JPS6045480B2 - 超音波式車両感知器 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 この発明は超音波式車両感知器における受信ゲ ート
の回路構成に関するもので、故障検出の最も困難とされ
ている受信ゲートの故障を確実に監視できる回路構成の
提供を目的とするものである。

近時交通信号制御用の車両感知器等において、部品回
路が発生した場合、故障監視の出力を出すようにする傾
向が多くなつてきている。従来この種車両感知器では車
両を感知しないとき有意性レベル（例えは感知出力電圧
）を出力し、車両を感知したときこのレベルを零にする
構成で電源切断時の故障監視を行なつてきていた。而し
てこの種の手段を漸次部品故障監視の領域にまて広げつ
つあるのが現状である。このような考え方は保安性を必
要とする車両感知器にとつて将来一層有効となるであろ
うことは言うまでもない。 本発明は超音波式車両感知
器において、送信ゲートと受信ゲートに共用のゲート信
号発生回路の出力を逆波パルス発生用超音波信号発生回
路への入力として採ると同時に受信ゲートに直接導入し
、常時は路面反射波を受信して有意性レベルの出力とし
ておき車両感知時に出力レベルを零にするが、もし車両
感知時にも出力レベルを保持するような故障状態におい
ては逆波パルスの発生が止まるような回路構成にし、受
信人力信号が消滅することで「車両感知なし」の状態の
ゲート出力とする。

このようにゲート回路の構成方法を工夫することによつ
て、ゲート信号発生器並びにゲート回路が故障した場合
、「車両あり」の出力状態と同一のゲート出力を発生す
るようにして故障監視を行なうことを特色とするもので
ある。以下本発明の回路構成を施したオーバーヘッド形
の超音波パルスレーダ式車両感知器についてその大要を
第１図および第２図によつて述べると、第１図はその構
成例を示す回路のブロック図、第２図は各ブロックの出
力（または入力）波形を示したタイムチャートで、この
種の構成のものは常時路面反射波を受信しており、感知
範囲に車両が進入して路面反射波を遮つたとき、路面反
射波受信ゲートから路面反射受信パルスが消滅すること
によつて車両感知信号を出す構成になつている。第２図
のチャートａは第１図のゲート信号発生回路１の発生す
るゲート信号で、信号の時間巾Ｔ１が路面反射波受信信
号の通過時間帯である。このゲート信号は微分回路２に
おいて微分されその出力はチャートｂに示す如き微分パ
ルスとして発生する。超音波信号発生回路３がこの微分
パルスで駆動されて発生した信号はヘッドＨ（超音波送
受波器）で超音波に変換され、実際に送出される超音波
送信パルスはチャートｃに示す如くで微分パルスに対し
ｔ１なる立上り時間だけ遅れる。受信増巾回路４にはチ
ャートｄに示したように送信パルスＳｐ、路面反射受信
パルス′ｐおよび車両からの反射受信パルスＣｐ等が入
力する（ただし以降の説明ては感知方式の性格上車両反
射波Ｃｐの存在は考慮外とする）。受信増巾回路４の出
力は検波回路５によりチャートｅに示す如く包絡線検波
され、波形整形回路６でチャート５のように波形整形さ
れた後さらに微分回路７によつてチャートｇに示す如く
微分された路面反射波受信ゲート８に入力する。路面反
射波受信ゲート８には一方においてゲート信号発生回路
１からチャートａに示したゲート信号が入力しているの
で、その両人力の重畳波形はチャートｈで示される。

ここにチャートｇにΔ印で示した微分パルスのレベルが
路面反射波受信．ゲート８に含まれるスレシヨールドレ
ベルすなわちチャートｈに示したレベルＶｔｈを越えて
低下したときにのみチャートｉに示したパルスが受信ゲ
ート８から出力してパルス巾増巾器９の入力となる。こ
の入力パルスはパルス巾増巾器９でチヤー、トｊで示し
た如くにパルス巾を増巾された後整流平滑回路１０でチ
ャートｋに示したように直流電圧Ｖｄｃに変換され、車
両で路面反射波が遮断された場合、負信号の感知出力Ｐ
が取出される。以上の説明から明かなようにこの場合の
車両感知方式では、車両が存在しないときに路面反射波
の受信信号Ｅｐの受信ゲート出力を常時直流出力化して
おき、車両が路面反射波を遮ると、受信ゲート出力が消
滅して直流出力が零になることで車両の存在が感知され
たものとするのである。つぎに本発明の主要な部分であ
る路面反射波受信ゲート８の構成について説明する。第
３図で１点鎖線のブロック８内に示した回路ａがその構
成図である。

すなわち受信ゲート８は抵抗Ｒ１とＲ２による印加電圧
＋Ｖの分圧比で定まる直流バイアス電圧に、ゲート信号
発生回路１から供給されるゲート信号（第２図のチャー
トａ参照）が抵抗１を介して直流的に重畳する回路と微
分回路７から供給される超音波受信信号（第２図のチャ
ートｇ参照）がトランジスタＴｒｌ、抵抗Ｒ４、コンデ
ンサＣ２からなる回路を通つて交流的に重畳する回路と
、レベル検出器ＬＤとから構成される。第３図の回路に
おいて、ゲート信号が入力しない場合、レベル検出器Ｌ
Ｄへの入力電圧Ｖａはレベル検出器ＬＤの入力抵抗が十
分大きいものとすると、Ｖａ日二■−■である。いま直
流を含むゲー ゜Ｒ１＋Ｒ２卜信号をゲート信号発生
回路１を電圧Ｖａに重畳し、さらに微分回路７から超音
波受信信号を交流的に重畳すれば、電圧Ｖａは第４図の
ように変化する。

すなわちゲート信号発生回路１の電圧を＋■とすると同
図の電圧レベル■１はＶａ（＝Ｖ１）：ｉ
』迅ＬＲＨ＋Ｒ２■、ただしＲＨ＝Ｒ１＋Ｒ３、電圧
レベルＶ２」■＆ョはＶａ（＝Ｖ２）″．一只レーｖ、
ただしＲＬ＝８。

＋Ｒ，で ＲＬ＋Ｒ，これに波高レベルＶの超音
波受信信号が重畳した場合を示したものである。

而してレベルＶｔｈはレベル検出器ＬＤのスレシヨール
ドレベルで、従つてレベル検出器ＬＤの出力ｐはスレシ
ヨールドレベルＶｔｈを越えて低下した超音波信号受信
時（同図にΔ印で図示）の電圧Ｖａのときのみ受信ゲー
ト出力として発生する。路面反射波受信ゲート８の回路
を第３図に示した構成にすると、殆んどの部品故障すな
わち抵抗Ｒ１、Ｒ２、Ｒ３、Ｒ４、コンデンサＣ２、ト
ランジスタＴｒｌの故障に対して抵拍只，、Ｒ２で分圧
された直流バイアス電圧の移動が起り、レベル検出器山
の出力パルスｐの生成が阻止される。

例えば抵抗Ｒ１が断線すると入力するゲート信号に超音
波受 −ｌ一信信号の重
畳した電圧Ｖａの最大値はＲ２＋Ｒ３■＋ｖとなり、ス
レシヨールドレベルＶｔｈに達しない。

抵抗Ｒ２が断線すると上記交直重畳電圧Ｖａの最大値は
へｖ−ｖとなリスレシヨールドレベルＶｔｈ以上のレベ
ルを維持してしまう。

抵抗Ｒ，の断線でも同様にレベル■山以下にならない。
またコンデンサＣ２が短絡した場合も抵抗Ｒ１〉〉Ｒ４
．−？−に選ぶことによつて、電圧Ｖａ…Ｒ４＋Ｒ２■
となり、電圧ＶａはこれまたレベルＶｔｈ以上のレベル
を維持してしまう。

なお、抵抗Ｒ１、Ｒ４、Ｒ１〉〉Ｒ４のように選ぶこと
はコンデンサ結合増幅器におけるフエールセーフな光流
信号処理法として一般的に知られている。コンデンサＣ
２および抵抗Ｒ４がオープンとなつた場合やトランジス
タＴｒｌが故障の場合は何れも超音波受信信号がレベル
検出器ＬＤに達し得ないことは明かである。さらにまた
レベル検出器（例えばシユミツト回路）そのものが故障
すれば出力パルスｐを生成し得ないことは一般的に認め
られているところである。以上の説明をわかり易くする
ための具体例として例えば抵抗Ｒ１＝２（ＫΩ），Ｒ２
＝５（ＫΩ），Ｒ３＝１０（ＫΩ），電圧ｖ＝２０（ｖ
），ｖ＝１（ｖ），Ｖｔｈ＝１２（Ｖ）としたときの故
障時における電圧■ａを第６図に示す。上述のように第
３図の路面反射波受信ゲート８の回路部品に故障を生じ
ると出力パルスｐは生成されない。

また前述の直流バイアス電圧に移動が生じないような部
品故障はゲート信号発生回路１の部品が故障した場合の
みである。この場合直流バイアス電圧のレベルは第４図
の■１またはＶ２のレベルの二つの状態しかない。この
うちレベルＶ２の状態で同図にΔ印の時点で示したよう
な超音波受信人力信号があるとレベル検出器ＬＤから出
力パルスｐが発生することになる。しかし本発明の回路
構成方法ではゲート信号発生回路１からゲート信号を直
接取出していると同時に超音波信号発生回路３も同一の
信号源により駆動されているので、ゲート信号が発生し
ないことはとりもなおさず超音波信号も発生できないこ
とになり、受信ゲート８に超音波受信信号の入力はあり
得ず、レベル検出器ＬＤに出力パルスは生じない。なお
ゲート信号発生回路１を源発振器として超音波信号発生
回路３の駆動パルスを十分に遅らせるために両者間に例
えば単安定マルチバイブレータを挿入しても同様な効果
があり、何れも信号源はゲート信号発生回路１であるこ
とに変りはない。また第５図はゲート信号発生回路１と
受信ゲート８の間を直接接続によらないでバッファ回路
を挿入した場合の１例である。同図の場合ゲート信号発
生回路１は動作を停止していないので、トランジスタＴ
ｒ２が短絡した場合受信ゲート８に含まれているレベル
検出器ＬＤに出力パルスを生成する。従つて同図の場合
超音波信号発生回路３を駆動する信号源は同図に点線で
示したようにトランジスタＴｒ２の出力からとればよい
。この場合トランジスタＴｒ２も含めてゲート信号発生
回路と解釈するのが適当である。以上述べた如く本発明
はゲート信号発生回路１を源発振器としてその出力て超
音波信号発生回路を駆動すると同時にその直流出力を受
信ゲート８の直流重畳入力とすることによつて受信ゲー
ト８の回路部品故障（通常抵抗短絡は発生しないので検
討外とした）時における同ゲートの出力パルスの発生を
阻止することを可能としたものである。

なお、本発明は、ヘッドＨに対向して反射板を置き、そ
の間を物体がさえぎる場合にも適用可能である。ノ図面
の簡単な説明図面は本発明超音波式車両感知器における
受信ゲートの回路構成の実施例に関するもので、第１図
は本発明を実現する装置の大要を示す回路のブロック図
、第２図は同上装置の動作説明のタイム７チャート、第
３図は受信ゲートの構成例を示す回路図、第４図は同上
回路における電圧レベルの変化状態を表わしたタイムチ
ャート、第５図は同上回路の入力側にバッファ回路を設
けた１例図、第６図は回路故障時における電圧変動の説
明図てあつる。

１・・・ゲート信号発生回路、２・・・微分回路、３・
・・超音波信号発生回路、７・・・微分回路、８・・・
路面反射波受信ゲート。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. １ 路面反射波が受信されなくなることにより車両の存
   在を感知するオーバーヘッド形超音波パルスレーダ式車
   両感知器において、超音波送受信器と路面間の超音波往
   復伝播時間に等しい繰り返し周期からなる直流矩形波の
   ゲート信号を出力するゲート信号発生回路と、該ゲート
   信号に同期して超音波送受信器をパルス駆動する超音波
   信号発生回路と、超音波送受信器が受信した路面反射波
   を包絡線検波する検波回路と、該検波回路の検波出力を
   波形整形する波形整形回路と、該波形整形回路の出力信
   号を微分する微分回路と、該微分回路の微分信号と前記
   ゲート信号発生回路のゲート信号を入力とし、両信号を
   もとに車両の存在を検知する路面反射波受信ゲートとを
   設け、該路面反射波受信ゲートは入力端子に所定値の直
   流バイアス電圧を印加したレベル検出器を備え、該レベ
   ル検出器の入力端子には前記ゲート信号発生回路のゲー
   ト信号が抵抗を通じて接続されていると共に、前記微分
   回路の微分信号がコンデンサを通じて接続されており、
   更に該レベル検出器のスレッショルドレベルは前記ゲー
   ト信号と微分信号が同時に入力したときにのみ検知出力
   を発生するよう設定し、該検知出力のあるときを車両の
   不存在状態に、また検知出力のないときを車両の存在状
   態に対応せしめたことを特徴とする超音波式車両感知器
   。