JPS61118679A - 超音波式防犯装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 ［技術分野１ 本発明は超音波式防犯装置、さらに詳しくは、超音波を
発射してはその反射波を検出して物体の存在を検出する
超音波スイッチを備えた超音波式防犯装置に関するもの
である。

［背景技術１ 一般にこの種の超音波式防犯装置においては、常に同し
感度で検知エリア内に移動物体が存在するかどうかを検
出しているものであって、感度を高く設定すると、検知
エリア外で生じた振動などに対しても感応して誤報を生
じ、また逆に感度を低く設定すると実際の侵入者に対し
て警報が出力されないことがあるという問題がある。

［発明の目的１ 本発明は上述の点に鑑みて為されたものであって、その
主な目的とするところは、検知エリア内に侵入者があっ
たと外にのみ超音波スイッチを高い感度で作動させるこ
とにより、誤報を生じることなく、確実に侵入者を検出
できるようにした超音波式防犯装置を提供することにあ
る。

［発明の開示１ （実施例１） す、下、本発明の実施例を図面に基づいて説明する。超
音波スイッチ１は超音波を発射してはその反射波の周波
数偏移を検出して検知エリア内における物体の移動を検
出するものであって、第１図に示すように、超音波スイ
ッチ１の電源供給部には警戒手段としての振動検出部２
と、警戒解除手段としてのレベルｔｌｌ定部３とがスイ
ッチ部４を介しで接続されている。振動検出部２はピエ
ゾ素子のような振動センサ２０を備え、振動センサ２０
により検出された振動を増幅回路２１で増幅した後、検
波回路２２を介して比較回路２３に入力し、比較回路２
３に予め設定された基準レベルと比較し、振動レベルが
所定値以上であると判断されると振動検出信号を出力す
るようになっている。振動センサ２０は超音波スイッチ
１の検知エリア内ないし周辺に配設され、検知エリアへ
の侵入者があったときに、侵入者により生じる振動を検
出するようになっている。振動検出信号はスイッチ部４
に入力される。スイッチ部４はＲ３７リツプ７０ツブ回
路４０とスイッチング素子４１とから構成されており、
振動検出信号はＲＳフリップ７０ツブ回路４０のセット
入力端に入力される。ＲＳフリップ７０ツブ回路４０の
出力はスイッチング素子４１に入力され、これによって
スイッチング素子４１が開閉する。すなわち、振動セン
サ２０により振動が検出されると、ＲＳ　７　リップフ
ロツブ回路４０がセットされ、スイッチング素子４１が
導通状態となるのである。スイッチング素子４１は超音
波スイッチ１と電源との間に挿入されているから、スイ
ッチング素子４１が導通状態となると超音波スイッチ１
が作動するのである。

このようにして超音波スイッチ１が作動すると、検知エ
リア内に存在する物体からの反射波が検知　　　　　　
１され、検知エリア内に侵入者が存在すれば、反射波の
レベルが高くなるから、反射波の強度によりそのまま超
音波スイッチ１を作動させて警戒すべきかどうかが判断
できる。すなわち、超音波スイッチ１から取り出される
反射波の強度に対応する信号はレベル判定部３に入力さ
れる。レベル判定部は超音波スイッチ１から取り出され
た信号と基準レベルとを比較する比較回路３０と、反射
波の強度が所定レベル以−にであるときに比較回路３０
から出力されるパルスによりトリががかけられ所定時間
中Ｔのパルスを出力するモノステイブルマルチバイブレ
ータ３１とから構成され、モノステイブルマルチバイブ
レータ３１の負論理出力端は」−記スイッチ部４を構成
するＲ３７リツプ７０ツブ回路・１１のリセット端子に
接続される。比較回路３０はウィンドウコンパレータで
あって、入力電圧が第１の基準電圧＼Ｉ　ｒｅｆ　、と
第２の基準電圧Ｖｒｅ［２との範囲外であるとぎに出力
端を１−ルベルとする。この比較回路３０に入力される
信号は後述するように振動成分であるから、その振幅が
所定値以」−であると、比較回路３０からは入力信号の
振動数の２倍の個数のパルスが出力されるようになって
いる。モノステイブルマルチバイブレーク３１はリトリ
ガラブルであって、負論理出力端は最後に入力された信
号の立ち上がりからコンデンサＣｔと抵抗Ｒｔとにより
決定される時間Ｔの間はＬレベルを保ち、時間Ｔ後に立
ち上がるようになっている。

超音波スイッチ１の構成を詳述する。なお、以下で説明
するドツプラ効果を利用した超音波スイッチ１に関して
は特開昭５５−６３７７４号公報などに開示されたもの
と同様の原理で作動するものであり、略同様の構成を有
している。

送波器１０は一定の周波数で発振する発振回路１１の出
力によって駆動され、送波器１０がらは超音波が空中に
放射される。送波器１０がら放射された超音波は周囲に
配置された物体により反射されその反射波が受渡器１２
に受信され、これが電気信号に変換される。送′波器１
０と受波器１２とはともにピエゾ素子などで構成され、
送波器１０からは付与された電気振動の振動数に一致し
た超音波が放射され、受渡器１２は受信した超音波の振
動数に一致した電気振動を受信信号Ｐ、ｉｎとして出力
する。受波器１２で受信された受信信号Ｅ１ｎは一対の
ミキサ回路１３ａ、１３１）を通って周波数変換される
。第１のミキサ回路１３ａには発振回路１１の出力を移
相回路１４を通して位相を９０度進ホせた基準信号Ｅｌ
と受渡器１２により受信された受信信号Ｅｉｎとか印加
されてその周波数差の中間信号Ｅ。が出力され、第２の
ミキサ回路１３１）には」―記発振回路１１の出力であ
る基準信号Ｅｌ’と受渡器１２からの受信信号Ｅｉｎと
が印加されてその周波数差の中間信号Ｅ。゛が出力され
る。

したがって、各ミキサ回路１．３ａ、１３１〕から互い
に位相が異なった一対の中間信号Ｅ。、■ミ。゛が得ら
れる。ここで、超音波を反射する物体が受渡器１２に接
近するときには反射波の周波数が発振周波数よりも高く
なるから中間信号Ｅ。の位相は中間信号Ｅ。゛の位相よ
りも進むことになり、逆に物体が受渡器１２から遠ざか
るときには反射波の周波数が発振周波数よりも低くなる
から中間信号Ｅ０の位相が中Ｉ’ｔｌ’ｌ信号Ｅ。゛に
対して遅れるものである。したがって、各中間信号Ｅ。

、Ｅｏ゛を基本軸とするベクトル平面において、物体が
接近するときには受信信号Ｅｉｎの表わす回転ベクトル
は原点の回りに左回りに回転し、物体か遠ざかるとぎに
は右回りに回転する。各中間信号Ｅ。％ＥＯ゛はそれぞ
れ増幅器１５ａ、１５ｂを通して増幅され、さらに雑音
成分を除去するためにバンドパスフィルタ１６ａ、１６
ｂを通される。このバンドパスフィルタ１６ａ、１６１
〕を通った信号は反射波の強度に対応した振幅を有した
ビート信号であって、このビート信号が上述したレベル
判定部３に人力されるのである。また、ビート信号は信
号処理回路１７に入力され、信号処理回路１７では、ま
ず各中間信号Ｅ。、ｎｏ゛を中間信号Ｅ。％ＥＯ゛の正
負に応してＨレベルまたはＩ、レベルのデジタル信号に
変換し、このデジタル信号に基づいて雨中間信号ＥＯ％
ＥＯ゛を基本軸とするベクトル平面において受信信号Ｅ
ｉｎの回転ベクトルがどの象限に存在するかが求められ
、さらに受信信号Ｅ１１１の回転ベクトルの存在する象
限が１つの象限から池の象限に移動じたかどうかが検知
され、象限の転移が生じたと外に警報信号を出力するよ
うになっている。この警報信号は報知回路１８に入力さ
れ、警報音などが報知されるのである。すなわち、超音
波スイッチ１は検知エリア内で超音波を反射する物体が
移動するときに生じるドツプラ効果としての周波数偏移
を検出したときに警報を報知するのである。

以下、第２図に基づいて動作を説明する。第２図中（Ａ
）〜（Ｇ）は第１図中各部の信号を表わす。

まず、超音波スイッチ１の検知エリア内に侵入者がなく
、石などが当たって周囲が振動したと外には、第２図（
Ａ）に示すように、振動センサ２０によりその振動が検
出され、第２図（Ｃ）のように振動検知信号が出力され
るから、第２図（Ｄ）のよ）にスイッチ部４のＲ３７リ
ツプ７０ツブ４０がセットされ、超音波スイッチ１に給
電される。こうして超音波スイッチ１が作動し、このと
き上記振動が超音波スイッチ１によっても検出されるか
らレベル判定部３には第２図（Ｅ）のように所定レベル
以」−の信号が入力され、第２図（Ｆ）のようにモノス
テイブルマルチバイブレータ３１にはトリガがかけられ
る。したがって、モノステイブルマルチバイブレータ３
１の出力は第２図（Ｇ）のように１−レベルとなりスイ
ッチ部４のＲＳフリップ７０ツブ４０はセット状態を維
持する。しかしながら、このときには検知エリア内で物
体の移動はなり・から警報は報知されず、ますこ一過性
の振動であるからモノステイブルマルチバイブレータ３
１へのトリが信号はすぐに停止し、最後のトリガ信号の
立ち上がりからモノステイブルマルチバイブレーク３１
に設定された時定数の時間幅Ｔの間モノステイブルマル
チバイブレータ３１の出力はＬレベルに保たれるがその
後Ｉ」レベルとなり、スイッチ部４のＲＳフリップフロ
ップ４０がリセツＹされる。

Ｒ８７リツプフロツプ４０かリセットされると超音波ス
イッチ１への給電が停止し、超音波スイ・ンチ１の動作
が停止する。一方、侵入者があると外には、まず振動セ
ンサ２０が侵入者を検出して超音波スイッチ１を作動さ
せる。超音波又インチ１が作動すると、超音波スイッチ
１は検知エリア内での侵入者を検知し、反射波の強度が
高くなるから、レベル判定部３へは大トな振幅の信号が
入力され、モノステイブルマルチバイブレーク３１の出
力が１．レベルとなってスイ・ンチ部・１のＲＳフリッ
プ７０ツブ４０はセット状態を維持する。この状態にお
いて侵入者が移動すると超音波スイッチ１は侵入者を検
出し、警報を報知するのである。

以」−のように、検知エリアに振動が生じたときにのみ
超音波スイッチ１か作動するようにしているので、常時
超音波スイッチ１を作動させる場合に比較して電力消費
を少なくすることができるものであり、省電力につなが
るものである。また、」１述の例では振動センサ２［）
を別に設けているが、超音波スイッチ１の受渡器１２の
出力端を振動検出部２の増幅回路２１の入力端に接続し
、受波器１２を振動センサ２０に代えて利用してもよい
。

特に、自動車のような車両用防犯装置として用いるとき
には検知エリアで生しる振動は受波器１２でも検出でき
るから、受波器１２を振動センサ２０に代えて利用すれ
ば、部品数の低減につながるものである。

（実施例２） 実施例２においては、第３図に示すように、超音波スイ
ッナ１ａの発振回路１１ａ、１１１〕が一対設けられ、
論理回路により一方の発振回路１１ａ、１１ｂの出力が
選択的に出力されるようにしている。両発振回路１］ａ
、１１１〕は異なる出力周波数を有するように設定され
ており、第１の発振回路１１ａの出力周波数は送波器１
０および受波器１２の共振周波数とは異なる値に設定さ
れ、第２の発振回路１１１〕の出力周波数は−）二記其
振周波数と等しく設定されている。したがって、第１の
発振回路１１ａが選択されているときには送波器１０の
出力強度、および受波器１２の受信感度は第２の発振回
路１１ｂが選択されている場合に比較して低くなる。論
理回路は２人カオア回路２５と、オア回路２５の各入力
端に接続される一対の２人カアンド回路２６．２７と、
各アンド回路２６．２７の一方の入力端間に接続された
インバータ回路２８とから構成されており、インバータ
回路２８の出力端側に接続されｒこアンド回路２６の他
方の入力端には第１の発振回路１１ａの出力端が接続さ
れ、インバータ回路２８の入力端側に接続されたアンド
回路２７の他方の入力端には第２の発振回路１１１〕の
出力端か接続される。また、インバータ回路２８の入力
端にはレベル判定部３のモノステイブルマルチバイブレ
ーク３１の正論理出力端が接続される。レベル判定部３
は実施例１と同様の構成を有してｔ）す、超音波スイッ
チ１により受信される反射波の強度が所定レベル以」二
となったときにモノステイブルマルチバイブレータ３１
にトリががかけられ、最後のパルスの立ち上がりから所
定時間ｒｉＴだけ出力がＨレベルとなるようにしている
。ここでは振動検出部２はなく、超音波スイッチ１の感
度切換により検知エリアへの侵入者を検出するようにし
ている。すなわち、第１の発振回路１１ａが選択されて
いるときには超音波スイッチ１自身が警戒手段として作
用するようになっている。

以下、第４図に基づいて動作を説明する。第４＝１２− 図中（Ａ）〜（Ｄ）は第３図生者部の信号を表わす。

まず、検知エリアに侵入者がないときには、超音波スイ
ッチ１で検出される反射波は所定レベル以下であるから
、レベル判定部３の出力、すなわちモノステイブルマル
チバイブレーク３１の出力はＬレベルとなってお１）、
第１のアンド回路２６の一方の入力端がＨレベルとなる
から第１の発振回路１．１ａの出力かオア回路２５の出
力端から取り出される。この出力周波数は送波器１０お
よび受波器１２の共振周波数とは異なるものであるから
、超音波スイッチ１の低感度に設定される。この感度は
例えば自動車に防犯装置を搭載する場合であれば、窓か
ら侵入者の腕が侵入したと趣に応答する程度の感度に設
定されている。ここで検知エリア付近を人が通過したと
すると、第４図（Ａ）に示すように、反射波の強度がレ
ベル判定部３に設定された所定値を越えるから、第４図
（Ｃ）に示すように、レベル判定部３の出力がトＩレベ
ルとなり、オア回路２５の出力端からは第２の発振回路
１１ｂの出力が取り出され、超音波スイッチ１の高感度
に設定される。しかしながら、このとぎには人が一瞬の
うちに通過してしまうから、受信信号の回転ベクトルの
象限転移が生しないうちに反射波の強度か低下し、警報
は報知されないものであり、人が通過しｒこときに牛し
るトリ〃信号の最後の立ち上がりからモノステイブルマ
ルチバイブレータ３１に設定された所定時間Ｔの間、高
感度を保った後、再び低感度に復帰する。次に、検知エ
リアへの侵入者があったときには、反射波の強度が強ま
るから−１−述のように高感度に設定され、このときに
は超音波スイッチ１により侵入者の移動か検出されるか
ら、警報が報知されるのである。このように、通常は低
感度とし、検知エリアに人か近イτｊいてから高感度に
設定するから、不要なノイズに対して誤報を生しること
が少なくなるものであり、しかも真の侵入者に月しては
高感度に設定して確実な検出が行なえるものである。

［発明の効果１ 本発明は−１−述のように、超音波を発射してはその反
射波を検出して物体の存在を検出する超音波スイッチと
、周囲の状態に変化かあるとぎに超音波スイッチを動作
状態に設定する警戒手段と、超音波スイッチにより検出
される反射波が所定時間に所定レベル以下であるとトに
超音波スイッチを非動作状態に設定する警戒解除手段と
を備えているので、侵入者以外の単なる振動などにより
誤報を生じることがなく、実際の侵入者がくると高感度
として確実に侵入者を検出できるという利点を有するも
のである。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の実施例１を示すプロ、り図、第２図は
第１図中容部の信号を示す動作説明図、第３図は本発明
の実施例２を示すブロック図、第４図は第３図中容部の
信号を示す動作説明図である。 １は超音波スイッチ、２は振動検出部、３はレベル判定
部、４はスイッチ部、１０は送波器、１１ａは第１の発
振回路、１１１〕は第２の発振回路、１２は受渡器であ
る。

Claims (3)

【特許請求の範囲】
1. （１）超音波を発射してはその反射波を検出して物体の
   存在を検出する超音波スイッチと、周囲の状態に変化が
   あるときに超音波スイッチを動作状態に設定する警戒手
   段と、超音波スイッチにより検出される反射波が所定時
   間に所定レベル以下であるときに超音波スイッチを非動
   作状態に設定する警戒解除手段とを備えて成ることを特
   徴とする超音波式防犯装置。
2. （２）警戒手段が外部振動を検出する振動センサを備え
   た振動検出部であることを特徴とする特許請求の範囲第
   １項記載の超音波式防犯装置。
3. （３）超音波スイッチは送波器および受波器の共振周波
   数に等しい周波数で発振する第１の発振回路と、上記共
   振周波数とは異なる周波数で発振する第２の発振回路と
   を備え、上記警戒手段は超音波スイッチにおいて第２の
   発振回路の出力を送波器に入力することにより構成され
   て成る特許請求の範囲第１項記載の超音波式防犯装置。