JPH0515110Y2 - - Google Patents

Description

【考案の詳細な説明】 （産業上の利用分野） 本考案は超音波を利用して人間等の存在を検知
する超音波スイツチに関する。

（従来技術） 第６図は従来の超音波スイツチの構成を示す断
面図、第７図は第６図に示す切断線−線から
見た断面図である。

同図において、超音波スイツチのハウジング１
には、超音波を送出したり、この超音波による反
射波を受けたりする超音波ホーン２と、この超音
波ホーン２の基部２ａに設けられたマイクロホン
３と、超音波ホーン２の基部２ａにねじ４により
固定される支持具５と、この支持具５に固定され
る制御回路基板６と、前記マイクロホン３の周囲
に防振ゴム７ａを介して設けられたゴムキヤツプ
７とが備えられている。ハウジング１は固定金具
８に取付けられる。制御回路基板６には制御回路
部品からなる制御回路６ａが設けられ、この制御
回路６ａに設けられた一方端子はマイクロホン３
の両端子に接続され、また他方端子は外部の負荷
に接続されている。

このような構成を有する従来の超音波スイツチ
は、例えば電話ボツクス内に設けられた場合、人
間がこの電話ボツクスに入ると人間の存在を検知
して照明をコントロールしたりする。

ところが、この従来の超音波スイツチでは支持
具５と超音波ホーン２とがねじ４によつて一体に
連結される構造となつているので、マイクロホン
２からの振動がねじ４を介して支持具５に伝わ
り、その振動が支持具５によつて助長され、その
結果として残響が大きくなる傾向にある。このよ
うな残響が大きくなると、従来の超音波スイツチ
では誤動作しやすくなり、これを防ぐためにこの
スイツチの動作ゲートを開く時間を遅らせてい
る。

このような動作を第８図ａ〜ｇに示す信号波形
図を参照して説明する。

従来の超音波スイツチにおいて、送波信号a₁
（第８図ａ）が送出されると、その送波信号a₁に
よる残響b₁（第８図ｂ）が超音波ホーン２を介し
てマイクロホン３に与えられる。次にこの残響b₁
がなくなつてから、制御回路６ａはゲート信号c₁
（第８図ｃ）を発生して、受波信号b₂（第８図ｂ）
を受信する。したがつて、制御回路６ａは受波信
号b₂を受信したことを示す検知出力d₁（第８図ｄ）
を出力して負荷を制御する。

ところが、このような従来の超音波スイツチに
おいて、送波信号a₁による残響信号e₁（第８図ｅ）
が長くなると、制御回路６ａはゲート信号f₁（第
８図ｆ）を発生するタイミングが遅れ、送波信号
a₁の反射波である受波信号e₂を受信することがで
きなくなり、第８図ｇに示すように検知出力を得
ることができなくなる。すなわち、従来の超音波
スイツチでは、残響信号e₁が長くなつた場合、制
御回路６ａのゲートを開く時間が遅れ、特に近距
離からの反射波を検出することが難しくなる。

（考案の目的） 本考案は上述の技術的課題を解決し、残響を少
なくし、近距離に位置する物体の検出を容易に行
なうことができる超音波スイツチを提供すること
を目的とする。

（考案の構成） 本考案は、超音波ホーンの基部にマイクロホン
を設けるとともに前記マイクロホンの後方に制御
回路部品を配置し、この制御回路部品を支持具を
介して前記超音波ホーンに固定し、かつ前記マイ
クロホンの周囲にゴムキヤツプを設けた超音波ス
イツチにおいて、前記ゴムキヤツプの一方側に前
記超音波ホーンを、その他方側に前記支持具を取
付け、前記ゴムキヤツプを介して前記超音波ホー
ンと前記支持具とを連結したものである。

この構成により、マイクロホンに与えられる残
響が比較的短くなり、制御回路における反射波の
受波応答速度が遅れることなく、したがつて近距
離に位置する物体でも容易に検知することができ
る。

（実施例） 第１図は本考案の一実施例に係る超音波スイツ
チの構成を示す断面図、第２図は前記超音波スイ
ツチの内部構成を示す一部断面図である。

同図において、超音波ホーン１１の基部１１ａ
にはマイクロホン１２が設けられ、このマイクロ
ホン１２の後方には制御回路部品で構成された制
御回路１３が備えられた制御回路基板１４が設け
られている。この制御回路基板１４は、支持具１
５に固定されている。マイクロホン１２の外周面
には防振ゴム１２ａが取付けられ、この防振ゴム
１２ａを含むマイクロホン１２の周囲にはゴムキ
ヤツプ１６が設けられている。

また、本考案の特徴とするところは、ゴムキヤ
ツプ１６の一方側には超音波ホーン１１が取付け
られ、その他方側には支持具１５が取付けられて
いる。したがつて、超音波ホーン１１と支持具１
５とはゴムキヤツプ１６を介して連結され、マイ
クロホン１２の振動が支持具１５に伝わることが
少なくなる。

以上述べた超音波ホーン１１、マイクロホン１
２、制御回路１３、支持具１５、ゴムキヤツプ１
６などはハウジング１７に収納されるとともに、
支持具１５はハウジング１７に固定され、また、
このハウジング１７はねじ１８により固定金具１
９に固定される。

第３図は前記制御回路１３のブロツク図を示
す。

同図において、送受波器２１は第１図または第
２図に示すマイクロホン１２に相当するものであ
る。積分回路２２は、電源投入と同時に積分動作
を開始し、その出力電位が所定レベルに達する
と、単安定マルチバイブレータ回路２３を駆動さ
せるものである。スイツチング回路２４は、単安
定マルチバイブレータ回路２３の出力に応答して
積分回路２２で積分された電荷を放電させるもの
である。すなわちスイツチング回路２４は、単安
定マルチバイブレータ回路２３の出力を受けて積
分回路２２に蓄えられた電荷を一瞬にして放電さ
せる。単安定マルチバイブレータ回路２３は、積
分回路２２からの信号を受けて、一定時間だけ信
号をゲート回路２５、スイツチング回路２４およ
び単安定マルチバイブレータ回路２６に与えて前
記回路２５，２４，２６を駆動させるものであ
る。ゲート回路２５は、単安定マルチバイブレー
タ回路２３からの信号を受けて、一定時間経過
後、積分回路２７にいわゆる物体の検出の距離を
決定するためのゲート信号を与えるものである。

単安定マルチバイブレータ回路２６は、単安定
マルチバイブレータ回路２３からの信号を受け
て、送受波器２１が駆動する時間を決定するため
の駆動時間信号を発振回路２９に与えるととも
に、この駆動時間信号によりフリツプフロツプ２
８をリセツトさせるものである。発振回路２９
は、単安定マルチバイブレータ回路２６からの前
記駆動時間信号を受けて、この駆動時間信号が示
す時間だけ送受波器２１に与えられる高周波信号
を出力するものである。ドライバ回路３０は、発
振回路２９から出力された高周波信号を送受波器
２１の動作可能なレベルまで増幅するものであ
る。

増幅回路３１は、送受波器２１からの微弱な反
射信号を一定のレベルまで増幅するものである。
検波回路３２は、前記増幅された信号に含まれる
送受波器２１の振動周波数の高周波成分を除去
し、反射波の包絡線のみを抽出するものである。
レベル検出回路３３は、検波回路３２からの検波
信号が所定レベルまで達しているか否かを判定す
る回路である。積分回路２７は、所定レベルに達
したレベル検出回路３３からの信号の時間的な幅
が所定時間幅であるか否かを判定する回路であ
る。つまり、積分回路２７はレベル検出回路３３
からの信号の時間幅が所定時間幅より短い電気ノ
イズ等のような場合、検知物体の反射波でないと
判定される。また、一方では積分回路２７にはゲ
ート回路２５からのゲート信号が与えられ、レベ
ル検出回路３３からの信号の時間幅が所定時間内
（ゲート内）にあるか否かの判定も行なわれる。

フリツプフロツプ２８は、積分回路２７におい
て所定の時間幅があり前記ゲート内にあると判定
された入力信号があるときその入力信号により動
作し、その入力信号の存在を記憶するものであ
る。このフリツプフロツプ２８は、単安定マルチ
バイブレータ回路２６からの信号によりリセツト
され、前記記憶内容はクリアされる。したがつて
反射波（入力波）がなくなれば、積分回路２７か
らは信号が出力されないのでフリツプフロツプ２
８にはそのような信号が記憶されない。スイツチ
ング回路３４は、フリツプフロツプ２８に記憶さ
れた信号が存在する間リレー３５をオンさせるた
めの回路である。このリレー３５は、他の機器
（負荷）、例えば照明器具３８を駆動させるための
電力を出力するものである。制御回路３６は、例
えば周囲の明るさにより影響を受けた電話ボツク
ス内の明るさあるいは電話ボツクス周囲の明るさ
をセンサ３７によつて検出し、この明るさが所定
値以下のときスイツチング回路３４を動作させる
ものである。

次に、第４図ａ〜ｆに示す信号波形図を参照し
て本考案の特徴とする動作を説明する。

送受波器２１から第４図ａに示すような送波信
号P₁が出力されると、残響と反射波とが送受波
器２１を介して増幅回路３１に与えられる。した
がつて、増幅回路３１からは第４図ｂに示すよう
な残響P₂と反射波P₃とが出力される。前記残響
P₂と反射波P₃とは、検波回路３２により検波さ
れ、残響P₂を検波した第４図ｄに示すような残
響検波信号P₅と、反射波P₃を検波した第４図ｄ
に示すような反射波検波信号P₆とになる。その
後、残響検波信号P₅と反射波検波信号P₆とはレ
ベル検出回路３３に与えられ、所定レベルに達し
ているかが判定される。したがつて、残響検波信
号P₅と反射波検波信号P₆とが所定レベルに達し
ていると、積分回路２７に与えられる。積分回路
２７では、残響検波信号P₅と反射波検波信号P₆
とが所定時間幅であるか否かを判定するととも
に、ゲート回路２５から出力された第４図ｃに示
すようなゲート信号P₄の時間幅に残響検波信号
P₅と反射波検波信号P₆とが入つているか否かを
判定する。この場合、ゲート信号P₄の時間幅に
入るのは反射波検波信号P₆である。したがつて、
フリツプフロツプ２８は、積分回路２９において
前記反射波検波信号P₆がゲート信号P₄の時間幅
内にあると判定し、第４図ｅに示すようなフリツ
プフロツプ信号P₇を出力する。このフリツプフ
ロツプ信号P₇はスイツチング回路３４に与えら
れ、スイツチング回路３４は第４図ｆに示すよう
なスイツチング信号P₈を出力する。このスイツ
チング信号P₈によりリレー３５がオンされ、照
明器具３８に電力が供給される。

次に、第５図を参照して本考案の超音波スイツ
チの使用例を説明する。

電話ボツクスＢ内には照明器具３８が予め設け
られ、この照明器具３８は超音波スイツチＡによ
り制御される。この超音波スイツチＡは、第１図
および第２図に示す構成を有する。この超音波ス
イツチＡは、電話ボツクスＢに人間Ｃが入つたと
きそれを検出できるような位置に設けられる。す
なわち、超音波スイツチＡは、前記送受波器２１
から出力された超音波が人間Ｃに当り、その反射
波を受けることができるような向きで例えば電話
ボツクスＢ内の天井に取付けられる。

このような超音波スイツチＡが設けられた電話
ボツクスＢに人間が入ると、超音波スイツチＡは
人間Ｃを検知して照明器具３８の明るさをコント
ロールする。例えば、電話ボツクスＢの周囲の明
るさが一定以下のとき、この明るさを前記センサ
３７で検出し、スイツチング回路３４を動作さ
せ、照明器具３８を駆動させる。このように電話
ボツクスＢの周囲の明るさが所定値以下で、かつ
人間Ｃが電話ボツクスＢ内に入つたときのみ、照
明器具３８を駆動させることにより、省エネルギ
効果を得ることができる。また、本実施例では、
第１図に示すように超音波ホーン１１と支持具１
５とはゴムキヤツプ１６を介して連結されている
ので、マイクロホン１２に与えられる残響は比較
的に短くなり、被検出物である人間Ｃが超音波ス
イツチＡから近距離の位置にいても、人間Ｃの検
出を容易に行なうことができる。

（考案の効果） 以上のように本考案によれば、ゴムキヤツプの
一方側に超音波ホーンを、その他方側に支持具を
取付け、前記ゴムキヤツプを介して超音波ホーン
と支持具とを連結したことにより、マイクロホン
に発生した振動が支持具等の別の負荷に伝達され
ることがない分、従来に比して該マイクロホン自
体の残響が短縮化され、制御回路における反射波
の受波応答速度が遅れることがないので、超音波
スイツチから近距離にある物体でも容易に検知を
行なうことができる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本考案の一実施例に係る超音波スイツ
チの断面図、第２図は前記超音波スイツチの内部
構成を示す一部断面図、第３図は前記超音波スイ
ツチに備えられる制御回路のブロツク図、第４図
ａ〜ｆは前記制御回路の特徴とする動作を説明す
るための信号波形図、第５図は前記超音波スイツ
チの使用例を説明するための図、第６図は従来の
超音波スイツチの断面図、第７図は第６図に示す
切断線−線から見た断面図、第８図ａ〜ｇは
前記従来の超音波スイツチの動作を説明するため
の信号波形図である。 Ａ……超音波スイツチ、１１……超音波ホー
ン、１１ａ……超音波ホーンの基部、１２……マ
イクロホン、１３……制御回路、１４……制御回
路基板、１５……支持具、１６……ゴムキヤツ
プ。

Claims (1)

【実用新案登録請求の範囲】
1. 超音波ホーンの基部にマイクロホンを設けると
   ともに前記マイクロホンの後方に制御回路部品を
   配置し、この制御回路部品を支持具を介して前記
   超音波ホーンに固定し、かつ前記マイクロホンの
   周囲にゴムキヤツプを設けた超音波スイツチにお
   いて、前記ゴムキヤツプの一方側に前記超音波ホ
   ーンを、その他方側に前記支持具を取付け、前記
   ゴムキヤツプを介して前記超音波ホーンと前記支
   持具とを連結したことを特徴とする超音波スイツ
   チ。