JPS5968690A - Ultrasonic object detector - Google Patents
Ultrasonic object detectorInfo
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- JPS5968690A JPS5968690A JP17959382A JP17959382A JPS5968690A JP S5968690 A JPS5968690 A JP S5968690A JP 17959382 A JP17959382 A JP 17959382A JP 17959382 A JP17959382 A JP 17959382A JP S5968690 A JPS5968690 A JP S5968690A
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- G01S—RADIO DIRECTION-FINDING; RADIO NAVIGATION; DETERMINING DISTANCE OR VELOCITY BY USE OF RADIO WAVES; LOCATING OR PRESENCE-DETECTING BY USE OF THE REFLECTION OR RERADIATION OF RADIO WAVES; ANALOGOUS ARRANGEMENTS USING OTHER WAVES
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- Measurement Of Velocity Or Position Using Acoustic Or Ultrasonic Waves (AREA)
Abstract
Description
【発明の詳細な説明】
本発明は超音波を使用した物体検出装置に関するもので
あり9例えば車両等の後方物体の検知装置等に関する。DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION The present invention relates to an object detection device using ultrasonic waves, and more particularly, to a detection device for a rear object such as a vehicle.
従来超音波パルスを空間に発射して、特定空間に存在す
る物体を検出することを目的とした超音波物体検出装置
は多数提案されている。この方式は送波器より発射した
超音波パルスが物体に当たり反射した反射波を受波器に
て受信し、電気信号に変換し、超音波発射時からの時間
遅れを測定することにより、物体迄の距離を測る方式の
ものが多い。然るに、従来方式の問題点として送波器か
ら出るパルスを直接受波器で受信してしまう、いわゆる
直接波廻り込み現象があり、受信回路が誤動作する問題
があった。即ち、一般的に送波器と受波器は近接して配
置されることが多く、さらに機器を小形に構成すること
は極めて困難であった。Conventionally, many ultrasonic object detection devices have been proposed that aim to detect objects existing in a specific space by emitting ultrasonic pulses into space. In this method, an ultrasonic pulse emitted from a transmitter hits an object, and the reflected wave is received by a receiver, converted into an electrical signal, and the time delay from the time of ultrasonic emission is measured. There are many methods that measure the distance between. However, a problem with the conventional system is that the pulse emitted from the transmitter is directly received by the receiver, a so-called direct wave loop-in phenomenon, which causes the receiving circuit to malfunction. That is, in general, a transmitter and a receiver are often placed close to each other, and furthermore, it is extremely difficult to make the device compact.
これを解決する方法として従来は廻り込み波の存在する
時間のみ受信回路の動作を中断させ、その期間をカット
させていた。即ち、これを第2図で説明すると、送波器
3から発射された超音波は物体15に反射して再び受波
器6へ反射波16となって戻ってくるが、わずかではあ
るが直接送波器6から受波器6へ廻り込み波17がある
。この辰は送波器3から発射される全エネルギーに対し
てごくわずかではあるが、送波器5と受波器6が近い為
に検出電気信号としては相当大きく、正規の反射信号電
圧に対して無視できない。従ってこの廻り込み波17を
極力減少させる様な構造とするとともに電気的にも廻り
込み波17を除去する必要がある。Conventionally, a method to solve this problem was to interrupt the operation of the receiving circuit only during the time when the wraparound wave was present, and cut that period. That is, to explain this with reference to FIG. 2, the ultrasonic wave emitted from the transmitter 3 is reflected by the object 15 and returns to the receiver 6 as a reflected wave 16. There is a wraparound wave 17 from the transmitter 6 to the receiver 6. This dragon is very small compared to the total energy emitted from the transmitter 3, but since the transmitter 5 and receiver 6 are close, the detected electrical signal is quite large, and compared to the normal reflected signal voltage. I can't ignore it. Therefore, it is necessary to create a structure that reduces this wrap-around wave 17 as much as possible, and also to eliminate the wrap-around wave 17 electrically.
奢木発明は上記問題点を解決するものであり2本発明の
目的は極めて近距離迄検出できる超音波物体検出装置を
提供するにある。すなわち、基準電圧が時間の経過とと
もに指数関数的に変化する回路とその出力電圧と反射信
号電圧とを比較する電圧比較回路とを備えたものである
。The present invention is intended to solve the above-mentioned problems, and the object of the present invention is to provide an ultrasonic object detection device capable of detecting objects at extremely short distances. That is, it is equipped with a circuit whose reference voltage changes exponentially over time and a voltage comparison circuit which compares its output voltage with a reflected signal voltage.
次に本発明について一実施例を以下図で説明する。第1
図は本発明のブロック図であり、1はタイミング回路で
あり、一定周期のパルス電圧を発生する。2は増幅回路
で送波器3を充分駆動するように電力増幅する。4はタ
イミング回路jの信号によって所定時間のみ動作するタ
イマー回路であり、波形整形回路5およびゲート回路1
1へ信号を供給する。波形整形回路5は超音波発射後か
ら、基準電圧が時間の経過とともに指数関数的に変化す
る回路である。6,7.8は各受波器、増幅回路、検波
回路であり、超音波の信号を電圧に変換し増幅した後検
波する。9は電圧比較回路であり、前記超音波の反射信
号の電圧と波形整形回路5の出力電圧を比較して大小関
係を判別する回路、10けフリップフロップ回路であ抄
、タイミング回路1の出力でセントされ、電圧比較回路
9の出力でリセットされる。11はゲート回路、12は
出力回路、13はスピーカーである。Next, one embodiment of the present invention will be described with reference to the drawings below. 1st
The figure is a block diagram of the present invention, and 1 is a timing circuit which generates a pulse voltage of a constant period. 2 is an amplifier circuit which amplifies the power so as to sufficiently drive the transmitter 3. 4 is a timer circuit that operates only for a predetermined time according to a signal from timing circuit j, and waveform shaping circuit 5 and gate circuit 1
1. The waveform shaping circuit 5 is a circuit in which the reference voltage changes exponentially over time after the ultrasonic wave is emitted. Reference numerals 6, 7, and 8 denote respective wave receivers, amplifier circuits, and detection circuits, which convert ultrasonic signals into voltages, amplify them, and then detect the waves. Reference numeral 9 denotes a voltage comparison circuit, which compares the voltage of the reflected ultrasonic signal with the output voltage of the waveform shaping circuit 5 to determine the magnitude relationship; is reset by the output of the voltage comparator circuit 9. 11 is a gate circuit, 12 is an output circuit, and 13 is a speaker.
第2図は超音波による物体の検出状況を図示しだもので
あり、第1図と同じものは同一番号を付しである。14
は送、受波器の指向性および保護を兼用したホーン、1
5は検出しようとする物体。FIG. 2 illustrates the state of object detection by ultrasonic waves, and the same parts as in FIG. 1 are given the same numbers. 14
is a horn that serves as transmitter, receiver directivity, and protection, 1
5 is the object to be detected.
16は送波器3から発射された超音波パルスが物体15
へ当たり反射してくる反射は号、17は物体15とは無
関係に直接送波器3から受波器6へ入りこむ廻り込み波
である。16, the ultrasonic pulse emitted from the transmitter 3 hits the object 15
17 is a wrap-around wave that directly enters the receiver 6 from the transmitter 3 regardless of the object 15.
第3図は検出しようとする物体15と送、受波器の距離
が変化した時の反射信号電圧の強度との関係を実測した
ものであ抄、(2)50mm X (/111000m
mのパイプを使用している。物体の形状によって若干差
があるが、いずれも距離が増大するに従って受波器6で
受信する電圧は反比例的に減少し、この関係は物体の大
きさが変っても同様な傾向を示す。Figure 3 shows the actual measurement of the relationship between the intensity of the reflected signal voltage when the distance between the object 15 to be detected and the transmitter and receiver changes.
m pipe is used. There are some differences depending on the shape of the object, but in all cases the voltage received by the receiver 6 decreases inversely as the distance increases, and this relationship shows the same tendency even if the size of the object changes.
第4図は本発明による具体的な回路例であり。FIG. 4 shows a specific example of a circuit according to the present invention.
前記と同一番号のものは同じものを示している。Items with the same numbers as above indicate the same items.
図において、18はダイオード、19はコンデンサ。In the figure, 18 is a diode and 19 is a capacitor.
20ばそれと並列の抵抗、21は電圧VTHの電池を各
示し、それは直列に接続される。20 represents a resistor in parallel therewith, and 21 represents a battery of voltage VTH, which are connected in series.
第5図は前記第1図および第4図の回路を作動させた時
の各部の電圧波形等を図示したものである。図において
falはタイミング回路1の出方波形。FIG. 5 shows voltage waveforms at various parts when the circuits shown in FIGS. 1 and 4 are operated. In the figure, fal is the output waveform of the timing circuit 1.
(ト)は増幅回路2の出方波形、(C)はタイマー回路
4の出力波形、(イ)は波形整形回路5の出力波形であ
りVTRは直流電圧である。(θ)は受波器6で受信し
た信号を増幅回路7で増幅した後の出方波形で反射信号
電圧である。(f+は検波回路8の出力波形であり5図
中(イ)は第2図の廻り込み波17によるもの、−)は
物体15から反射してきた反射信号16によるもの、(
ハ)は仲)より遠方にある小さい物体によるもの、に)
はさらに遠方に存在する物体によるものであるが、不必
要な信号である。(ロ)は電圧比較回路9の出力波形で
あり、前記第5図の(イ)および(f)の電圧の大小関
係を判断して(fl電圧の方が大きい場合に出力を「高
」状態にする。(社)はスリップフロップ回路10の出
力波形である。(G) is the output waveform of the amplifier circuit 2, (C) is the output waveform of the timer circuit 4, and (A) is the output waveform of the waveform shaping circuit 5. The VTR is a DC voltage. (θ) is the output waveform after the signal received by the receiver 6 is amplified by the amplifier circuit 7, and is the reflected signal voltage. (f+ is the output waveform of the detection circuit 8, (a) in Figure 5 is due to the wrap-around wave 17 in Figure 2, -) is due to the reflected signal 16 reflected from the object 15, (
C) is caused by a smaller object located further away than N).
is due to an object located further away, but is an unnecessary signal. (b) is the output waveform of the voltage comparator circuit 9, which determines the magnitude relationship between the voltages in (a) and (f) in FIG. is the output waveform of the slip-flop circuit 10.
次に本発明による動作を説明する。タイミング回路1に
より第5図(alのようなパルスが発生されると増幅さ
れた波形は送波器6に印加され、空間へ超音波パルスと
なって発射される。発射された超音波パルスは直接受波
器乙に入る廻り込み波17のだめ、これによる出力電圧
が第5図(θ)(f)の(イ)として現われる。従って
これを物体からの反射信号と判断して回路が誤動作する
のを防止するため。Next, the operation according to the present invention will be explained. When a pulse as shown in FIG. 5 (al) is generated by the timing circuit 1, the amplified waveform is applied to the transmitter 6 and is emitted into space as an ultrasonic pulse. The output voltage caused by the wrap-around wave 17 that directly enters the receiver A appears as (a) in Figure 5 (θ) (f).Therefore, this is judged to be a reflected signal from an object and the circuit malfunctions. To prevent.
従来はこの電圧が無くなる迄の時間(T1)だけ受信回
路系を殺していただめ、この期間に反射して返ってくる
近接物体は検知することが出来なかったつ本発明ではこ
れを改良して近接物体でも支障なく検知できるものであ
る。即ち、第5図に示すように検出装置と物体との距離
が近くなると物体から反射してくる反射信号15の出力
は急激に大きくなる。従って、小さい物体でも、近接時
にはその反射信号は相当大きくなる。ここで電圧比較回
路90入力端子に入力電圧基準として、第5図(イ)の
様な波形を加え、他の入力端子に検波回路8の出力波形
を加える。第5図(ctlの様な波形を作る回路として
は例えば第4図に示ず5の様な回路構成で実現すること
ができる。即ち、タイマー回路4の出力が波形整形回路
5に印加されると、波形整形回路5内のダイオード18
を通してコンデンサ19は瞬間的に充電される。一方コ
ンデンサ19と並列に抵抗20が接続されている為に、
コンデンサ19の両端電圧は指数関数的に減少してゆく
。ここで直流電圧VTHが図示の様に接続されている為
、結局波形整形回路の出力波形は第5図(イ)の様にな
る。Conventionally, the receiving circuit system was killed only during the time (T1) until this voltage disappeared, and it was not possible to detect nearby objects that reflected back during this period.In the present invention, this has been improved. Even objects can be detected without any problem. That is, as shown in FIG. 5, as the distance between the detection device and the object becomes short, the output of the reflected signal 15 reflected from the object increases rapidly. Therefore, even if the object is small, its reflected signal becomes considerably large when it approaches. Here, a waveform as shown in FIG. 5(a) is applied as an input voltage reference to the input terminal of the voltage comparison circuit 90, and an output waveform of the detection circuit 8 is applied to the other input terminals. A circuit that generates a waveform like the one shown in FIG. and a diode 18 in the waveform shaping circuit 5.
The capacitor 19 is instantaneously charged through the capacitor 19. On the other hand, since the resistor 20 is connected in parallel with the capacitor 19,
The voltage across capacitor 19 decreases exponentially. Since the DC voltage VTH is connected as shown in the figure, the output waveform of the waveform shaping circuit becomes as shown in FIG. 5(a).
一方、検波回路8の出力として得られる反射信号も距離
により第3図の様な傾向があるから、電圧比較回路9の
基準電圧を第5図(イ)の様に変化させ。On the other hand, since the reflected signal obtained as the output of the detection circuit 8 also has a tendency as shown in FIG. 3 depending on the distance, the reference voltage of the voltage comparison circuit 9 is changed as shown in FIG. 5(a).
受信回路系の感度を近接時程悪くしておいても。Even if the sensitivity of the receiving circuit system is made worse as the distance approaches.
相対的には関係なくなり、物体が遠くでも、近くでも同
じ程度に検出することができることになる。There is no relative relationship, and objects can be detected to the same degree whether they are far or close.
又検出しなくともよい程度の小さい物体による反射信号
は第5図(f+の(ハ)に示すように電圧も小石く直流
電圧VTRを適当に調整すれば検出することがない。こ
の直流電圧VTRは雑音等の微少入力電圧による誤動作
や電圧変動による微かな変動によって作動しない為に極
めて重要々ものである。Also, as shown in Figure 5 (f+), reflected signals from small objects that do not need to be detected will not be detected if the voltage is small and the DC voltage VTR is adjusted appropriately. This is extremely important because it does not operate due to malfunctions due to minute input voltages such as noise or minute fluctuations due to voltage fluctuations.
一方廻り込み波17による信号電圧は第5図(f+の(
イ)の波形の如くなるが、(イ)波形は送波器3と受波
器6との距離が一般には近接して設置されている為超音
波の経路も第2図の17の如く極めて短かく、従って超
音波発射直後に現れる。一方円波形は超音波発射直後は
、コンデンサ19の電圧が放電直後のため高く2口波形
の方が(f+の(イ)波形より大きく、電圧比較回路9
の出力としては廻り込み波17はマスクされた形となり
出力されない。On the other hand, the signal voltage due to the wrap-around wave 17 is shown in FIG.
The waveform shown in (a) is as shown in (a), but since the transmitter 3 and receiver 6 are generally installed close to each other, the ultrasonic path is also very narrow, as shown in 17 in Figure 2. It is short and therefore appears immediately after the ultrasonic emission. On the other hand, the circular waveform is higher immediately after the ultrasonic wave is emitted because the voltage of the capacitor 19 is immediately after discharge, and the two-port waveform is larger than the (a) waveform of (f+), and the voltage comparator circuit 9
As an output, the wrap-around wave 17 is masked and is not output.
この関係をさらに詳細に示しだものが第6図であり、第
5図の(山波形と+f)波形とを波高値及び時系列的に
合せて図示しである。同図において点線で示した波形ホ
)(杓は、第5図f波形において物体15からの反射信
号(ロ)がさらに装置へ近づいた様子を示したもので、
波高値が大きくなっている。この時、(f)何)波形は
(山波形より小さいため電圧比較回路9はマスクされて
検知しないが「)(ホ)波形は(社)波形より大きいた
め電圧比較回路9は動作してE高」出力となる。従って
物体15の存在を検出することができる。ここでコンデ
ンサ19の放電曲線は。This relationship is shown in more detail in FIG. 6, in which the (mountain waveform and +f) waveform in FIG. 5 are combined in peak value and time series. The waveform shown by the dotted line (E) in the figure shows how the reflected signal (B) from the object 15 approaches the device further in the waveform f in Figure 5.
The wave height value is increasing. At this time, (f) What) the waveform is smaller than the mountain waveform, so the voltage comparison circuit 9 is masked and does not detect it, but (e) The waveform is larger than the waveform, so the voltage comparison circuit 9 operates and E "High" output. Therefore, the presence of the object 15 can be detected. Here, the discharge curve of capacitor 19 is as follows.
コンデンサ19と抵抗20の値で決定されるから。This is determined by the values of capacitor 19 and resistor 20.
廻り込み波17の大きさにより、前記コンデンサ19、
又は抵抗20の値を連続的に可変できる様にすれば、前
に述べたような動作をさせることは可能である。Depending on the magnitude of the wrap-around wave 17, the capacitor 19,
Alternatively, if the value of the resistor 20 is made continuously variable, it is possible to operate as described above.
一方、第5図(f1波形において、遠方にある物体から
の反射信号はに)として検知されるが、所望の検出距離
外にあるため、タイマー回路4の出力波形にマスクされ
て電圧比較回路9には出力されない。On the other hand, although the reflected signal from a distant object is detected as shown in FIG. is not output.
以上述べた如く9本発明によれば廻り込み波に接近した
物体からの反射信号が存在していても廻り込み波はマス
クされるだめ、物体からの反射信号のみを検出すること
ができ、又、基準電圧が時間の経過とともに指数関数的
に変化し、その変化が反射信号の大きさの距離に応じて
変化する状態と類似しているので、物体が遠くでも近く
でも。As described above, according to the present invention, even if there is a reflected signal from an object that is close to the wraparound wave, the wraparound wave is not masked, and only the reflected signal from the object can be detected. , whether the object is far or near, since the reference voltage changes exponentially over time, and that change is similar to the situation in which the magnitude of the reflected signal changes with distance.
同じ程度の反射信号の大きさとして取り出すことができ
る等工業上優れた効果を有する。It has industrially excellent effects such as being able to extract reflected signals of the same magnitude.
第1図は本発明の一実施例による超音波物体検出装置の
ブロック図、第2図は同送波器、受波器と物体間の超音
波伝送経路説明図、第3図は同装置と物体間距離と超音
波強度の関係図、第4図は同要部の具体的回路図、第5
図は同装置各部の電圧波形図、第6図は同電圧波形図の
詳細図である。
5・・波形整形回路、 9・・・電圧比較回路。
17・・・廻り込み波。
出願人 日立熱器具株式会社
第1図
第2図
第3図
θ 20 40 6θ 60 /ll) /20 1
40 161) /IF)距離 (cnl)
第4図Fig. 1 is a block diagram of an ultrasonic object detection device according to an embodiment of the present invention, Fig. 2 is an explanatory diagram of the ultrasonic transmission path between the transmitter, receiver, and an object, and Fig. 3 is a block diagram of the ultrasonic object detection device according to an embodiment of the present invention. A diagram showing the relationship between the distance between objects and the ultrasonic intensity. Figure 4 is a specific circuit diagram of the same main part. Figure 5
The figure is a voltage waveform diagram of each part of the device, and FIG. 6 is a detailed diagram of the voltage waveform diagram. 5... Waveform shaping circuit, 9... Voltage comparison circuit. 17... Surrounding waves. Applicant: Hitachi Thermal Equipment Co., Ltd. Figure 1 Figure 2 Figure 3 θ 20 40 6θ 60 /ll) /20 1
40 161) /IF) Distance (cnl) Fig. 4
Claims (1)
関数的に変化する波形整形回路(5)と、該回路(5)
の出力電圧と反射信号電圧とを比較する電圧比較回路(
9)とを備え、該回路(5)の出力電圧によって廻り込
み波(17)の電圧をマスクするとともに反射信号電圧
のみを取り出すことを特「改とする超音波物体検出装置
。A waveform shaping circuit (5) whose reference voltage changes exponentially over time after ultrasonic emission;
A voltage comparison circuit (
9), and is specially modified to mask the voltage of the wrap-around wave (17) by the output voltage of the circuit (5) and extract only the reflected signal voltage.
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP17959382A JPS5968690A (en) | 1982-10-13 | 1982-10-13 | Ultrasonic object detector |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP17959382A JPS5968690A (en) | 1982-10-13 | 1982-10-13 | Ultrasonic object detector |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JPS5968690A true JPS5968690A (en) | 1984-04-18 |
Family
ID=16068436
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP17959382A Pending JPS5968690A (en) | 1982-10-13 | 1982-10-13 | Ultrasonic object detector |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
JP (1) | JPS5968690A (en) |
-
1982
- 1982-10-13 JP JP17959382A patent/JPS5968690A/en active Pending
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