JPS6239394B2 - - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 本発明は物体の有無を検出し、報知あるいは何
らかの制御を行なう物体検出装置に関する。

一般にある物体を検出する方法には種々の方法
があるが、例えば氷等の低温度の物体の場合には
感温素子を用いたり、液体等の場合にはフロート
とリードスイツチとを組み合せた検出装置を用い
ていた。本発明は従来の検出装置とは全く異なる
物体検出装置を提供するものである。

近年半導体技術及びエレクトロニクス技術の急
激な進歩に依つて、種々の制御や演算等を行なう
LSIあるいはマイクロコンピユータが実用化さ
れ、多種多様に利用応用されている。例えばエ
ア・コン、冷蔵庫、更にはシヨーケース、製氷機
にまで使用されているが、水あるいは氷等を扱う
シヨーケース又は製氷機等には水や氷の量を検出
制御する手段が必ず必要となり、これらは温度制
御等と共にLSIあるいはマイクロコンピユータ等
で総合的に制御されることが望ましい。

本発明は上述した点に鑑みて為されたものであ
り、LSIあるいはマイクロコンピユータ等の電子
回路を用いた新規な物体検出装置を提供するもの
である。以下図面を参照して本発明を詳細に説明
する。

第１図は本発明の実施例を示すブロツク図であ
り、１は弾性を有する金属あるいは合成樹脂から
成る平板状の振動片、２は振動片１に固着された
マグネツト、３は振動片１及びマグネツト２に近
接し、マグネツト２と電磁的に結合された検出コ
イル、４は検出コイル３の出力電圧を増幅する増
幅回路、５は増幅器４の振幅の大きさに依つて、
“０”か“１”かの信号を出力するリミツタ、６
は検出コイル３を励磁し振動片１の振動を誘起す
るトランジスタ、７は制御回路であり、マイクロ
コンピユータで形成され、検出コイル３の駆動制
御及びリミツタ５の出力信号を入力して物体の有
無を判定し制御信号Ｓ_Aを出力するものである。

振動片１は一端が固定され、他端は検出すべき
物体に接触する位置に延在する様配置され、振動
片１に固着されたマグネツト２の近傍にはマグネ
ツト２と電磁的に結合された検出コイル３が配置
される。検出コイル３の一端は電源Ｖ_CCに接続さ
れ、他端はトランジスタ６のコレクタ及び増幅器
４に接続されており、トランジスタ６がオン状態
になると検出コイル３に電流が流れ磁界が生じる
ため振動片１は検出コイル３に吸着あるいは反発
され、トランジスタ６がオフ状態になると吸着あ
るいは反発されていた振動片１が開放されるた
め、振動片１の振動が誘起される。ここで振動片
１が物体に接触していない場合には、振動片１は
自由振動を行い、その減衰時間はかなり長いもの
となるが、振動片１の一部が何らかの物体に接触
している場合には振動の減衰時間は短くなり、ま
たその減衰時間は接触している物体に依つて異な
るものである。従つて振動片１の自由振動の減衰
時間を測定すれば物体の有無を検出できるもので
ある。これら振動片１の振動は、マグネツト２が
振動片１と共に振動し、検出コイル３中の磁界が
変化することに依つて検出コイル３の出力端に起
電力が生じ電気的に変換される。増幅器４は検出
コイル３に生じた微弱な電圧を増幅しリミツタ５
に送出するものでありオペアンプ等で構成され、
リミツタ５は増幅器４から出力された信号がある
一定レベル以上の時に信号“１”を出力し、一定
レベル以下の時には信号“０”を出力するもので
ある。

第２図に増幅器４及びリミツタ５の出力波形を
示す。第２図ａは振動片１が物体に接触していな
い場合の波形図であり、ｂは振動片１が物体に接
触している場合の波形図を示す。第２図ａ及びｂ
から明らかな様に振動片１が物体に接触していな
い時には振動はゆつくりと減衰し、物体が接触し
ている時は短時間で振動が減衰してしまう。第２
図ｃはａに示された波形が印加された場合のリミ
ツタ５の出力信号であり、ｄはｂに示された波形
が印加されたリミツタ５の出力信号である。振動
の減衰時間が長ければリミツタ５から出力される
信号は“１”となるパルスの数が多く、減衰時間
が短かければ“１”となるパルスの数が大幅に少
なくなる。

制御回路７はマイクロコンピユータで構成さ
れ、リミツタ７の出力信号が印加されて、その信
号が“１”となつている時間、即ち振動片１の減
衰時間を測定し、物体の有無を判断して制御信号
Ｓ_Aを出力するものであり、また一定時間間隔で
トランジスタ６を駆動し振動片１の振動を誘起さ
せる。更に制御回路７は設定されたプログラムに
依つて他の機能制御、例えば温度制御あるいは電
力制御等を合せて行なうものである。

制御回路７を構成するマイクロコンピユータは
プログラムが格納されるROM，ROMに格納され
ているプログラムをアドレスするプログラムカウ
ンタ、データが格納されるRAM，RAMのアドレ
ス及び入出力端子を指定するデータポインタ、及
び演算論理ユニツトALU、アキユームレータＡ_C
Ｃ、タイマー等から主に構成されている。

第３図はマイクロコンピユータのROMに格納
されたプログラムに依つて物体の有無を判断する
動作を示すフローチヤートであり、第４図は第３
図に示されたフローチヤートに依つて動作した場
合のタイミングチヤートである。

先ず、マイクロコンピユータを動作させプログ
ラムをスタートさせる。プログラムの命令に従つ
てマイクロコンピユータはトランジスタ６のベー
スが接続された出力端子を第４図ａに示す様に一
定時間“１”にする。“１”が印加されたトラン
ジスタ６はオン状態となり検出コイル３は駆動さ
れ振動片１を吸着あるいは反発する。一定時間後
“１”から“０”になるとトランジスタ６はオフ
状態になり振動片１が自由振動を開始する。この
トランジスタ６をオン状態としている時間はマイ
クロコンピユータ内のタイマー及びRAM内のレ
ジスタにセツトされて決定される。検出コイル３
の駆動が終了するとマイクロコンピユータは次に
検出コイル３を駆動するまでの時間T₁をタイマ
ー及びRAM内のレジスタにセツトし、プログラ
ムの入出力操作命令に依つてリミツタ５から出力
される信号が“１”であるか否か判定し、リミツ
タ５の出力が“１”でない場合即ち“NO”であ
れば時定数を有して、先にセツトした時間T₁の
タイマーがタイムアウトしたか否か、即ちタイマ
ーセツトしてからT₁の時間が経過したか否かを
判定し、“yes”であれば先に進み、“NO”であ
れば再びリミツタ５の出力が“１”であるか否か
を判定する。この時、時定数T₂は第４図ｃに示
す如くリミツタ５の出力を判定するサンプリング
間隔T₂を決定するものであり、何の動作もせず
一定時間だけを消費するNOP命令の一定回数の
繰返しに依つて時定数T₂は設定される。あるい
は時定数T₂と等しい時間で行なわれる他の動
作、例えば温度制御等のプログラムを実行しても
よい。

リミツタ５の出力が“１”である時はデータポ
インタに依つて指定されたRAMのメモリーＭに
１を加算し、メモリーＭの内容が予じめ設定した
数値Ａであるか否かを判定し、“NO”であれば更
に予じめ設定した数値Ｂであるか否か判定する。
この動作はリミツタ５の出力が“１”となつてい
る間にマイクロコンピユータに依つて“１”が幾
回判定されたか、即ち幾回サンプリングされたか
がRAMのメモリーＭに記憶される。第４図ｂは
リミツタ５の出力例を示し、第４図ｄはそのとき
メモリーＭに記憶される数を示す。メモリーＭの
内容が数値Ａよりも少なければ振動片１の振動が
短時間に減衰したこと、即ち物体が有ると判断
し、一方RAMのメモリーＭの内容が数値Ａより
も大きければ振動片１の振動が長時間行なわれた
こと、即ち物体が無しと判断する。また数値Ｂを
設けたのはマイクロコンピユータに接続される回
路に柔軟性を持たせるためである。即ち増幅器４
に、検出コイル３の出力が無い時に、零電位を出
力するタイプと、逆に高電位を出力するタイプの
両方とも使用可能とするためである。増幅器４が
前者のタイプの場合は前述した様に数値Ａ以下で
物体有り、Ａ以上で物体無しと判断できる。一方
後者のタイプの場合には、振動片１が物体に接触
していると増幅器４からの出力は高電位が出力さ
れたままとなり、リミツタ５の出力は“１”とな
つたままで、マイクロコンピユータのRAMのメ
モリーＭには大きな数値が記憶される。そこで振
動片１が何も接触せずに自由振動して減衰した場
合にはRAMのメモリーＭに記憶される数より数
値Ｂを十分大きく設定すると、後者の場合に
RAMのメモリーＭに記憶された内容が数値Ｂよ
り大きければ振動片１に物体が接触していると判
断できる。従つて第３図のフローチヤートに依れ
ばRAMのメモリーＭの内容が数値Ａより小さく
数値Ｂより大きい時は物体有り、数値Ａと数値Ｂ
との間にあるときは物体無しと判断するものであ
る。

RAMのメモリーＭの内容の判定に於いて、メ
モリーＭが数値Ａ及びＢに一致しない場合、時定
数T₂を有してT₁のタイマーがタイムアウトする
まで再びリミツタ５の出力判定を行なう。メモリ
ーＭが数値Ａと一致するとRAM内に指定されて
いる４ビツトのフラツグＦの第１ビツト目F₁を
“１”とし、またメモリーＭの内容が数値Ｂと一
致した時にはフラツグＦの第２ビツト目F₂を
“１”とし、時定数T₂を有してT₁のタイマーがタ
イムアウトするまでリミツタ５の出力の判定を繰
り返えす。

T₁のタイマーがタイムアウトすると、即ち振
動片１の振動を誘起してからT₁の時間経過する
と、マイクロコンピユータはRAM内に指定され
たフラツグＦの第１ビツト目F₁が“１”になつ
ているか否か判定し、“NO”であればメモリーＭ
の内容が数値Ａ以下であるから物体が有りと判断
し、指定された出力端子に入出力操作命令に依つ
て制御信号Ｓ_A“１”を出力する。また“yes”
であれば次にRAM内のフラツグＦの第２ビツト
目F₂が“１”になつているかどうか判定し、
“NO”であればメモリーＭの内容が数値ＡとＢの
間であるから物体無しと判断して指定された出力
端子に制御信号Ｓ_A“０”を出力する。一方増幅
器４が入力零電位で出力高電位となるタイプのも
のであるときは、フラツグＦの第２ビツト目F₂
が“１”であればメモリーＭの内容が数値Ｂより
大きいので物体有りと判断し、指定された出力端
子に制御信号Ｓ_A“１”を出力する。

制御信号Ｓ_Aの出力を操作した後マイクロコン
ピユータは再び振動片１の振動を誘起するために
トランジスタ６、検出コイル３を駆動し前述と同
様の動作を繰返えす。従つてマイクロコンピユー
タは時間T₁毎に検出コイル３を制御し、物体の
有無を判断するのである。物体の有無の情報を有
する制御信号Ｓ_Aはその物体の制御、例えば物体
が液体である場合には液面を一定位置に保つた
り、氷等の場合には容器に氷等が満されたことを
検出し、それ以上の氷等の製造を中止するとかに
用いられ、更に物体の有無に依つて警告を発した
りするのに利用される。

特に、最近では、冷蔵庫、シヨーケース、製氷
機等にマイクロコンピユータが利用されつつある
ので、例えば、製氷機等の場合には、氷の貯蔵量
の制御に、本発明の物体検出装置を利用すれば、
温度制御、氷厚の制御、あるいは、電力制御等と
共に、１つの制御回路で総合的に制御が行なえる
ものである。

又、マイクロコンピユータに設定される数値Ａ
及びＢは、検出する物体に応じて変えることも可
能であり、本発明の物体検出装置は応用範囲が大
幅に広がるものである。

上述の如く、本発明は、振動片の自由振動の減
衰時間を測定して、物体の有無を検出する構成な
ので、振動を誘起させる手段と振動の検出を行な
う手段とを、１つの検出コイルで兼用でき、更に
は、発振器等の振動源も不要となり、従つて、機
構を簡素化することができる。

又、振動片にマグネツトを固着し、このマグネ
ツトに近接して配置された検出コイルに通電する
構成なので、振動片として、鉄製だけでなく合成
樹脂等、種々の材質が使用可能となる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の実施例を示すブロツク図、第
２図は第１図に示した実施例に於ける増幅器４と
リミツタ５の出力波形図、第３図は第１図に示し
た実施例の動作を示すフローチヤート、第４図は
第３図のフローチヤートで示された動作のタイミ
ングチヤートである。 １…振動片、２…マグネツト、３…検出コイ
ル、４…増幅回路、５…リミツタ、６…トランジ
スタ、７…制御回路である。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. １ マグネツトが固着され検出すべき物体に接触
   するべく予定位置に設けられた振動片と、前記マ
   グネツトに近接して配置された検出コイルと、該
   検出コイルに一定期間通電するためのスイツチン
   グ手段と、該通電後の前記振動片の自由振動の減
   衰時間を、前記検出コイルの出力信号に基づいて
   測定する手段と、該測定結果に応じて物体の有無
   を判定する判定手段とを備えたことを特徴とする
   物体検出装置。