４のフロ
ーチャートに示す動作シーケンスに従って作動される。

【００１４】図３に示すステップ３０のスタートからス
テップ３１に進み、図２（Ａ）の立ち上がり信号７０で
示すようにスイッチ２２をオンして送受信制御回路１５
に電源を投入すると、ステップ３２において２秒タイマ
が作動した後、ステップ３３において超音波発信装置１
１と超音波受信装置１３が作動され、超音波送受信が開
始される。その後、送受信制御回路１５内に形成されて
いる８００ミリ秒タイマが作動される（ステップ３４）
と同時に、送受信制御回路１５内に形成されている１０
０ミリ秒タイマが作動される（ステップ３５）。８００
ミリ秒タイマの作動時間を７１で示す。ステップ３６で
は１００ミリ秒タイマが作動中は超音波信号の受信初期
に発生するチャタリングを回避するため、超音波受信装
置１３により受信される信号を無効（キャンセル）にす
る。これにより送受信制御回路１５の誤動作を防止する
ことができる。ステップ３７において送受信制御回路１
５は１００ミリ秒経過したか否か判断し、１００ミリ秒
経過しないとステップ３６に戻り、１００ミリ秒経過す
ると、ステップ３８において超音波受信信号のレベルを
取り込み、上下限値を任意に設定しかつその設定された
レベルを一時的に記憶する。図示しないが、超音波セン
サ装置１０の判定回路１４は超音波受信装置１３の出力
に対する第１のレベルを設定するレベル設定手段を備え
ている。レベル設定手段は、第１のレベルを設定した
後、超音波受信装置１３の出力が第１のレベルに適合し
ないときに自動的に第２のレベルを設定する。これによ
り、レベル設定手段は最適なレベルにより超音波受信装
置１３の出力を判別することが可能となる。

【００１５】その後、超音波受信信号の第１のレベル及
びＰ−Ｐ（ピーク−ピーク）時間を検出（ステップ３
９）し、そのデータを送受信制御回路１５内に記憶する
（ステップ４０）。Ｐ−Ｐ時間は超音波信号の山−山間
時間、谷−谷間時間又は山−谷間時間のいずれかを計測
して超音波受信信号の周波数を検出するものである。送
受信制御回路１５はステップ４１において記憶された超
音波受信信号のうちピークのレベルが前記設定した上下
限値の第１のレベルを越えているか否か判断する。ピー
クのレベルが第１のレベルを越えていると、ステップ４
２において超音波受信信号の周波数が所定範囲内か否か
判断する（ステップ４２）。超音波受信信号の周波数が
所定範囲内にあるとき、ステップ４３において所定レベ
ルを越えかつ所定範囲内にある周波数の超音波受信信号
が一定時間継続したか否か判断する（ステップ４３）。
所定範囲内にある周波数の超音波受信信号が一定時間継
続すると、送受信制御回路１５は不正侵入が発生したと
判断して、アームド状態から警報状態に切り替えられ、
ステップ４４において送受信制御回路１５は警報機２１
に出力を送出して、警報を発生する。同時に、ステップ
４５において超音波送信装置１１と超音波受信装置１３
への電力供給を停止して節電を図る。ステップ４６では
４００ミリ秒タイマを作動させて、ステップ４７におい
て４００ミリ秒経過したか否か判断する。ステップ４７
において４００ミリ秒経過すると、ステップ３３に戻
る。４００ミリ秒タイマの作動時間を図２の７２で示
す。

【００１６】ステップ３９において超音波受信信号から
ピークを検出しないとき、ステップ４１において記憶さ
れた超音波受信信号のうちピークのレベルが前記設定し
た上下限値のレベルを越えていないとき、ステップ４２
において超音波受信信号の周波数が所定範囲内でないと
き、及びステップ４３において一定時間継続して所定レ
ベルを越えかつ所定周波数範囲の超音波受信信号が継続
して検出されないときは図４に示すステップ４８におい
て８００ミリ秒タイマがオフしたか否か判断する。８０
０ミリ秒タイマがオン状態にあると、ステップ３８に戻
り、オフ状態に切り替えられると、ステップ４９におい
て超音波受信信号の上限値及び下限値を第２のレベルと
して自動的に再セットする。これは送受信制御回路１５
内にプログラムされた指令により予め記憶された又は所
定の演算式に従って決定される第２のレベルである第２
の上限値及び第２の下限値に第１のレベルを自動的に切
り替えるものである。

【００１７】次に、ステップ５０に進み、超音波の送受
信を停止し、４００ミリ秒のタイマを作動させる（ステ
ップ５１）。続いて、ステップ５２において４００ミリ
秒のタイマがオフに切り替えられたか否か判断し、４０
０ミリ秒タイマがオフになると、ステップ５３において
２００ミリ秒のタイマの作動を規定回数繰り返したか否
か判断する。例えば、１０回２００ミリ秒のタイマの作
動が反復されると、ステップ５３から３３において超音
波の送受信を開始し、ステップ３４において再度８００
ミリ秒のタイマが作動される。ステップ５３において図
２の７３で示す２００ミリ秒のタイマの作動が所定回数
に満たないときは、ステップ５４において超音波の送受
信を開始し、２００ミリ秒のタイマを作動させる。これ
と同時に１００ミリ秒のタイマを作動させる（ステップ
５６）。即ち、超音波センサ装置１０の超音波発信装置
１１は４００ミリ秒間隔で２００ミリ秒の超音波を発生
する。超音波受信装置１３は超音波発信装置１１から発
信された超音波のパルス間隔２００ミリ秒より短い１０
０ミリ秒の時間間隔で超音波の受信を停止した後、超音
波を受信する。

【００１８】次に、ステップ５７において１００ミリ秒
経過したか否か判断する。これは前記と同様にチャタリ
ングを防止するためである。１００ミリ秒経過した後、
ステップ５８において超音波受信信号が第２のレベルを
越えたか否か判断する。第２のレベルを越える信号がな
いと、ステップ５９において２００ミリ秒タイマがオフ
したか否か判断する。ステップ５９において２００ミリ
秒越えないとステップ５８に戻り、２００ミリ秒を経過
するとステップ５０に戻る。ステップ５８において超音
波受信信号が第２のレベルを越えると、ステップ６０に
おいてタイマ時間を８００ミリ秒に延長した後、ステッ
プ３８に戻る。

【００１９】

【発明の効果】この発明による超音波センサ装置では判
定レベルを自動的に調整するので、超音波センサ装置の
取付時に作業員が判定レベルを個別に調整する必要がな
い。このため、異なる空間状態を備えた種々の対象物に
対してそのまま超音波センサ装置を設置することができ
る。

【図面の簡単な説明】

【図１】この発明による超音波センサ装置の回路図

【図２】図１の回路の作動を示すタイミングチャート

【図３】図１の回路の動作シーケンスを示すフローチャ
ート

【図４】図３に続く図１の回路の動作シーケンスを示す
フローチャート

【符号の説明】

１０．．超音波センサ装置、１１．．超音波発信装置、
１２．．発信駆動回路、１３．．超音波受信装置、１
４．．判定回路、

Claims (3)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】外部に対して超音波を発信する超音波発信
   装置と、超音波発信装置に駆動信号を付与する発信駆動
   回路と、超音波発信装置から発信されかつ物体の表面で
   反射した超音波を受信して受信した超音波を電気信号に
   変換する超音波受信装置と、超音波受信装置の出力を判
   別する判定回路とを備えた超音波センサ装置において、 判定回路は超音波受信装置の出力に対する第１のレベル
   を設定するレベル設定手段を備え、レベル設定手段は、
   超音波受信装置の出力が第１のレベルに適合しないとき
   に第２のレベルを設定することを特徴とする超音波セン
   サ装置。
2. 【請求項２】超音波発信装置は一定時間間隔で超音波を
   発生する「請求項１」に記載の超音波センサ装置。
3. 【請求項３】超音波受信装置は超音波発信装置から発信
   された超音波のパルス間隔より短い時間間隔で超音波の
   受信を停止した後、超音波を受信する「請求項１」に記
   載の超音波センサ装置。