JPH07270531A - 超音波センサ装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 複数の超音波センサと制御装置とを個々に独
立した検知状態信号線で接続することなく、個々の超音
波センサの受波状態を判断できるようにする。 【構成】 制御装置３には、複数の超音波センサ２のう
ち初段の超音波センサ２に検知状態信号を出力すべき旨
の返信指示信号を出力する返信指示手段１８が具備さ
れ、前記複数の超音波センサ２には、前記返信指示手段
１８からの返信指示信号を一定時間保持して順次次段の
超音波センサ２に出力する返信判断手段１４が具備さ
れ、各超音波センサ２は、前記返信判断手段１４が返信
指示信号を保持している間に前記制御装置３へ検知状態
信号を送出するように構成されている。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、複数の超音波センサか
ら監視空間内に超音波を送波し、監視空間内の物体から
の反射波を検出することにより、監視空間内の物体の存
在などを検知する超音波センサ装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】従来、この種の超音波センサ装置として
は、例えば図８に示すように、送波信号供給装置３１、
複数の超音波センサ３２、及び制御装置３３等によって
構成されたものが提案されている。このうち、送波信号
供給装置３１は、発振器３４、送波回路３５を備えてお
り、各超音波センサ３２は、超音波振動子からなる送受
波器３６、増幅回路３７、検波回路３８、受波判断回路
３９、トランジスタ４０、抵抗４１を備えている。制御
装置３３は、記憶手段４２、検知個数判断手段４３を備
えており、送波信号供給装置３１と複数の超音波センサ
３２とは共通の送波信号線４４により接続されている。
複数の超音波センサ３２と制御装置３３とは共通の検知
状態信号線４５により接続されており、検知状態信号線
４５は抵抗４６を介して電源に接続されている。

【０００３】すなわち、発振器３４は所定周波数の発振
信号を出力し、送波回路３５は発振信号に基づいてトー
ンバースト波からなる送波信号を出力する。送受波器３
６は送波信号に基づいて超音波のパルス列を送波し、監
視空間内の物体により反射されて送受波器３６に受波さ
れる。これにより送受波器３６は受波信号を出力し、増
幅回路３７は受波信号を増幅する。検波回路３８は増幅
された受波信号を検波し、受波判断回路３９は検波出力
に基づいて受波の有無を判断し、受波状態の場合はトラ
ンジスタ４０をオンさせる。これにより抵抗４１と抵抗
４６との直列回路が接地され、電源電圧を抵抗４１と抵
抗４６とにより分圧した電圧が検知状態信号として検知
状態信号線４５に供給される。記憶手段４２は検知状態
信号を一定時間記憶し、検知個数判断手段４３は記憶手
段４２に記憶された検知状態信号の電圧値から複数の超
音波センサ３２のうち送受波器３６が受波状態にある超
音波センサ３２の個数を判断する。

【０００４】すなわち、送受波器３６が受波状態にある
超音波センサ３２の個数だけ、抵抗４１が並列に接続さ
れるので、検知状態信号線４５の電圧値が低下し、図９
のようになる。したがって、検知状態信号線４５の電圧
値により、送受波器３６が受波状態にある超音波センサ
３２の個数を判断できる。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上記従
来の超音波センサ装置では、送受波器３６が受波状態に
ある超音波センサ３２の個数については判断できるもの
の、複数の超音波センサ３２のうちのいずれの超音波セ
ンサ３２の送受波器３６が受波状態にあるかを判断でき
ないという難点があった。

【０００６】尚、複数の超音波センサ３２のうちのいず
れの超音波センサ３２の送受波器３６が受波状態にある
かを判断する方法として、各超音波センサ３２と制御装
置３３とを個別に検知状態信号線により接続することが
考えられる。ところが、かかる手段では、検知状態信号
線の本数が増加し、超音波センサ装置の設置施工の期間
および工費が増大し、上記難点を適切に解消するには到
らない。

【０００７】本発明は上記の点に鑑みて提案されたもの
で、複数の超音波センサと制御装置とを個々に独立した
検知状態信号線で接続することなく、個々の超音波セン
サの受波状態を判断できるようにすることを、その目的
としている。

【０００８】

【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
に提案された本発明に係る請求項１の超音波センサ装置
は、監視空間内に超音波を送波し且つその反射波の有無
によって監視空間内の物体の有無を判断し、物体が存在
すると判断したときに所定の検知状態信号を出力する複
数の超音波センサと、これら複数の超音波センサから出
力される検知状態信号を受信する受信手段を具備した制
御装置とを備えた超音波センサ装置であって、前記制御
装置には、前記複数の超音波センサのうち初段の超音波
センサに検知状態信号を出力すべき旨の返信指示信号を
出力する返信指示手段が具備され、前記複数の超音波セ
ンサには、前記返信指示手段からの返信指示信号を一定
時間保持して順次次段の超音波センサに出力する返信判
断手段が具備され、各超音波センサは、前記返信判断手
段が返信指示信号を保持している間に前記制御装置へ検
知状態信号を送出するように構成されている。

【０００９】本発明に係る請求項２の超音波センサ装置
は、請求項１の構成に加えて、制御装置には、複数の超
音波センサの全てに同時に受波状態の検知状態信号を出
力させて、その重畳された検知状態信号の電圧値から超
音波センサの数を判断する接続台数判断手段と、複数の
超音波センサの全てに同時に検知状態信号を出力させ
て、その重畳された検知状態信号の電圧値から受波状態
の超音波センサの数を判断する検知個数判断手段とが具
備され、複数の超音波センサの検知状態信号を重畳させ
たときに、受波状態の超音波センサの数に応じて検知状
態信号の電圧値が変化するように構成されている。

【００１０】

【作用】上記構成を特徴とする本発明に係る請求項１の
超音波センサ装置では、各超音波センサが、返信判断手
段が返信指示信号を保持している間に制御装置へ検知状
態信号を送出する。そして返信判断手段が、返信指示信
号を一定時間保持して順次次段の超音波センサに出力す
る。この結果、各超音波センサからは異なるタイミング
で順次検知状態信号が出力される。したがって、制御装
置側では、予め設定された所定のタイミングで検知状態
信号を受信しているか否かを判断することにより、何れ
の超音波センサで反射波を検知しているかが的確に判別
できる。

【００１１】本発明に係る請求項２の超音波センサ装置
では、接続台数判断手段が、複数の超音波センサの全て
に同時に受波状態の検知状態信号を出力させて、その重
畳された検知状態信号の電圧値から超音波センサの数を
判断する。したがって、制御装置に接続されている超音
波センサの数を知ることができる。また検知個数判断手
段が、複数の超音波センサの全てに同時に検知状態信号
を出力させて、その重畳された検知状態信号の電圧値か
ら受波状態の超音波センサの数を判断する。したがっ
て、制御装置に接続されている超音波センサのうち受波
状態の超音波センサの数を知ることができる。

【００１２】

【実施例】以下、本発明の実施例について図面を参照し
て説明する。 〔第１実施例〕図１は本発明の第１実施例に係る超音波
センサ装置のハード構成の一例を示すブロック図であ
る。この超音波センサ装置は、送波信号供給装置１、複
数（本実施例では７個）の超音波センサ２、及び制御装
置３を備えている。このうち、送波信号供給装置１は、
所定周波数の発振信号を出力する発振器５と、トーンバ
ースト波からなる送波信号を出力する送波回路６とを備
えている。

【００１３】各超音波センサ２は、超音波のパルス列を
監視空間内に送波して、監視空間内に存在する物体から
の反射波を受波したときに受波信号を出力する超音波振
動子で構成された送受波器８を具備している。またこれ
以外にも、、受波信号を増幅する増幅回路９、増幅され
た受波信号を検波する検波回路１０、検波された受波信
号に基づいて送受波器８が受波状態か否かを判断する受
波有無判断回路１１、トランジスタ１２、抵抗１３、返
信指示信号を一定時間保持して次段の超音波センサ２に
出力し、かつ返信指示信号を保持している間に送受波器
８が受波状態であればトランジスタ１２をオンさせる返
信判断回路１４等も備えている。

【００１４】制御装置３は、超音波センサ２の出力であ
る検知状態信号を所定時間記憶する記憶手段１６、記憶
手段１６に記憶された検知状態信号に基づいて受波状態
にある送受波器８を判断する検知センサ判断手段１７、
複数の超音波センサ２のうち初段の超音波センサ２に検
知状態信号を出力すべき旨の返信指示信号を出力する返
信指示手段１８を備えている。記憶手段１６は、複数の
超音波センサ２から出力される検知状態信号を受信する
受信手段を構成している。送波信号供給装置１の送波回
路６と７個の超音波センサ２の入力端とは、共通の送波
信号線１９により接続されており、各超音波センサ２の
入力端は送受波器８に接続されている。７個の超音波セ
ンサ２の出力端は、共通の検知状態信号線２０を介して
制御装置３の記憶手段１６に接続されており、各超音波
センサ２の出力端は抵抗１３を介してトランジスタ１２
のコレクタに接続されている。検知状態信号線２０は、
抵抗２１を介して電源に接続されている。

【００１５】すなわち図２のように、複数の超音波セン
サ２の入力端は相互に並列に接続されて共通の送波信号
線１９により送波信号が全ての超音波センサ２に入力さ
れるようになされている。複数の超音波センサ２の出力
端は相互に並列に接続されて共通の検知状態信号線２０
により検知状態信号が制御装置３に入力されるようにな
されているが、複数の超音波センサ２の返信判断回路１
４は相互に縦続接続さている。

【００１６】さらに詳細に述べると、例えばＳ１で表さ
れる初段の超音波センサ２の返信判断回路１４の返信指
示信号入力端は、制御装置３の返信指示手段１８に接続
され、初段の超音波センサ２の返信判断回路１４の返信
指示信号出力端は、Ｓ２で表される第２段の超音波セン
サ２の返信判断回路１４の返信指示信号入力端に接続さ
れ、第２段の超音波センサ２の返信判断回路１４の返信
指示信号出力端は、Ｓ３で表される第３段の超音波セン
サ２の返信判断回路１４の返信指示信号入力端に接続さ
れ、というように、返信判断回路１４の入力端と出力端
とが順次縦続に接続されている。

【００１７】但し、最終段の超音波センサ２の返信判断
回路１４の返信指示信号出力端はどこにも接続されてい
ない。そして、制御装置３の返信指示手段１８からの返
信指示信号が初段の超音波センサ２の返信判断回路１４
に入力されると、その時点から一定時間、その返信判断
回路１４が作動可能になり、受波有無判断回路１１が送
受波器８の送受状態を検知していれば、返信判断回路１
４がトランジスタ１２をオンさせる。これにより、初段
の超音波センサ２から検知状態信号が出力される。受波
有無判断回路１１が送受波器８の送受状態を検知してい
なければ、返信判断回路１４はトランジスタ１２をオン
させない。そして一定時間が経過すれば、初段の超音波
センサ２の返信判断回路１４が、返信指示信号を第２段
の超音波センサ２の返信判断回路１４に出力する。これ
により第２段の超音波センサ２の返信判断回路１４が、
初段の超音波センサ２の返信判断回路１４と同様に動作
する。以下同様に、超音波センサ２が初段から順に検知
状態信号を検知状態信号線２０に出力する。

【００１８】次に、上記構成の超音波センサ装置の動作
について説明する。先ず、発振器５からの発振信号に基
づいて、送波回路６がトーンバースト信号からなる送波
信号を生成し、送波信号線１９を介して７個の超音波セ
ンサ２の入力端に出力する。この送波信号は各超音波セ
ンサ２の送受波器８に供給され、送受波器８がパルス列
の超音波を監視空間内に送波する。監視空間内に物体が
存在すると、超音波が反射され、送受波器８と物体との
間の距離に応じた時間の経過後、送受波器８が反射波を
受波して受波信号を出力する。この受波信号は増幅回路
９により増幅され、検波回路１０により検波されて、そ
の検波出力に基づいて、送受波器８が受波状態か否かを
受波有無判断回路１１が判断する。

【００１９】一方、制御装置３の返信指示手段１８が、
例えば送波信号の立上りから所定時間経過後、初段の超
音波センサ２の返信判断回路１４に返信指示信号を出力
する。これにより初段の超音波センサ２の返信判断回路
１４が、受波有無判断回路１１が送受波器８の受波状態
を検知していれば、トランジスタ１２をオンさせる。こ
れにより抵抗１３が接地され、電源電圧を抵抗２１と抵
抗１３とにより分圧した電圧が超音波センサ２の出力端
に出力され、検知状態信号として検知状態信号線２０を
介して制御装置３の記憶手段１６に供給される。送受波
器８が受波状態でなければ、トランジスタ１２がオンし
ないので、検知状態信号線２０には電源電圧が印加され
る。そして一定時間経過後、初段の超音波センサ２の返
信判断回路１４が第２段の超音波センサ２の返信判断回
路１４に返信指示信号を出力する。以下、各段の超音波
センサ２において初段の超音波センサ２と同様の動作が
順次行われる。

【００２０】かくして、検知状態信号線２０には７個の
超音波センサ２の出力電圧が重畳されることなく順次印
加される。例えば、初段から第４段までの超音波センサ
２が受波状態であり、第５段から第７段までの超音波セ
ンサ２が受波状態でないとすれば、検知状態信号は図３
に示すようになる。

【００２１】制御装置３の記憶手段１６は、検知状態信
号線２０を介して入力される検知状態信号を所定時間毎
に一定期間記憶し、検知センサ判断手段１７が、記憶手
段１６に記憶された検知状態信号の電圧を所定のタイミ
ングで取出し、個々の超音波センサ２の送受波器８が受
波状態であるか否かを判断する。すなわち、図３のよう
に検知状態信号は一定時間毎に異なる超音波センサ２の
出力電圧を表しているので、一定時間毎の検知状態信号
の電圧値を読取ることにより、個々の超音波センサ２の
送受波器８は、検知状態信号の電圧が低ければ受波状態
であり、高ければ受波状態でないと判断できる。尚、送
受波器８に送波信号を入力した直後は反射波による受波
信号が正しく得られないので、一定の送受波処理時間が
経過した後に、初段の超音波センサ２の返信判断回路１
４に返信指示信号を出力する。

【００２２】このように、制御装置３に返信指示手段１
８を設け、各超音波センサ２に返信判断回路１４を設け
て、７個の超音波センサ２の出力を順次検知状態信号線
２０に出力するので、超音波センサ２の出力端と制御装
置３の記憶手段１６とを個々に独立した検知状態信号線
で接続することなく、個々の超音波センサ２の送受波器
８の受波状態を判断できる。したがって、超音波センサ
装置の設置施工を短期かつ安価に行える。さらには、個
々の超音波センサ２に検知状態信号を出力するためのタ
イミングを生成するタイマー回路などを設ける必要がな
いので、超音波センサ２の製造コストの増加を抑えるこ
とができる。

【００２３】なお、上記第１実施例では、検知状態信号
の電圧値により送受波器８の受波状態を判断するように
構成したが、図４のように、検知状態信号の電圧のオン
期間のタイミングにより送受波器８の受波状態を判断す
るように構成してもよい。すなわち、超音波センサ２の
返信判断回路１４が、送受波器８が受波状態であるとき
には作動可能期間の前半でトランジスタ１２をオンさ
せ、送受波器８が受波状態でないときには作動可能期間
の後半でトランジスタ１２をオンさせて、制御装置３の
検知センサ判断手段１７が、各超音波センサ２の出力に
ついて返信判断回路１４の作動期間の前半と後半とに対
応する検知状態信号の電圧値をそれぞれ読取るように構
成してもよい。

【００２４】また、上記第１実施例では、送受波器８が
受波状態の場合に返信判断回路１４がトランジスタ１２
をオンさせるように構成したが、送受波器８が受波状態
の場合に返信判断回路１４がトランジスタ１２をオフさ
せるように構成してもよい。

【００２５】〔第２実施例〕図５は、本発明の第２実施
例に係る超音波センサ装置のハード構成の一例を示すブ
ロック図である。この超音波センサ装置が、図１に示す
第１実施例の超音波センサ装置と異なる点は、制御装置
３に、管理方式判断手段２３、接続台数判断手段２４、
検知個数判断手段２５を具備した点である。

【００２６】管理方式判断手段２３は、返信指示手段１
８からの返信指示信号と、例えば送波信号とに基づい
て、記憶手段１６に記憶された検知状態信号のデータを
検知センサ判断手段１７、接続台数判断手段２４、検知
個数判断手段２５のいずれに出力するかを決定する。接
続台数判断手段２４は、複数の超音波センサ２の全てに
同時に受波状態の検知状態信号を出力させて、その重畳
された検知状態信号の電圧値から超音波センサ２の数を
判断する。検知個数判断手段２５は、複数の超音波セン
サ２の全てに同時に検知状態信号を出力させて、その重
畳された検知状態信号の電圧値から受波状態の超音波セ
ンサ２の数を判断する。

【００２７】すなわち、図６のように、各超音波センサ
２の返信判断回路１４は、返信指示信号を保持していな
くても、送波信号の立上りから一定時間、作動可能にな
る。この際、送受波器８は送波信号により振動している
ので、受波信号を出力する。したがって受波有無判断回
路１１が受波状態を検出するので、全ての超音波センサ
２の返信判断回路１４がトランジスタ１２をオンさせ、
検知状態信号を出力する。

【００２８】一方、制御装置３の管理方式判断手段２３
は、返信指示手段１８から返信指示信号が供給されず、
送波信号の立上り直後であるので、記憶手段１６に記憶
された検知状態信号のデータを接続台数判断手段２４に
供給する。これにより接続台数判断手段２４が、検知状
態信号の電圧値から、制御装置３に接続された超音波セ
ンサ２の台数を判断する。すなわち、全ての超音波セン
サ２が受波状態であり、７個の抵抗１３が並列に接続さ
れるので、それに応じて検知状態信号の電圧値が低下し
ており、その値から制御装置３に接続された超音波セン
サ２の台数を知ることができる。

【００２９】この後、制御装置３の返信指示手段１８か
ら初段の超音波センサ２の返信判断回路１４に返信指示
信号が出力され、検知センサ判断手段１７によりいずれ
の超音波センサ２が受波状態であるかを判断されるが、
この動作については実施例１と同様であるので説明を省
略する。もちろん、管理方式判断手段２３は検知センサ
判断手段１７に検知状態信号のデータを供給する。

【００３０】制御装置３の返信指示手段１８からの返信
指示信号の立下りから一定時間、各超音波センサ２の返
信判断回路１４は、返信指示信号を保持していなくても
作動可能になる。したがって送受波器８が受波状態であ
る超音波センサ２の返信判断回路１４がトランジスタ１
２をオンさせ、検知状態信号を出力する。一方、制御装
置３の管理方式判断手段２３は、返信指示手段１８から
の返信指示信号の立下り直後であるので、記憶手段１６
に記憶された検知状態信号のデータを検知個数判断手段
２５に供給する。これにより検知個数判断手段２５が、
検知状態信号の電圧値から、受波状態である超音波セン
サ２の台数を判断する。例えば図６のように４個の超音
波センサ２が受波状態であるとすると、４個の抵抗１３
が並列に接続されるので、それに応じて検知状態信号の
電圧値が低下しており、その値から受波状態の超音波セ
ンサ２の台数を知ることができる。

【００３１】このように、制御装置３に接続台数判断手
段２４や検知個数判断手段２５を設ければ、いずれの超
音波センサ２が受波状態であるかということだけでな
く、制御装置３に接続された超音波センサ２の台数や、
受波状態の超音波センサ２の台数を判断できる。

【００３２】なお、上記第２実施例では、検知状態信号
の電圧値により送受波器８の受波状態を判断するように
構成したが、図７のように、検知状態信号の電圧のオン
期間のタイミングにより送受波器８の受波状態を判断す
るように構成してもよい。すなわち、超音波センサ２の
返信判断回路１４が、送受波器８が受波状態であるとき
には作動可能期間の前半でトランジスタ１２をオンさ
せ、送受波器８が受波状態でないときには作動可能期間
の後半でトランジスタ１２をオンさせて、制御装置３の
検知センサ判断手段１７が、各超音波センサ２の出力に
ついて返信判断回路１４の作動期間の前半と後半とに対
応する検知状態信号の電圧値をそれぞれ読取るように構
成してもよい。

【００３３】また、上記第２実施例では、送受波器８が
受波状態の場合に返信判断回路１４がトランジスタ１２
をオンさせるように構成したが、送受波器８が受波状態
の場合に返信判断回路１４がトランジスタ１２をオフさ
せるように構成してもよい。

【００３４】

【発明の効果】以上の説明から理解されるように、本発
明に係る超音波センサ装置によれば、複数の超音波セン
サと制御装置とを個々に独立した検知状態信号線で接続
することなく、個々の超音波センサの受波状態を判断で
きるので、超音波センサ装置の設置施工を短期かつ安価
に行え、しかも、個々の超音波センサに検知状態信号を
出力するためのタイミングを生成するタイマー回路など
を設ける必要がないことから、超音波センサの製造コス
トの増加を抑えることができるという格別な効果が得ら
れる。

【００３５】また、制御装置に接続台数判断手段や検知
個数判断手段を設ければ、いずれの超音波センサが受波
状態であるかが判断できるだけではなく、制御装置に接
続された超音波センサの数や、受波状態の超音波センサ
の数をも判断できるという格別な効果が得られる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明に係る超音波センサ装置のハード構成の
一例を示すブロック図。

【図２】図１に示す超音波センサ装置に備えられた超音
波センサと制御装置との接続状態の一例を示す説明図。

【図３】図１に示す超音波センサ装置の動作の一例を示
すタイミングチャート。

【図４】図１に示す超音波センサ装置の他の動作例を示
すタイミングチャート。

【図５】本発明に係る超音波センサ装置のハード構成の
他の例を示すブロック図。

【図６】図５に示す超音波センサ装置の動作の一例を示
すタイミングチャート。

【図７】図５に示す超音波センサ装置の動作の他の例を
示すタイミングチャート。

【図８】従来の超音波センサ装置のハード構成の一例を
示すブロック図。

【図９】従来の超音波センサ装置の動作の一例を示すタ
イミングチャート。

【符号の説明】

２ 超音波センサ ３ 制御装置 １４ 返信判断回路 １６ 記憶手段 １７ 検知センサ判断手段 １８ 返信指示手段 ２４ 接続台数判断手段 ２５ 検知個数判断手段

Claims (4)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】監視空間内に超音波を送波し且つその反射
   波の有無によって監視空間内の物体の有無を判断し、物
   体が存在すると判断したときに所定の検知状態信号を出
   力する複数の超音波センサと、これら複数の超音波セン
   サから出力される検知状態信号を受信する受信手段を具
   備した制御装置とを備えた超音波センサ装置であって、
   前記制御装置には、前記複数の超音波センサのうち初段
   の超音波センサに検知状態信号を出力すべき旨の返信指
   示信号を出力する返信指示手段が具備され、前記複数の
   超音波センサには、前記返信指示手段からの返信指示信
   号を一定時間保持して順次次段の超音波センサに出力す
   る返信判断手段が具備され、各超音波センサは、前記返
   信判断手段が返信指示信号を保持している間に前記制御
   装置へ検知状態信号を送出するように構成されているこ
   とを特徴とする超音波センサ装置。
2. 【請求項２】請求項１において、上記制御装置には、複
   数の超音波センサの全てに同時に受波状態の検知状態信
   号を出力させてその重畳された検知状態信号の電圧値か
   ら超音波センサの数を判断する接続台数判断手段と、複
   数の超音波センサの全てに同時に検知状態信号を出力さ
   せてその重畳された検知状態信号の電圧値から受波状態
   の超音波センサの数を判断する検知個数判断手段とが具
   備され、複数の超音波センサの検知状態信号を重畳させ
   たときに、受波状態の超音波センサの数に応じて検知状
   態信号の電圧値が変化するように構成されている超音波
   センサ装置。
3. 【請求項３】請求項１又は２において、上記制御装置に
   は、検知状態信号の電圧値によって反射波を検知してい
   る超音波センサを判断する検知センサ判断手段が具備さ
   れている超音波センサ装置。
4. 【請求項４】請求項１又は２において、上記制御装置に
   は、検知状態信号の電圧のオン期間のタイミングによっ
   て反射波を検知している超音波センサを判断する検知セ
   ンサ判断手段が具備されている超音波センサ装置。