JPS63158492A

JPS63158492A - 壁の背後部材検知装置

Info

Publication number: JPS63158492A
Application number: JP61306845A
Authority: JP
Inventors: Mikihiro Yamashita; 幹弘山下; Kaoru Furukawa; 薫古川
Original assignee: Matsushita Electric Works Ltd
Current assignee: Panasonic Electric Works Co Ltd
Priority date: 1986-12-23
Filing date: 1986-12-23
Publication date: 1988-07-01
Anticipated expiration: 2010-01-11
Also published as: JPH071313B2; DE3743180C2; DE3743180A1; US4859931A

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ｊ本発明は、合板や石膏ボードからなる壁材や天井材の背
後にあって壁材や天井材を取り付ける胴縁、間柱、野縁
等の支柱や、壁の背後に配設された水！を管、電線Ｗ等
を検知する壁の背後部材検知装置に関するものである。

［背景技術１一般に合板や石膏ボード等の壁材や天井材により壁や天
井が形成されている場合でありで、壁に時計や額を取り
付けたり、天井や壁に照明を取り付けたりするときには
、壁材や天井材を取り付けるために壁材の背部に設けら
れた支柱（間柱、胴縁、野縁等）を探し出し、釘やフッ
クを支柱に装着することが必要であり、また空調機等を
取り付けるときには、壁内に埋設された水道管や電線管
を避けて穴をあける必要がある。しかしながら、一般に
壁材の表面は化粧シートを貼着したり塗装を施すことに
よって表面仕上げがなされているから、支柱の位置を目
視によって探し出すのは困難である。

したがって、従来はハンマー等で壁材の表面をたたき、
生じる音が支柱の有無により変化することを利用して支
柱の位置を検知する方法が一般に用いられていた。しか
しながら、石膏ボードでは支柱の有無による音の変化が
少ないものであるから、熟練した人でなければこの方法
による支柱の検知は困難である。

このような問題を解決するものとして米国特許第４０９
９１１８号に開示された間柱探知器が知られている。こ
れは、壁材の背後における支柱の有無に応じて誘電率が
変化することを利用し、静電容量の変化によって壁材の
背後に配設された支柱を検知するものである。すなわち
、第１７図に示すようじケーシング３の一面に電極板２
を備えた装置を、第１４図に矢印で示すように、壁材５
の表面に沿って移動させ、電極板２に第１５図に示すよ
うに生じている電界が誘電率の変化に伴なって変化する
ことを利用して静電容量の変化を検出するのである。こ
こで、静電容量は第１６図に示すように、支柱６の中心
位置で最大となるように変化する。このＲ理に基づいて
、上記米国特許では静電容量が所定値以上であるときに
発光ダイオード等の表示素子７が、α灯（第１５図中黒
丸で示す）するように設定されている。

一方、壁の背後に配設された水道管や電＃ＩＷを検知す
るには金属探知器が用いられるが、金属探知器は金属部
材しか検知でかす、また上述した間柱探知器は木質と＊
属との判別ができないから、それらを個別に使用して壁
の背後の部材が支柱であるか金属部材であるかを識別す
るのは手間のかかるものであった。

この問題を解決するには、＊ｐＡ探知器と間柱探知器と
を同時に設けた装置を考えることができるが、一般に各
探知器は使用場所に応じて基準値を設定し、各探知器に
設けたセンサの出力値が基準値に達したときに報知する
構成となっており基準値を設定する初期設定の操作が面
倒である。すなわち、背後部材の検知を行なうには、虫
ず間柱探知器の基準値を設定した後、背後部材の検出を
行ない、次に金属探知器の基準値を設定して同じ場所で
背後部材が金属か否かを検知することになるから、基準
値の設定捏作と同一場所での２回の検知繰作とが必要で
あり、操作が面倒である。

［発明の目的］本発明は上述の点に鑑みて為されたものであって、その
目的とするところは、壁や天井の背後に存在する部材を
検知し、かつその部材が金属であるかどろかを同時に検
知できるようにした壁の背後部材検知装置を提供するこ
とにある。

［発明の開示］（構成）本発明に係る壁の背後部材検知装置は、周囲に形成した
磁界の変動を電気信号に変換する第１のセンサと、周囲
の誘電率に対応した電気信号が得られる第２のセンサと
、上記各センサの出力値が所定の基準値に達するとそれ
ぞれ接点出力が得られる第１の動作制御回路および第２
の動作制御回路と、各動作制御回路の接点出力に呼応し
てそれぞれ報知を行なう！＃１の報知手段および第２の
報知手段とを具備し、上記両センサを同時に動作させで
成るものであり、壁の背後部材を探知するセンサと金属
探知を行なうセンサとを同時に動作させることにより、
壁の背後部材を検知すると同時にその部材が金属かどう
かを判定できるようにしたものである。

（実施例１）第１図に示すように、基本的には金属探知部と、背後部
材の探知部と、それらに給電する電池Ｂと、電源スィッ
チＳＷとから構成される。第１図中左半分は金属探知部
であって、周囲に交番磁界を形成しその磁界の変動によ
り金属の存在を検知する第１のセンサとしての発振回路
１と、電源投入時に基準値を自動設定するとともに発振
回路１の出力レベルが所定値以下となると接点出力を送
出する第１の動作制御回路１０と、第１の動作制御回路
１０の接点出力に呼応して点滅する第１の報知手段とな
るｔＪ＆１の発光ダイオードＬＤ、とから構成される。

ここで報知手段としては光で報知するものの他、音で報
知するものであってもよい。

発振回路１はコアに導線を巻回した発振トランスＴを備
え、−次巻線り、にはコンデンサＣ３が並列接続されて
共振回路を形成する。この共振回路はトランジスタＱ１
のコレクタに接続され、発振トランスＴの二次巻線Ｌ２
は帰還巻線となって一端がトランジスタＱ、のベースに
接続され、他端が一対のダイオードＤ、、Ｄ、に接続さ
れている。

このダイオードＤ１．Ｄ２はトランジスタＱ、のべ一入
にバイアスを付与するために設けられているものであり
、電源投入時に発振回路１が起動できるようにするとと
もに、トランジスタＱ、のエミッタ抵抗の変化に対応で
きるようにしているのである。トランジスタＱ１のエミ
ッタには抵抗Ｒ１が挿入される０発振回路１の出力はト
ランジスタＱ１のコレクタと共振回路との接続点より取
り出される。したがって、発振回路１が発振している状
態では発振トランスＴの周囲に交番磁界が発生し、発振
トランスＴの周囲の磁界内に金属が存在し渦電流損等で
磁界が変動すると、発振トランスＴの一次巻線り、と二
次巻線Ｌ２との間の結合係数が変化し、発振回路１の出
力レベルが低下する。

動作制御回路１０は、発振回路１の出力を増幅する検知
増幅回路１１と、検知増幅回路１１の出力レベルに対応
した電圧を出力する積分回路１２と、積分回路１２の出
力が所定レベルに達すると接点出力が反転するスイッチ
ング回路１３と、スイッチング回路１３の出力に呼応し
た出力を発生する検知回路１４と、電源スィッチＳＷの
投入直後では検知増幅回路１１の増幅率を最小としてか
ら次第に増大させ検知増幅回路１１の増幅率が所定値と
なり検知回路１４の出力が反転した後は検知増幅回路１
１の増幅率をその値に保持するラッチ回路１５とにより
構成される。検知増幅回路１１は発振回路１の出力のう
ちの交流成分を増ｌ圃し、積分回路１２では検知増幅回
路１１の出力レベルに呼応した出力電圧が得られるよう
になっている。

スイッチング回路１３は積分回路１２の出力電圧が所定
値となると導通して発光ダイオードＬＤ。

が点灯するように設定されている。すなわち、検知増幅
回路１１の出力レベルが所定値以下となると発光ダイオ
ードＬＤ、が点灯するのである。検知回路１４はスイッ
チング回路１３の出力に呼応して動作するのであって、
ラッチ回路１５の動作を制御する。ラッチ回路１５は電
源投入時に出力レベルが最大となり、検知増幅回路１１
の増幅率を小さくして出力レベルを下げ発光ダイオード
ＬＤ、を点灯状態とする。その後、発光ダイオードＬＤ
、が点灯している期間は出力レベルを次第に減少させ、
検知増幅回路１１の増幅率を次第に増大させて発光ダイ
オードＬＤ、の消灯時点で検知回路１４の出力が得られ
るとその出力レベルを保持する。

したがって、金属探知部は以下のように動作する。すな
わち、まず電源を投入すると、ラッチ回路１５は出力レ
ベルを最大とし、検知増幅回路１１の増幅率が最小とな
るから、発振回路１の出力レベルは第２図（ａ）のよう
に一定であるが、検知増幅回路１１の出力レベルは、第
２図（ｂ）に示すように、小さくなっている。したがっ
て、このときスイッチング回路１３の出力レベルは、！
＠２図（ｅ）に示すように、“Ｌ″となり、第２図（ｅ
）に示すように、発光ダイオードＬＤ、が点灯する。そ
の後、第２図（ｄ）のように、ラッチ回路１５の出力レ
ベルが次第に低下すると、検知増幅回路１１の増幅率が
次第に大きくなり、検知増幅回路１１の出力レベルが増
大して積分回ｖｔ１２の出力電圧が所定値に達すると、
スイッチング回路９が非導通状態となって発光ダイオー
ドＬＤ、が消灯する。

このとき、検知回路１４の出力が反転し、ラッチ回路１
５の出力レベルが保持される状態となる。

したがって、その後は検知増幅回路１１の増幅率が一定
値に保たれるのである。その後に発振トランスＴの磁界
内に金属が存在するようになると、第２図の右半分に示
すように、発振回路１の出力レベルが低下し、発光ダイ
オードＬ　Ｄ　＋が点灯するのである。このとき、ラッ
チ回路１５の出力レベルは変動しないようになっている
。

背後部材の探知部は、第１図の右半分であって、基本的
には、抵抗Ｒ２〜Ｒ２とともに＃４２のセンサとなる時
定数回路を構成する電極板２と、電源投入時に基準値を
自動設定し電極板２により検知される静電容量が基準値
に達すると接点出力が得られる第２の動作制御回路２０
と、動作制御回路２０の接点出力に呼応して点滅する第
２の報知手段である発光ダイオードＬＤ２とからｈη成
されている。ここに、第１の報知手段と同様に＠２の報
知手段も光で報知するものではなく、音で報知するもの
としてもよい。

電極板２は１枚の主電極板２ａと、主電極板２ａの両側
に配設された一対の副電極板２　ｈ、　２　ｃとを備え
ている。主電極板２ａは抵抗Ｒ２の一端に接続されて抵
抗Ｒ２とともに時定数回路を形成し、また両副電極板２
　ｂ、　２　ｃは互いに接続されるとともに、電源を３
分する抵抗Ｒ１〜Ｒ７のうちの一対の抵抗Ｒ、、Ｒ、ｌ
ｆｌの接続点に接続されて、抵抗Ｒコ〜Ｒ５とともに基
準時定数回路を形成する。

動作制御回路２０は、時定数回路および基準時定数回路
の時定数に基づいてそれぞれ動作する一対の単安定マル
チバイブレータ２１．２２と、両岸安定マルチバイブレ
ーク２１．２２の出力パルスのパルス幅の差に相当する
パルスを出力する時間差検出回路２３と、時間差検出回
路２３の出力パルスを積分する積分回路２４と、積分回
路２４の出力が所定レベルに達すると接点出力が反転す
るスイッチング回路２５と、スイッチング回路２５の出
力に呼応した出力を発生する検知回路２６と、電源スィ
ッチＳＷの投入直後には出力レベルが最小となり次第に
出力レベルを増大させ基準時定数回路の時定数が所定値
に達すると出力レベルを一定に保持するラッチ回路２７
とｌこより構成される。したがって、第３図（ａ）のよ
うに、電極板２により検出される静電容量と抵抗Ｒ２と
により時定数が設定され、第３図（ｃ）のように、その
時定数に対応したパルス幅のパルスが単安定マルチバイ
ブレータ２１の出力として得られるのである。

ここに単安定マルチバイブレータ２１の出力は負論理で
ある。また、単安定マルチバイブレータ２２の時定数は
第３図（ｂ）に示すように基準時定数回路により設定さ
れ、第３図（、ｌ）のように、その時定数に対応したパ
ルス幅のパルスを出力する。

ここに単安定マルチバイブレータ２２は正論理である０
両単安定マルチバイブレーク２１．２２の出力は時間差
検出回路２３に入力され、第３図（ｅ）のように、単安
定マルチバイブレータ２１の出力パルス幅から単安定マ
ルチバイブレータ２２の出力パルス幅を差し引いたパル
ス幅のパルスを出力する。つまワ両単安定マルチバイブ
レータ２１゜２２の出力レベルがともにＬ″となる期間
のパルス幅に相当するパルスを出力する。時間差検出回
路２３の出力は＠３図＜ｆ）のように、積分回路２４に
より積分されてパルス幅に対応した此方電圧が得られる
のである。すなわち、積分回路２４は入カバルス幅が所
定値以下であると出力レベルを“Ｈ′とするように設定
されている。したがって、壁に背後部材が存在し主電極
板２ａにより検出される静電容量が大きくなると単安定
マルチバイブレータ２１の出力パルス幅が大さくなるか
ら、時間差検出回路２３の出力パルスのパルス幅が大き
くなり、積分回路２４の出力レベルが“Ｌ“となるので
ある。積分回路２４の出力レベルが“Ｌ“となると、第
３図（ｈ）に示すように、スイッチング回路２５が導通
して発光ダイオードＬＤ、が点灯する。すなわち、時間
差検出回路２３の出力パルス幅が所定値以上となると発
光ダイオードＬＤ、が点灯するのである。検知回路２６
はスイッチング回路２５の出力に呼応して動作するので
あって、ラッチ回路２７の動作を制御する。ラッチ回路
２７は電源投入時に出力レベルが最小となるのであって
、基準時定数回路の時定数を最大とし、このとき、単安
定マルチバイブレーク２２の出力パルス幅が単安定マル
チバイブレータ２２の出力パルス幅よりも大きくなるか
ら、時間差検出回路２３からは出力パルスが得られない
。この時、鑞では積分回路２４の出力レベルが“Ｌ“で
あるから、発光ダイオードＬＤ２が点灯している。発光
ダイオードＬＤ、が点灯している期間は、第３図（ｇ）
のように、ラッチ′回路２７は出力レベルを次第に増大
させて基準時定数回路の時定数を次第に小さくし、発光
ダイオードＬＤ２の消灯時点で検知回路２６の出力が得
られるとその出力レベルを保持するのである。

以上のようにして、金属探知部と背後部材の探知部とは
それぞれ自動的に感度調節が行なわれ、予め使用環境に
装置を配置して電源を投入すればその環境における最大
感度となるように設定されるのである。すなわち、金属
探知部と背後部材の探知部とはそれぞれ初めに発光ダイ
オードＬＤ、。

Ｌ　Ｄ　２が点灯状態となるように設定され、その後感
度を次第に下げて発光ダイオードＬＤ：、ＬＤ２が消灯
した直後の時点での感度を保持するから、周囲環境がわ
ずかに変化しただけで、ただちに発光ダイオードＬＤ、
、ＬＤ２が点灯するのであり、使用環境の中で最大感度
での検知が竹なえるのである。

上記回路は第４図および第５図に示すように、プリント
基ｆｉ４上に実装され、電源となる電池Ｂ、発振トラン
スＴ、電極板２とともにケーシング３内の適所に納装さ
れる。また、各発光ダイオードＬＤ、、ＬＤ２はケーシ
ング３の前面に露出する。

電源スィッチＳＷはブツシュボタン式であって、操作部
を押している期間にのみオン状態となるものが用いられ
る。電源スィッチＳＷの操作部はケーシング３の側面に
露出し、ケーシング３を持った状態で片手で操作が行な
えるようになっている。

しかるに、使用するにあたっては、壁等に、ケーシング
３を密着させて１！源スイツチＳＷの繰作部を押し、両
全光ダイオードＬＤ、、ＬＤ２が消灯した時、克でケー
シング３を壁に沿って移動させればよいのであり、壁の
背後に金属ではない支社等の部材が存在するときには、
第６図に示すように、停電容量のみが変化するから、一
方の発光ダイオードＬＤ２のみが点灯し、また壁の背後
に金ｉ部材が存在するときには、第７図に示すように、
静電容量と発振トランスＴの結合係数とがともに変化す
るから、両全光ダイオードＬＤ、、ＬＤ２が同時に点灯
するのである。

（実施例２）上記実施例では電源スィッチＳＷを抑圧時のみオンとな
る単安定型のブツシュボタンとしたが、測定中に常時押
し続ける必要があり、測定が長時間に亘るときには指が
疲れることがある。本実施例では、電源スィッチＳＷを
ロック式ブツシュボタン型のスイッチのような双安定型
のスイ・ンチとし、第８図に示すように、金属探知部と
支柱端子部との各検知回路１４．２６の前にそれぞれ単
安定型のリセットスイッチＳＷ１．ＳＷ、を挿入したも
のである。リセットスイッチＳ　Ｗ　＋　、Ｓ　Ｗ　２
のアクチュエータは、第９図に示すように、ケーシング
３の背面側に突出し、ケーシング３を壁面等に当接させ
たときのみオンとなるように設定されている。

したがって、検知操作を行なうときには、電源スィッチ
ＳＷを投入してケーシング３を壁面等の検知対象面に当
接させると、ラッチ回路１５．２７がリセットされ、実
施例１で説明したように初期設定がなされる。検知操作
は実施例１と同様に発光ダイオードＬＤ、、ＬＤ２が消
灯した状態で行なわれ、発光ダイオードＬＤ、、ＬＤ、
の、弘灯により背後部材の存在が検知されるのである。

さらに測定を続けるときには、ケーシング３を壁面等の
検知対象面から一旦離した後に次の検知対象面に当接さ
せれば、ラッチ回路１５．２７がリセットされ、新たな
環境に応じた初期状態が自動的に設定されるのである。

また、検知操作を行なっているときにケーシング３が検
知対象面から離れると、誤動作を生じることがあるが、
上記リセットスイッチｓ　ｗ　、　、　ｓ　ｗ　２が設
けられていることにより、ケーシング３が検知対象面か
ら離れたことを知らせることができ、誤動作を防止でき
るのである。

（実施例３）上記各実施例では金属探知部と支柱探知部とにそれぞれ
検知回路１４．２６とラッチ回路１５，２７とを設けて
電源投入時に感度が最大になるように自動設定されるよ
うにしていたが、本実施例では回路構成を簡略化して、
検知回路１４．２６とラッチ回路１５．２７とを省略し
、第１１図に示すように、金属探知部では発振回路１を
構成するトランジスタＱ１のエミッタ抵抗Ｒ９を、また
支柱探知部では電極板２　ｂ、　２　ｃに接続された抵
抗Ｒコをそれぞれ可変抵抗ＶＲ，，ＶＲ２に置換した構
成となっている。したがって、発振回路１の出力レベル
が可変抵抗ＶＲ，によって調節可能となり、また基準時
定数回路の時定数が可変抵抗ＶＲ２によって調節可能と
なるのである。ケーシング３には第１２図およびｔＪｉ
１３図に示すように、可変抵抗ＶＲ，，ＶＲ，のっまみ
部分が露出する。

使用に際しては、電源スィッチＳＷをオンとしてケーシ
ング３を壁面等の検知対象面に当接させた後、可変抵抗
Ｖ　Ｒ＋　、Ｖ　Ｒ２をｍｔｍして、両党光ダイオード
ＬＤ、、ＬＤ２がそれぞれ点灯状態から消灯状態となる
境界状態に設定する。このように初期状態を設定するこ
とにより、実施例１と同様に最大感度に設定されるので
あり、実施例１と同様に検知操作を行なうことができる
のである。

〔発明の効果Ｊ本発明は上述のように、周囲に形成した磁界の変動を電
気信号に変換する第１のセンサと、周囲の誘電率に対応
した電気信号が得られる第２のセンサと、上記各センサ
の出力値が所定の基準値に達するとそれぞれ接点出力が
得られる第１の動作制御回路および第２の動作制御回路
と、各動作制御回路の接点出力に呼応してそれぞれ報知
を行なう第１の報知手段および第２の報知手段とを具備
し、上記両センサを同時に動作させて成るものであり、
壁の背後部材を探知するセンサと金属を探知するセンサ
とを同時に動作させることにより、壁の背後部材を検知
すると同時に金属かどうかを判定できるから、操作性が
よく、また検知操作が１度でよいがら、検知操作に要す
る時間が短縮され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を示すブロック図、第２図お
よび第３図は同上の動作説明図、第４図は同上の外観斜
視図、第５図は同上の断面図、第６図および第７図は同
上の使用例を示す動作説明図、第８図は本発明の実施例
２を示すブロック図、第９図は同上の背面側の外観斜視
図、第１０図は同上の断面図、＃１１１図は本発明の実
施例３を示すブロック図、第１２図は同上の外観斜視図
、第１３図は同上の断面図、第１４図は従来例の使用例
を示す斜視図、第１５図および第１６図は同上の動作説
明図、第１７図は同上の一部切欠斜視図である。１は発振回路、２は電極板、１０．２０は動作制御回路
、ＬＤ、、ＬＤ２は発光ダイオード、Ｔは発振トランス
である。代理人　弁理士　石　１）艮　七第２ａ３第４図第５図 ′　　　　　　　　″′″　　　　　　　　　：第６図第７図第９図第１０図第１４図第１６図４１乙置＠１５図第１７Ｎ

Claims

【特許請求の範囲】

（１）周囲に形成した磁界の変動を電気信号に変換する
第１のセンサと、周囲の誘電率に対応した電気信号が得
られる第２のセンサと、上記各センサの出力値が所定の
基準値に達するとそれぞれ接点出力が得られる第１の動
作制御回路および第２の動作制御回路と、各動作制御回
路の接点出力に呼応してそれぞれ報知を行なう第１の報
知手段および第２の報知手段とを具備し、上記両センサ
を同時に動作させて成ることを特徴とする壁の背後部材
検知装置。
（２）上記各動作制御回路は報知手段の設定状態が報知
状態から非報知状態に亘る範囲で基準値を可変する基準
値調節手段を備え、報知手段が報知状態から非報知状態
に移行する境界点に基準値が設定されて成ることを特徴
とする特許請求の範囲第１項に記載の壁の背後部材検知
装置。
（３）上記基準値調節手段は、動作制御回路の動作開始
時点で報知手段が報知状態となるように基準値を設定す
るとともに、報知手段が非報知状態となる方向に基準値
を変化させ、報知手段が報知状態から非報知状態に移行
する境界点での基準値を検知動作時の基準値として保持
するラッチ回路により構成されて成ることを特徴とする
特許請求の範囲第２項に記載の壁の背後部材検知装置。
（４）上記基準値調節手段は可変抵抗により構成されて
成ることを特徴とする特許請求の範囲第２項に記載の壁
の背後部材検知装置。
（５）上記第１のセンサは、発振トランスの周囲に発生
する交番磁界の変動に呼応して出力レベルが変化する発
振回路よりなることを特徴とする特許請求の範囲第１項
に記載の壁の背後部材検知装置。
（６）上記第２のセンサは、壁等の検知対象面に対面し
て配置される電極板を備え、周囲の誘電率に呼応した電
極板の静電容量の変化を検出することを特徴とする特許
請求の範囲第１項に記載の壁の背後部材検知装置。
（７）上記報知手段は発光ダイオードよりなることを特
徴とする特許請求の範囲第１項に記載の壁の背後部材検
知装置。