JPS63128278A - 超音波等を用いた検知装置 - 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】 （産業上の利用分野） 本発明は、超音波や電磁波等を用いた検知装置を隣接し
て備えた場合などにおける誤動作防止対策に関する。

（従来技術） 従来の超音波や電磁波（以下、超音波で説明する）を用
いた検知装置は、該装置を近くに数多く施工するとお互
いの出す超音波により誤動作することがあった。その対
策として、超音波を出すタイミングを同一にするための
同期結線が行なわれていた。しかし、超音波検知装置を
数多く施工したとき、同期結線を間違え易く、そのため
、誤動作を起こしたり、超音波検知装置を壊したりする
といった問題点を有していた。その対策として、同期結
線をする必要をなくするための同期レス機能つまり、送
波タイミングの同期を不要とした機能を内蔵させるもの
がある。この同期レス機能を得るための一つの手段とし
て、超音波の送波間隔を長くする方法がある。ところが
、このようにすると、ノイズ対策を図るために数回の超
音波送波で被検知物体の有無を検出し出力する方法を用
いると、送波間隔が長いため、障害物が検知エリア内に
入ってから検知信号を出力するのに多くの時間がかかる
という問題点を生じる。

（発明の目的） 本発明は、被検知物体（障害物）が無い状態から有る状
態になったとき、あるいはその逆のときに、送波間隔を
変えることにより、同期レス機能を備えつつ、障害物の
検知速度を早めることができる超音波等を用いた検知装
置を提供することを目的とする。

（発明の構成） 本発明は、超音波、電磁波等を送波するとともに、この
超音波等の被検知物体による反射波を受波し、被検知物
体の存在を検知する検知手段と、この検知手段による検
知信号に基き被検知物体の存在を報知する報知手段とを
有した検知装置において、超音波等の送波間隔を可変制
御する制御回路を備え、この制御回路は、被検知物体に
よる反射波を受波して超音波等の送波間隔を通常の間隔
よりも短い間隔とするものである。

（実施例） 本発明の実施例を第１図により説明する。

発振回路１は、超音波の周波数と同じ４０　ＫＨｚ（こ
れは−例であり、他の３２．６ＫＨｚでも可）の信号を
発振するものである。

ＡＮＤゲート２は、前記発振回路１の４０　ＫＨｚの信
号と、Ｉ　ｌｌ１ｓｅｃ、ゲート信号発生回路３からの
ゲート信号Ｂを受け、そのＡＮＤをとるものである。

ｌｌｌ１ｓｅｃ、ゲート信号発生回路３は、制御回路１
１からの送波タイミング信号Ａを受け、１　ｍ５ｅｃ。

のゲート信号Ｂを出力するものである。

駆動回路４は、４０ＫＨｚのバースト波Ｃを増幅し、超
音波送受波器５を駆動するものである。

超音波送受波器（検知手段）５は、前記駆動回路４から
の電気信号りを空気中に超音波として放出するセンサホ
ーンを備えたものである。そして、例えば障害物等の検
知物体があった場合に、この障害物に当って反射した前
記超音波を受け、電気信号に変換するものである。この
超音波送受波器５は、送波と受波とを別体にて行なうも
のであってもよい。

増幅回路６は、前記超音波送受波器５からの信号を次の
回路が作動するレベルまで増幅するものである。

バンドパス・フィルタ回路７は、その受波信号の中から
超音波と同じ周波数４０ＫＨｚだけ通過させるものであ
る。

波形整形回路８は、一定レベル以上の信号が入った時、
ハイ（Ｈ）レベルの信号を出力するものである。

ＡＮＤゲート９は、検知エリア内ゲート信号発生回路１
０からの検知エリア内ゲート信号Ｅがハイ（Ｈ）レベル
の時、波形整形回路８からの受波信号を出力するもので
ある。

検知エリア内ゲート信号発生回路１０は、センサホーン
出口から検知物体を検知する最大距離までの距離に相当
する時間の間ハイ（Ｈ）レベルを出力するものである。

制御回路１１は、送波タイミング信号Ａとシフト用クロ
ックＧを出力する。この制御回路１１は、ＯＲゲート１
４からのハイ（Ｈ）レベル信号りを受けた時は、送波タ
イミング信号Ａの周期を短く、ＯＲゲート１４からのロ
ー（Ｌ）レベル信号を受けた時は、送波タイミング信号
Ａの周期を長くするものである。

シフト回路１２は、ＡＮＤゲート９からの受波信号Ｆを
記憶し、制御回路１１からのシフト用クロックＧが入力
されると、記憶した受波信号を端子Ｑ１に出力する。こ
の出力信号をＨとする。次のシフト用クロックＧが入力
されると、記憶した受波信号をシフトし、端子Ｑ２に出
力する。この出力信号をＩとする。

ＡＮＤゲート１３−１．１３−２は、シフト回路１２か
らの出力信号Ｈ，ＩのＡＮＤを出力するものである。こ
れらの出力信号をＪ、にとする。

ＯＲゲート１４は、ＡＮＤゲート１３−１．１３−２の
信号のＯＲを出力するものである。この＝　６− 出力信号をＬとする。

ＡＮＤゲート１５−１．１５−２は、シフト回路１２か
らの出力信号Ｈ，ＩのＡＮＤを出力するものである。

フリップ舎フロップ回路１６は、ＡＮＤゲート１５−１
からハイレベルの信号Ｍを受けると、ハイレベルの信号
Ｏを出力し、ＡＮＤゲート１５−２からハイレベルの信
号Ｎを受けると、ローレベルの信号Ｏを出力する。

検知表示回路（報知手段）１７は、フリップ・フロップ
回路１６からハイ（Ｈ）レベルの信号Ｏを受けると使用
者に検知物の存在を知らせ、フリップ会フロップ回路１
６からロー（Ｌ）レベルの信号Ｏを受けると使用者に検
知物が無いことを知らせるものである。なお、シフト回
路１２、ＡＮＤゲート１５−１．１５−２、フリップ・
フロップ回路１６は検知表示回路１７の出力を送らせる
遅延手段を構成している。

次に上記構成の超音波検知装置の動作について第２図と
ともに説明する。

まず、検知エリア内に検知物体がないときの動作を説明
する。この状態は第２図の領域■に相当する。

制御回路１１が出力した送波タイミング信号Ａを受けた
Ｉ　ｌ１ｌｓｅｃ、ゲート信号発生回路３は、１ｍ５ｅ
ｃ、のハイ（Ｈ）レベルのゲート信号Ｂを出力する。そ
して、その信号Ｂと発振回路１の４０　ＫＨｚの信号が
ＡＮＤゲート２に入り、４０ＫＨｚのバースト波Ｃが出
力される。その信号Ｃを、駆動回路４が増幅し、超音波
送受波器５が、超音波を空気中に放出する。超音波送受
波器５が出力した超音波は、検知物体が無いため、反射
波として戻ってこない。そのため超音波送受波器５は電
気信号りを出力しない。そのため、増幅回路６、バンド
パス拳フィルタ回路７は電気信号を出力しないので、波
形整形回路８は電気信号を出力しない。ＡＮＤゲート９
は、その信号と、検知エリア内ゲート信号発生回路１０
からのハイ（Ｈ）レベルの検知エリア内ゲート信号Ｅの
ＡＮＤをとり、ロー（Ｌ）レベルの信号Ｆを出力する。

シフト回路１２は、その受波信号（ローレベル）Ｆを記
憶し、制御回路１１からのシフト用クロックＧが入力さ
れると、端子Ｑ１の出力信号Ｈはローレベルとなる。

ここに、前回も検知エリア内に検知物体が無いときは、
端子Ｑ２の出力信号工もローレベルとなっており、出力
信号Ｈ，Ｉが共にローレベルなので、ＡＮＤゲート１３
−１．１３−２は全てローレベルを出力し、ＯＲゲート
１４はローレベルの信号を出力する。それを受け、制御
回路１１は、次の送波タイミング信号Ａの周期を第２図
に示すごとく長くして出力する。ＡＮＤゲート１５−１
は、入力（出力信号Ｈ，Ｉ）がローレベルなので、ロー
レベルの信号Ｍを出力する。ＡＮＤゲート１５−２は、
入力（出力信号Ｈ，Ｉ）がローレベルなので、ハイレベ
ルの信号Ｎを出力する。それを受け、フリップ・フロッ
プ回路１６は、ローレベルの信号Ｏを出力する。それを
受け、検知表示回路１７が使用者に検知物とが無いこと
を知らせる。

次に検知エリア内に検知物体が入ったときの動作を説明
する。この状態は第２図の領域■に相当する。

制御回路１１が送波タイミング信号Ａを出力する。する
と、前記と同じ動作を行い、超音波送受波器５が超音波
を空気中に放出する。超音波送受波器５が出力した超音
波は、検知物体が有るため、反射波として戻ってくる。

そのため、超音波送受波器５は電気信号りを出力する。

第２図の超音波送受波信号りのうち、Ｄｉ　、Ｄ２は障
害物からの反射波を示す。前記信号りは増幅回路６で増
幅されバンドパス拳フィルタ回路７でノイズを取り除か
れ、波形整形回路８でＨレベル信号になる。その信号と
検知エリア内ゲート信号（ハイレベル）ＥがＡＮＤゲー
ト９に入り、このゲート９はハイレベル信号Ｆを出力す
る。シフト回路１２は、その受波信号（ハイレベル）Ｆ
を記憶し、制御回路１１からのシフト用クロックＧが入
力されると、端子Ｑ１はハイレベルの出力信号Ｈを出力
する。

ここに、前回は、検知エリア内に検知物体が無いので、
端子Ｑ２はローレベルを出力している。

＝　１０− そのため、ＡＮＤゲート１　Ｂ−２はローレベルの信号
Ｋを出力するが、ＡＮＤゲー）１３−１はハイレベルの
信号Ｊを出力する。そして、ＯＲゲート１４はハイレベ
ルを出力する。それを受け、制御回路１１は次の送波タ
イミング信号Ａの周波を第２図に示すごとく短く出力す
る。ＡＮＤゲート１５−１．１５−２は、一方の入力（
出力信号Ｈ）がハイレベル、他方の入力（出力信号Ｉ）
がローレベルなので、ローレベルの信号Ｍ、Ｎを出力す
る。それを受け、フリップφフロップ回路１６はローレ
ベルを出力し続け、未だ、この時点では表示回路１７は
使用者に検知物があることを知らせるようにはならない
。

制御回路１１が、周期を短くして次の送波タイミング信
号Ａを出力すると、前記と同じ動作を行い、ＡＮＤゲー
ト９はハイレベルの信号Ｆ′を出力する。シフト回路１
２は、その受波信号（ハイレベル）Ｆを記憶し、制御回
路１１からのシフト用クロックＧが入力されると、端子
Ｑ１はハイレベルの出力信号Ｈを出力する。前回、端子
Ｑ１がハイレベルを出力していたので、今度は、端子Ｑ
２はハイレベルの出力信号Ｉを出力する。そのため、Ａ
ＮＤゲート１Ｂ−１，，１３−２は、ローレベルの信号
Ｊ、Ｋを出力する。そして、ＯＲゲート１４はローレベ
ルの信号りを出力する。それを受け、制御回路１１は次
の送波タイミング信号Ａの周期を第２図に示すごとく長
くして出力する。ＡＮＤゲート１５−１は、入力（出力
信号Ｈ，Ｉ）がハイレベルなので、ハイレベルの信号Ｍ
を出力する。

それを受け、フリップ・フロップ回路１６はハイレベル
の信号Ｏを出力するようになる。そして、この結果、検
知表示回路１７が使用者に検知物が有ることを知らせる
。

続けて、検知エリア内に検知物体が有る時は、ＯＲゲー
ト１４はローレベルを出力する。それを受け、制御回路
１１は送波タイミング信号Ａの周期を長くして出力する
ので、超音波送受波器５は長い周期で超音波を出力し続
ける。このようにして受波信号Ｆを受けたときにのみ送
波タイミング信号Ａの送波間隔が短くなる。

次に検知エリア内に検知物体が無くなっときの動作を説
明する。この状態は第２図の領域■に相当する。

制御回路１１が送波タイミング信号Ａを出力する。する
と、前記と同じ動作を行い、波形整形回路８は電気信号
を出力しない。ＡＮＤゲート９は、その信号と、検知エ
リア内ゲート信号発生回路１０からのハイ（Ｈ）レベル
の検知エリア内ゲート信号ＥのＡＮＤをとり、ロー（Ｌ
）レベルを出力する。シフト回路１２は、その受波信号
（ローレベル）を記憶し、制御回路１１からのシフト用
クロックＧが入力されると、端子Ｑ１はローレベルの出
力信号Ｈを出力する。前回は検知エリア内に検知物体が
有ったため、端子Ｑ２はハイレベルの出力信号■を出力
している。そのため、ＡＮＤゲ−１１３−１はローレベ
ルの信号Ｊを、ＡＮＤゲート１３−２はハイレベルの信
号Ｋを出力し、ＯＲゲート１４はハイレベルの信号りを
出力する。

それをｉけ、制御回路１１は次の送波タイミング信号Ａ
の周期を第２図に示すごとく短くして出力する。ＡＮＤ
ゲート１５−１．１５−２は一方の入力（出力信号Ｈ）
がローレベル、他方の入力（出力信号■）がハイレベル
なので、ローレベルの信号Ｍ、Ｎを出力する。それを受
け、フリップ・フロップ回路１６はハイレベルの信号Ｏ
を出力し続け、この時点では、未だ検知表示回路１７が
使用者に検知物が無くなったことを知らせない。

制御回路１１が、周期を短くして次の送波タイミング信
号Ａを出力すると、前記と同じ動作を行い、ＡＮＤゲー
ト９はローレベルの信号Ｆを出力する。シフト回路１２
は、その受波信号（ローレベル）Ｆを記憶し、制御回路
１１からのシフト用クロックＧが入力されると、端子Ｑ
１はローレベルの出力信号Ｈを出力する。前回、端子Ｑ
１がローレベルを出力していたので、端子Ｑ２はローレ
ベルの出力信号Ｉを出力する。そのため、ＡＮＤゲート
１３−１，１３２は、ローレベルの信号Ｊ。

Ｋを出力する。そして、ＯＲゲート１４はローレベルの
信号りを出力する。それを受け、制御回路１１は次の送
波タイミング信号Ａの周期を長くして出力する。ＡＮＤ
ゲート１５−２は、入力が共にローレベルなので、ハイ
レベルの信号Ｎを出力する。それを受け、フリップ・フ
ロップ回路１６はローレベルの信号Ｏを出力するように
なる。そして、この結果、検知表示回路１７が使用者に
検知物が無くなったことを知らせる。

続けて、検知エリア内に検知物体がない時は、ＯＲゲー
ト１４はローレベルの信号りを出力する。

それを受け、制御回路１１は送波タイミング信号Ａの周
期を長くして出力するので、超音波送受波器５は長い周
期で超音波を出力し続ける。このようにして、受波信号
が無くなった時にも、送波タイミング信号Ａの送波間隔
が短くなる。

超音波検知装置は以上の動作を繰り返す。

以上のように超音波検知装置は、シフト回路１２、ＡＮ
Ｄゲート１３−１．１３−２、ＯＲゲート１４によって
出力される送波間隔信号りと、制御回路１１の働きによ
り、障害物が無い状態から、障害物が有る状態になった
ことを検出し、超音波の送波間隔を短くする。そのため
、障害物が有ることを送波間隔を短くした時間分だけ早
く検出し出力することができる。

同様の働きにより、障害物が有る状態から、障害物が無
い状態になると、超音波検知装置は、超音波の送波間隔
を短くし、その短くした時間分だけ障害物が無くなった
ことを早く検出し出力することができる。

また、ＡＮＤゲート１５−１．１５−２とフリップ・フ
ロップ回路１６の働きにより、２つ目の受波信号Ｆがあ
ってから検知表示信号Ｐを出力するようにしていること
から、出力の遅れはあるが、ノイズによる誤動作が防止
できる。

前記送波間隔を変える発振回路１１の第１実施例構成を
第３図に、その動作波形を第４図に示す。

この制御回路１１は、発振器１０１、アップ・カウンタ
１０２、フリップ・プロップ回路１０３、ＡＮＤゲート
１０４，１０５およびＯＲゲート１０６よりなり、発振
器１０１のクロック信号２１、アップ・カウンタ１０２
の出力信号Ｑ１〜Ｑ４、送波間隔制御信号り、ＡＮＤゲ
ート１０４．１０５の出力信号２２．２３、送波タイミ
ング信号Ａおよびリセット信号２４は第４図に示すごと
くなり、送波タイミング信号Ａの送波間隔は、送波間隔
制御信号りがローレベルの時は長く、逆に送波間隔制御
信号りがハイレベルになると短くなる。

同じく制御回路１１の第２実施例構成を第５図に、その
動作波形を第６図に示す。この制御回路１１は、トラン
ジスタ１０５、コンパレータ１０６．１０７　　、　　
ＡＮＤ　　ゲ　−　　ト　　１０８．　　　１０９　　
、　　ＯＲ・ゲート１１０等からなり、ＯＲゲート１１
０の出力である送波タイミング信号Ａをフィードバック
して制御されるトランジスタ１０５と抵抗、コンデンサ
により鋸歯状波信号３１を得て、この信号がコンパレー
タ１０６．’１０７の入力とされている。これらの信号
およびコンパレータ１０６，１０７の出力信号３２．３
Ｂ、送波間隔制御信号Ｌ１ＡＮＤゲート１０８．１０９
のゲート出力信号３４．３５は第６図に示すごとくなり
、送波タイミング信号Ａの送波間隔は、送波間隔制御信
号りがローレベルの時は長く、逆に送波間隔制御信号り
がハイレベルになると短くなる。

このようにして、送波間隔制御信号りのレベルの高低に
応じて送波タイミング信号Ａの送波間隔を可変制御する
ことができる。

なお、上記では超音波を用いた例を示したが、超音波の
他に電磁波を用いても同様に適用することができる。

（発明の効果） 以上のように本発明によれば、被検知物体からの反射波
を受波すると、超音波の送波間隔が通常の間隔よりも短
くなるようにしており、この送波間隔が短くなるのは被
検知物体が無い状態から被検知物体が有る状態、被検知
物体が有る状態から被検知物体が無い状態になる時だけ
であるので、同期レス効果を低下することなく、被検知
物体の有無検知の応答速度を早めることができる。

すなわち、隣接して多数個の超音波等を用いた検知装置
を施工した場合等における相互干渉による誤動作防止の
ための同期レス機能として超音波等の送波間隔を長くし
たことにより、被検知物体の存在検出に遅れを生じると
いったことが防止できる効果を有する。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の一実施例による超音波等を用いた検知
装置のブロック図、第２図は同装置の動作を説明するた
めのタイムチャート、第３図は同装置における制御回路
の第１実施例を示すブロック図、第４図は同実施例の動
作を説明するためのタイムチャート、第５図は制御回路
の第２実施例を示すブロック図、第６図は同実施例の動
作を説明するためのタイムチャートである。 ５・・・超音波送受波器（検知手段）、１１・・・制御
回路、１２・・・シフト回路（遅延手段）、１３−１゜
１３−２・・・ＡＮＤゲート、１４・・・ＯＲゲート、
１５−１．１５−２・・・ＡＮＤゲート、１６・・・フ
リップ・フロップ回路（遅延手段）、１７・・・検知表
示回路（報知手段）。 特許出願人　　　　　　松下電工株式会社４１、Ｓ状濃
停号　３１ コン／ぐレーク１番号　３２ コンノぐレータイｔも　３３ 蓮濯間隙−１ｆＩＩＰ１を号Ｌ ＡＮｏｙ−ト体号　　　３＋ ＡＮＤツートイ巳号　　３５

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １、超音波、電磁波等を送波するとともに、この超音波
   等の被検知物体による反射波を受波し、被検知物体の存
   在を検知する検知手段と、この検知手段による検知信号
   に基き被検知物体の存在を報知する報知手段とを有した
   検知装置において、超音波等の送波間隔を可変制御する
   制御回路を備え、この制御回路は、被検知物体による反
   射波を受波して超音波等の送波間隔を通常の間隔よりも
   短い間隔とすることを特徴とした超音波等を用いた検知
   装置。 ２、検知手段は、超音波送受波器であることを特徴とし
   た特許請求の範囲第１項記載の超音波等を用いた検知装
   置。 ３、報知手段への出力を遅らせる遅延手段を備えている
   ことを特徴とした特許請求の範囲第１項記載の超音波等
   を用いた検知装置。