JPS61776A - 超音波式障害物検出回路 - 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】 〔発明の利用分野〕 本発明は超音波式障害物検出装置に係り、特に自動車及
び建設機械等のパックソナーとして使用するセンサ用マ
ツチング回路に関する。

〔発明の背景〕

自動車または建設機械用のパックソナーとしては、−搬
に送波器と受波器が別個に装着して後方の障害物の位置
を感知するような方式が多く使われている。しかしこの
方式Ｆｉ装着しづらい事や位置膜だによる測定誤差が大
きい、またセンサ部の小型化ができない、その他センサ
までワイヤハーネスの線数が多い等でローコスト化も困
難であった。そこでこれ等を解決するために是非とも唯
一のセンサで送波器と受波器を兼用することができマツ
チング回路が必要となった。こ＼でこのマツチング回路
としてはセンサーの特性として第図に示すように送波時
の送波音圧はインピーダンスが最小となる共振周波数（
ｆ？）で、受波時の受波感度はインピーダンスが最大と
なる反共振周波数（ｆＲ）で最大となるようにする必要
がある。

そこで従来の他社技術（トランジスタ技術の増刊でセン
サ・インターフニーシンク扁−３のページ８７に掲載）
は第１図に示するようにパルストランス７を用いたもの
がある。これは一定周波数の搬送波パルス信号が端子３
に印加しこの信号で抵抗器４を介してトランジスタ６が
作動しこれによってパルストランス７の二次側コイルＳ
Ｋ送波パルスが発生し、これがセンサに印加されて一定
方向に送射される。セして送射さねた音ｅは障害物に反
射して再びセンサー１に戻ってくる、そこで戻って来た
音波にセンサー１で電気信号に変換されるのである。こ
の時センサー１側より回路をみたインピーダンスが低い
と受波信号は消滅してしまうがパルストランスの二次コ
イルＳのインダクタとセンサ内部にあるコンデンサーと
の並列共振点とセンサー１の共振周波数が合致させるこ
とによりインピーダンスを比較的大きくとることができ
測定点りには検知信号が得られる。これを抵抗器８、ダ
イオード９．１０、コンデンサー１１、抵抗器１２、ア
ンプ１３で構成した回路で増巾し位置測定ができる到達
時間が求められるものである。しかしながらＤ点のイン
ピーダンスはパルストランスの一次＠Ｐがありそれに接
続されている電源２、ダイオード５、トランジスタ６等
は閉ループになっており、これによりあまシ大きくでき
ないのが現状である。またパルストランス方式はそれ自
体、容積が大きい、装着性が悪い、巻線インダクタのバ
ラツキ大、安価でない。等の欠点が壱つだ。

〔発明の目的〕

本発明の目的は唯一のセンサーで送波機能と受波機能を
行う効果的に発揮させる良好なマツチング回路を提供す
るにある。

〔発明の概要〕

本発明は唯一のセンサで送波機能と受波機能ができるマ
ツチング回路を行うために、センサの共振点付近のイン
ピーダンスは、送波時では小さく受波時では逆に大きく
する必要があり、これ等にマツチングするために、従来
のパルストランス方式に変ってＰＮＰ型トランジスター
とＮＰＮ型トランジスタ及びダイオードと抵抗器等を用
いた簡単な回路構成で行った。

〔発明の実施例〕

本発明の一実施例を第２図に示しそのタイムチャートを
第３図に示す。またセンサの特性表を第４図に示す。

第２図において１は送波と受波を行う変換用センサ、２
は電源、１５は送波時のパルス信号を入れる入力端子、
１６，１８，１９，２２，２４゜２９．３０．３４は抵
抗器、１７．２５はＮＰＮ型トランジスタ、２０はＰＮ
Ｐ型トランジスタ、２１．２６，３１．３２はターイオ
ード、２３Ｆｉ送波時にセンサの共振周波数と同じ周波
数のパルス信号を入れる入力端子、２７．３３はコンデ
ンサ、３５はアンプ、３６は送波パルス信号だけをマス
クさせるためパルス信号を入れる入力端子３７のマスク
回路、３８は受波信号用の出力端子、２８はインタ゛ク
タである等の構成で行う。

次に動作を説明する。まづ入力端子１５に送波指令信号
第３図のａが入るとこれによりトランジスタ１７と２０
がＯＮになる。同時に入力端子２３にセンサの共振周波
数に一致したパルス信号第３図のｂが入力されるとＮＰ
Ｎ型トランジスタが０Ｎ−ＯＦＦのスイッチング動作が
行なわれる。

したがってセンサ１への信号は電源２からトランジスタ
２とダイオード２１、抵抗器２２、コンデンサ２７を通
じて送信する。これによりセンサｌは一定方向に音波を
発射する。一方上記入力端子１５と入力端子２３に入力
信号が入って来ないときはトランジスタ１７と２０、及
び２５がＯＦＦになる。このときはセンサ１の端子のＲ
点からＴ点を見たインピーダンスは上記トランジスタ２
０及び２５のＯＦＦに併せてダイオード２１及び２７に
よって完全に阻止させており無限大となる。

次に音波が障害物に反射してセンサ１に音圧が加わると
圧電現象によって電気信号が発生する。そのときに発生
する電圧感度はセンサ１の共振周波数がセンサ１の内部
容量及びケーブル容量とインダクタ２８の並列に接続し
たとの共振周波数が合致したときが一番大きく現われる
。したがってインダクタ２８とコンデンサ（図示せず）
の値で上記の条件になるよう設定すれＩ／ｉ可能となる
。このようにして得た受波信号を抵抗器２９，３０゜３
４とタイオード３１，３２及びコンデンサ３３等の回路
を通じてアンプ３５に入れて微小信号を増幅させること
で第３図Ｃに示すような信号を得ることができる。しか
し障害物の距離測定を行９場合、送波信号と残響波を取
り除く必要がある。

それでマスク制御信号（第３図ｄ）を作りこれを入力端
子３６よりマスク回路に入れてマスクすることで第３図
ｅに示すように反射波だけをとりだすことができる。

本発明の回路で実験した鮨果によれば第３図のＣのよう
な波形信号は送波信（ＴＰ　）０．５ｍＳの場合、残響
波（Ｔ　ｓ　）　ｎ　０．７　ｍ　ｓで合わせて１．２
ｍ５（距離に換算して約２０　ｏｎ　）と短かく、シた
がって障害物の最短距離Ｆｉ２０ｃｒｎまで検出可能で
ある。また反射波信号の電圧レベルは±１ｖ１γ出力さ
れ充分判別レベルまで感知できることが確認された。

〔発明の効果〕

（１）パルストランスに比ベローコスト化が計れる。

（２）装着容積が小さくできる。（将来はＩＣ化になれ
ばさらに小さくできる。

（３）送波時の低インピーダンスと受波時の高インぜビ
ーダンヌ化が容易に設定できる。

図面の簡１１１な説明 第１図は従来実施例の回路図、第２図は本発明の一実施
例回路図、第３図は本発明のタイムチャート図、第４図
はセンサのインピーダンス特性と感度特性図である。

１・・・変換用センサ、２・・・電源、１５・・・入力
端子、１６・・・抵抗器、１７・・・ＮＰＮ型トランジ
スタ、２０・・・ＰＮＰ型トランジスタ、２１・・・ダ
イオード、２３・・・入力端子、２７・・・コンデンサ
、３５・・・アンプ、３γ・・・マスク回路、２８・・
・インダクタ。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. １、送波器と受波器とを兼用する超音波センサ（以下セ
   ンサという）のマッチング回路において、センサーより
   送波させるための発射タイミングと送波時間に同期して
   電源からの電流をＰＮＰ型トランジスタでＯＮ、ＯＦＦ
   させる手段と上記の発射タイミングと送波時間内でセン
   サーの共振周波数の搬送波信号がＮＰＮ型トランジスタ
   をＯＮ・ＯＦＦさせる手段と該ＮＰＮ型トランジスタで
   上記のＰＮＰ型トランジスタからの電流を第１のダイオ
   ード、抵抗器、第２のダイオードを介してＯＮ・ＯＦＦ
   させる手段とセンサとコイルを並列接続して一端をアー
   スし他方の端子はコンデンサを介して上記した第２のダ
   イオードのアノードに接続する手段と第３、第４のダイ
   オードを逆並列にし、それに抵抗器を並列に接続しその
   一端をアースし他方の端子は抵抗器を介してセンサに接
   続する手段と該第３、第４のダイオードよりコンデンサ
   を介してアンプの入力端子と一端をアースした抵抗器に
   接続する手段と、上記の発射タイミングに同期し、送波
   時間と残響時間を合わせた時間幅の信号で該アンプの出
   力信号をマスクする手段等の回路構成で行うことを特徴
   とする超音波式障害物検出回路。