JPS61264278A - 超音波センサ - 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】 （イ）発明の分野 この発明は、超音波振動子を備え被検知物体の検出時に
用いられるような超音波スイッチに関する。

（ロ）発明の背景 従来、この種の超音波スイッチの受波回路は例えば超音
波振動子で受波換量した受波信号を、増幅回路で増幅し
た後に検波回路で、検波し、この検波出力を受波時間に
よるレベル比較をするために充電回路で充電処理して、
本来の受波と反射波やノイズ等の本来受波すべきでない
信号との区別を行なうように構成している。

すなわち、第３図に波形図で示す如く上述の検波回路で
正規受波に対する検波出力×１を得て、この検波出力×
１を充電回路で充電処理して充電出力ｙ１を得た後に、
充電レベル比較に基づいて受波出力ｚ１を得ることによ
り正規の受波信号を受波したと判別する。

しかし、従来のこの超音波スイッチにおいて、発生時間
が長く高レベルを受波した時には、前述の検波回路から
第３図に示す検波出力×２が出力され、この検波出力×
２が充電回路により充電処理されて、正規受波の充電出
力ｙ１と略レベルあるいはそれ以上の充電出力ｙ２とな
り、この充電出力ｙ２に基づいて受波出力ｚ２が出力さ
れるため、上述のノイズ受波時においても正規の受波信
号を受波した時と同等のスイッチング動作（誤動作）が
行なわれ、ノイズと正規受波とを区別することができな
い問題点を有していた。

このようなノイズによる誤動作を回避するために遅延制
御［ｌ（いわゆる０Ｎ−ＯＦＦディレィ）を行なう手段
もあるが、この場合には応答時間の高速化が望めない問
題点があった。

（ハ）発明の目的 この発明は、発生時間の長いノイズと正規の受波とを信
号処理によって明確に区別し、応答時間の高速化を図る
ことができる超音波スイッチの提供を目的とする。

（ニ）発明の要約 この発明は、設定されたキャリア数で送波された送波信
号を受波する超音波撮動子と、この超音波振動子で受波
した受波信号の受波キャリア数を計数する計数手段と、
検波レベルを予め設定した設定値と比較する比較手段と
、これら両手段の出力に基づいて正規の受波信号受波時
にスイッチング動作する出力手段とを備えた超音波スイ
ッチであることを特徴とする。

（ホ）発明の効果 この発明によれは、上述の計数手段で受波キャリア数を
計数し、かつ上述の比較手段によりレベル比較出力の一
定以上の持続がない時、この比較手段で上述の計数手段
のカウント値をリセットする。

つまり正規受波時には、設定された受波キャリア数が所
定数あり、かつレベル比較出力の一定以上の持続がある
ため出力手段からスイッチング動作を得ることができる
が、ノイズ受波時には所定キャリア数の一定以上の持続
がないため出力手段からはスイッチング動作出力が生じ
ない。

このようにして発生時間の長いノイズと正規の受波とを
信号処理によって区別することができる効果がある。

加えて、従来のような遅延制御を行なう必要がないので
、応答時間の高速化を図ることができる効果がある。

（へ）発明の実施例 この発明の一実施例を以下図面に基づいて詳述する。

図面は超音波スイッチを示し、第１図において、基本周
波数たとえば１００ｋＨｚで発信パルスを出力する発振
回路１には送波ゲート２を接続している。

この送波ゲート２は送波時間を設定するゲートで、この
送波ゲート２の出力段には１０９２９回路によって構成
した同調回路３を接続し、この同調回路３で送波周波数
を例えば４０　ｋＨｚに制御している。

ここで上述の送波周波数と送波時間との両者により送波
キャリア数が所定値に設定される。

また前述の同調回路３の出力段には、所定の音圧を得る
ための昇圧回路４を接続し、この昇圧回路４の次段に無
接点送受波切換回路５を介して超音波振動子６を接続し
ている。

この超音波振動子６は送波、受波両用の１素子反射形の
送受波センサであって、前述の所定キャリア数の送波信
号を送波すると共に、前方物体からの受波信号を受波し
て、この超音波振動エネルギを電気信号に変換する。

また前述の送受波切換回路５は送波、受波に応じてその
回路条件を送受用、受波用に自動切換するように構成さ
れている。

この送受波切換回路５の受波出力段には、前述の超音波
振動子６で受波した受波信号を増幅し、かつインピーダ
ンス変換機能をもった増幅回路７を接続すると共に、こ
の増幅回路７と前述の発振回路１出力段との間には抑圧
ゲート８を介設し、発振時に、増幅回路７が受波増幅作
用をしないように、この抑圧ゲート８で増幅回路７を禁
止制御する。

また上述の増幅回路７の出力段には検波回路９を介して
レベル比較回路１０を接続し、このレベル比較回路１０
で検波レベルを予め設定した設定値と比較するように構
成している。

つまり、この比較回路１０で上述の検波レベルが一定時
間ｔ（第２図参照）以上持続するか否かを判別し、この
一定時間を以上の持続がない時には次段のキャリアカウ
ンタ１１のクリア端子ＣＬにカウント値をリセットする
リセット信弯を出力する。

また上述の増幅回路７の出力段には、検波回路９よりも
低い閾値レベルで、かつＰＮＰ構成のキャリア比較回路
１２を接続している。このキャリア比較回路１２は上述
のレベル比較回路の出力に対応するレベル値と周波数（
４０ｋＨｚ）とに応じて受波キャリア信号を得る回路で
、このキャリア比較回路１２の出力段には積分回路１３
を接続している。

この積分回路１３は例えば抵抗とコンデンサとから形成
し、上述の受波キャリア信号を次段のキャリアカウンタ
１１において計数可能な程度に積分すると共に、所定以
上の高周波数をカットする低域通過フィルタ（いわゆる
ＬＰＦ）として用いる。

そして、この積分回路１３の出力段を上述のキャリアカ
ウンタ１１のＣＰ端子に接続し、このキャリアカウンタ
１１で受波キャリア数を計数し、この計数されたキャリ
アカウント数が一定数以上となった時、このキャリアカ
ウンタ１１は次段の出力回路１４に受波出力を印加する
ように構成している。

上述の出力回路１４はこの受波出力に基づいて正規の受
波信号受波時にスイッチング動作出力を発する処理回路
である。

このように構成した超音波スイッチの動作を筒２図のタ
イムチャートを参照して説明する。。

いま発振回路１を発掘作動させると、この発振回路１か
らの発信パルスは送波ゲート２によりゲート処理される
ので、この送波ゲート２からは第２図に示す送波ゲート
出力（変調パルス）ａが得られる。

また、この送波ゲート出力ａの立上がり時点と同期して
抑圧ゲート８が作動し、この抑圧ゲート８からは送波中
、前述の増幅回路７を禁止制御すべく抑圧ゲート信号す
を出力する。

この抑圧ゲート信号すのパルス幅は送波される超音波振
動（橢械振動）の残響を見込んで受波を禁止するのに充
分なパルス幅τに設定している。

前述の発振作用により超音波撮動子６は送波ゲート出力
ａを超音波振動エネルギに変換して所定キャリア数の送
波を送信し、この送波が前方物体に当って受波となって
再び超音波振動子６に返ってくるが、例えば正規の受波
と異なる発生時間の長いノイズが上述の超音波振動子６
で受波された場合には検波回路９の検波出力は第２図に
０２で示す波形となる。

この検波出力Ｃ２は次段のレベル比較回路１０で、予め
設定した設定値と比較され、このレベル比較回路１０か
らは出力ｄ２が得られる。

また、キャリア比較回路１２は前述の検波出力Ｃ２をレ
ベル比較出力ｄ２に対応するレベル値と周波数とに応じ
て受波キャリア信号Ｃ２を出力する。

したがって所定以下の低周波数ノイズでは検波レベル時
間を内に所定以上のキャリア数が得られない。ここで例
えば予め設定されたキャリア数を説明の便宜上６キヤリ
アとすると、上述の受波キャリア信号ｅ２は前半の３キ
ヤリアと後半の３キヤリアとに分離され、第２図に示す
所定時間を内において所定の６キヤリアが得られない。

このため受波キャリア信号ｅ２が積分回路１３を介して
次段のキャリアカウンタ１１で計数されたとしても、レ
ベル比較回路１０から時点ｔ１において同キャリアカウ
ンタ１１のクリア端子ＯＬにリセット信号が印加される
ので、このキャリアカウンタ１１は３キヤリアのキャリ
ア数を４数した時点でリセットされ、キャリアカウント
数が一定（°６キヤリア）以上になることがないので、
受波出力ｆは出力されない。

なお、高周波数ノイズは低域通過フィルタ作用をする積
分回路１３でカットされるので、上述のキャリアカウン
タ１１によって計数されることはない。

すなわち、前述の低周波数ノイズ及び上述の高周波数ノ
イズのいずれのノイズ受波時においてもキャリアカウン
タ１１からは所定の受波出力ｆは出力されない。

ところで前述の超音波振動子６が正規の所定キャリア数
をもった超音波振動エネルギを受波した時には、まず、
この超音波振動エネルギが上述の振動子６により電気信
号に変換され、この受波信号が増幅回路７で増幅された
後に、検波回路９で検波され、この検波回路９からは第
２図にＣ１で示す検波出力が得られる。

この検波出力Ｃ１は次段のレベル比較回路１０で、予め
設定した設定値と比較され、このレベル比較回路１０か
ら出力ｄ１が得られる。

また、キャリア比較回路１２は前述の検波出力Ｃ１をレ
ベル比較出力ｄ１に対応するレベル値と周波数とに応じ
て受波キャリア信号ｅ１を出力する。

この受渡キャリア信号ｅ１は所定の検波レベル時間を内
において、所定のキャリア数、たとえば６キヤリアを有
するので、この受波キャリア信号ｅ１が積分回路１３を
介して次段のキャリアカウンタ１１で計数されると、こ
のキャリアカウンタ１１のキャリアカウント数は一定（
６キヤリア）以上になるため、同カウンタ１１が６番目
のキャリアをカウントした時点において、このキャリア
カウンタ１１からは受波出力ｆが出力され、この受波出
力ｆによって、次段の出力回路１４が駆動制御されるの
で、この出力回路１４は正規の受波信号によるスイッチ
ング動作を行なう。

以上要するに、上述のキャリアカウンタ１１で受波キャ
リア数を計数し、かつ上述のレベル比較回路１０により
、レベル比較出力ｄの一定時間を以上の持続がない時、
この比較回路１０でキャリアカウンタ１１のカウント値
をリセットするから、正規受波時には設定されたキャリ
ア数が、例えば６キヤリアあり、かつレベル比較出力ｄ
１の一定時間を以上の持続があるため、出力回路ゴ４か
らスイッチング動作出力を得ることができるが、ノイズ
受波時には一定時間を内において、所定キャリア数の持
続がないため、出力回路１４からはスイッチング動作出
力が生じない。

このように、発生時間の長いノイズと正規の受波とを信
号処理によって区別し、正規受波時にのみスイッチング
動作出力を得ることができる効果があり、また上述の区
別ができるため、従来の如き、遅延制御を行なう必要が
なくなり、この結果、応答時間の高速化を図ることがで
きる効果がある。

この発明の構成と、上述の実施例との対応において、 この発明の計数手段は、実施例のキャリアカウンタ１１
に対応し、 以下同様に、 比較手段は、レベル比較回路１０に対応し、出力手段は
、出力回路１４に対応するも、この発明は、上述の実施
例の構成のみに限定されるものではなく、例えば、１素
子反射形以外の２素子反射形、遮断形等の他の超音波ス
イッチであってもよいことは勿論である。

【図面の簡単な説明】

図面はこの発明の一実施例を示し、 第１図は超音波スイッチの電気回路を示すブロック図、 第２図はタイムチャート、 第３図は従来のタイムチャートである。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １、設定されたキャリア数で送波された送波信号を受波
   する超音波振動子と、 この超音波振動子で受波した受波信号の受 波キャリア数を計数する計数手段と、 検波レベルを予め設定した設定値と比較す る比較手段と、 上記両手段の出力に基づいて正規の受波信 号受波時にスイッチング動作する出力手段 とを備えた 超音波スイッチ。