JPS6355482A - 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】 〔発明の分野〕 本発明は所定検知範囲の物体を検知する超音波センサに
関するものである。

〔発明の概要〕

本発明による超音波センサは、検知距離を設定する第１
．第２のパルス発生手段の設定位置によってその出力モ
ードを自動的に切換えるようにしたものである。

〔従来技術とその問題点〕

（従来技術） 従来超音波センサは所定間隔毎に一定方向に超音波を発
振し、その反射波を受波する反射型の超音波センサが知
られている。このような超音波センサは超音波を発振し
た後、受信するタイミングによって物体検知範囲を規定
することができる。

第６図はこのような従来の超音波センサの物体検知範囲
を設定するための設定部を示すブロック図である。本図
において送波回路１は超音波を発振するタイミングを定
める発振器であり、その出力は検知回路２の２つの単安
定マルチバイブレータ２ａ、　　２ｂに与えられる。単
安定マルチバイブレータ２ａは可変抵抗器ＶＲＩによっ
て測定開始時点を定めるタイミング回路であり、単安定
マルチバイブレータ３は可変抵抗器ＶＲ２によって測定
終了時点を定めるタイミング回路である。単安定マルチ
バイブレータ２ａ、２ｂの出力は排他的論理和回路２ｃ
に与えられ、論理積信号がゲート回路３に与えられる。

ゲート回路３の他方の入力には発振された超音波の反射
波が所定レベルを越える場合に検出された受信信号が与
えられており、所定時間ゲート回路３を開放することに
よって検知領域が規定されている。このゲート回路３の
出力は出力信号回路４の排他的論理和回路４ａの一方の
入力端に与えられる。排他的論理和回路４ａの他方には
出力モード切換スイッチ５が接続され、その接点によっ
て出力モードが切換えられて出力回路４ｂに与えられる
。出力回路４ｂは出力リレーＣを駆動するものである。

（発明が解決しようとする問題点） しかるにこのような従来の超音波センサにおいて、例え
ばリレー接点の出力ではノーマルオープン又はノーマル
クローズの２つの出力モードが選択される。このような
出力モードを選択するために出力信号回路４の切換用ス
イッチ５を必要としていた。

〔発明の目的〕

本発明はこのような従来の超音波センサの問題点に鑑み
てなされたものであって、出力モードの切換スイッチを
用いることなく動作範囲の設定のみで出力モードを同時
に切換えるようにすることを技術的課題とする。

〔発明の構成と効果〕

（問題点を解決するための手段） 本発明は送波手段によって超音波素子を断続的に駆動し
、発振された超音波信号の受信時間によって所定範囲の
物体を検知する超音波センサであって、第１図及び第３
図に示す足うに、送波手段によってトリガされ受信の時
間を定める第１．第２の単一パルス発生手段、それらの
出力が与えられる排他的論理和回路、を有する検知回路
と、超音波素子からの信号に基づいて受信信号を得る受
信信号検知手段と、検知−路の排他的論理和回路の出力
をゲート信号として受信信号検知手段の出力から所定範
囲の物体検知信号を得る信号作成回路と、検知回路の排
他的論理和回路といずれかの単一パルス発生手段との出
力の論理積を取る論理積回路、及びその出力を保持する
保持回路を有し、出力モードを切換える出力モード切換
回路と、信号作成回路及び出力モード切換回路の出力が
夫々与えられ−た排他的論理和回路を有し切換えられた
出力モードの出力信号を与える出力信号回路と、を有す
ることを特徴とするものである。

（作用） このような特徴を有する本発明によれば、検知回路の２
つの単一パルス発生手段の出力を排他的論理和回路に与
え、その時間差をゲート信号として受信信号を信号作成
回路に与えるようにしている。又検知回路の排他的論理
和回路及びいずれか一方の単一パルス発生手段の出力を
出力モード切換回路の論理積回路に与え、２つの単一パ
ルス発生手段の終了時間の先後によって出力モードが自
動的に切換えられる。

（発明の効果） そのため本発明によれば、出力モードの切換用スイッチ
を用いる必要がなくなり、検知距離設定用のスイッチの
みで出力モードを切換えることができる。従って超音波
センサを小型化することができ操作性を向上させること
ができる。

〔実施例の説明〕

（実施例の構成） 第１図は本発明による超音波センサの一実施例の構成を
示すブロック図であり、第２図は超音波センサと検出物
体との関係を示す概略図である。

第２図に示すように超音波センサ１０は所定方向に超音
波を発振するセンサ部１１がその側壁に設けられている
。センサ部１１は検知対象に対向してケース面に配置さ
れ、断続的に駆動される超音波素子を有している。送波
回路１２はタイミング用のクロック発生器１３からの出
力に基づいて一定時間動作し送波のタイミング信号を発
生するものであって、例えば単安定マルチパイプレーク
を有している。その出力はドライブ回路１４及び検知回
路１５に与えられる。ドライブ回路１４はセンサ部１１
内の超音波素子を駆動するものである。

クロック発生器１３．送波回路１２及びドライブ回路１
４は所定時間毎に超音波素子を駆動する送波手段１６を
構成している。超音波素子の信号は又受波回路１７に与
えられている。受波回路１７は超音波素子から得られる
信号を受波して増幅するものであり、その出力を検波回
路１８に与える。

検波回路１８は与えられた受波信号から包絡線成分を得
る復調回路であって、その出力は比較回路１９に与えら
れる。比較回路１９は所定の閾値レベルを越える信号の
みを方形波に変換して次段の信号作成回路２０に与える
ものである。受波回路１７、検波回路１８及び比較回路
１９は超音波素子からの信号に基づいて受信信号を得る
受信信号検知手段２１を構成している。信号作成回路２
０は比較回路１９からの受波信号を検知領域に対応した
ゲート信号の間にのみ通過させるゲート回路から構成さ
れている。

さて検知回路１５は第３図に詳細に示すように、送波回
路１２からの信号によってトリガされて動作する２つの
単一パルス発生手段である単安定マルチバイブレータ（
以下ＭＭという）１５ａ、１５ｂを有している。ＭＭＩ
　５　ａ、　　１５　ｂは従来例の２つの単安定マルチ
バイブレータと同様に可変抵抗器ＶＲ３，ＶＲ４によっ
てその動作時間が定められる。可変抵抗器ＶＲ３，ＶＲ
４は第４図（ａ）。

山）に示すように超音波の受波時間によって検知距離を
定めるものであって、超音波センサ１０のパネル面上に
夫々オンポジション（ＯＮ　Ｐ、）及びオフポジション
（ＯＦＦ　Ｐ、）が表示され、操作者が容易に操作する
ことができるように配置しておく。そしてこれらのＭＭ
１５ａ、１５ｂの出力は排他的論理和回路１５ｃに与え
られ、又ＭＭ１５ａの出力は更に出力モード切換回路で
あるＮｏ／ＮＣ切換回路２２に与えられている。排他的
論理和回路１５ｃの出力は信号作成回路２０及びＮｏ／
ＮＣ切換回路２２に与えられる。信号作成回路２０は検
知回路１５からの排他的論理和出力をゲート信号として
比較回路１９より与えられる受信信号を通過させるもの
であって、その出力は出力信号回路２３に与えられる。

一方Ｎｏ／ＮＣ切換回路２２は第３図に示すように、排
他的論理和回路１５Ｃと一方のＭＭ１５ａの出力の論理
積を取るアンド回路２２ａ及びその出力を保持する保持
回路２２ｂを有しており、その保持出力が出力モードの
切換信号として出力信号回路２３に与えられる。

出力信号回路２３は排他的論理和回路２３ａ及び出力回
路２３ｂが縦続接続されて構成される。排他的論理和回
路２３ａは信号作成回路２０からの受渡信号によって出
力モードに対応した出力を与えるものであり、出力回路
２３ｂは物体検知信号をリレー２３Ｃから出力するもの
である。電源回路２４はドライブ回路１４及び出力信号
回路２３のリレー駆動部に電源を供給している。

（動作） 次に第５図の波形図を参照しつつ本実施例の動作につい
て説明する。クロック発生器１３より所定の周期で送波
回路１２に信号が与えられ、送波回路１２は第５図（８
）に示すように所定周期毎に短い送信パルスを出力する
。例えば時刻ｔ、に送信信号を出力するとドライブ回路
１４を介してセンサ部１１の超音波素子が駆動され、第
５図（ｂｌに示すように超音波信号が出力される。又送
波回路１２によって検知回路１５の２つのＭＭ１５ａ、
１５ｂが第５図（Ｃ）及び＋ｄｌに示すようにトリガさ
れる。

ここで例えば第４図（ａｌに示すように可変抵抗器ＶＲ
３により定められるＭＭ１５ａの設定距離を２７印、可
変抵抗器ＶＲ４により定められるＭＭ１５ｂの設定距離
を３７ｃｍと長くなるように設定しておくものとする。

そうすれば第２図に示すように超音波センサ１０のセン
サ部１１からの距離が２７Ｃ１１〜３７Ｃ１１までの間
を検知領域りとして設定することができる。さて第５図
（Ｃ１，（ｄｌに示すようにＭＭＩ５ａより時刻ｔ、　
〜ｈ＋　ＭＭ　１５　ｂより時刻１．〜１゜までの動作
時間を有する信号が得られ、排他的論理和回路１５ｃよ
り第５図（８１に示すような出力が与えられる。この場
合にはアンド回路２２ａの出力はＬ”レベルに固定され
るため保持回路２２ｂはセントされず、出力信号回路２
３の排他的論理和回路２３ａには常に“Ｌ”レベルの信
号が与えられる。従って時刻ｔ４に物体２５を検知した
場合には受波回路１７．検波回路１８及び比較回路１９
を介して受信信号が信号作成回路２０に与えられるが、
排他的論理和回路１５ｃによって作成されるゲート時間
だけゲートが開放し、超音波センサ１０から所定の距離
だけ隔てた検知領域りにある物体の有無が検出される。

そして物体検知信号は第５図（ｈ）に示すように信号作
成回路２０のゲート回路を通過して排他的論理和回路２
３ａに与えられる。排他的論理和回路２３ａの一方の入
力はＬ”レベルに固定されるため出力がノーマルオープ
ンモードと見なされる。物体検知信号は排他的論理和回
路２３ａを介して出力回路２３ｂに与えられる。従って
第５図（＋１に示すようにリレー２３ｃより接点を閉成
するノーマルオープンモードの接点信号が出力される。

一力筒４図山）に示すように可変抵抗器ＶＲ３に設定さ
れる距離が長く可変抵抗器ＶＲ４に設定される距離が短
ければ、送信パルスに対応して２つのＭＭ１５ａ、１５
ｂから第５図（ｃｌ、　（ｄｌの時刻ｔ。

以後に示すような出力が得られる。従って排他的論理和
回路１５より第５図（ｅｌの時刻ｔ６から＋７間のパル
スが得られるが、このときＭＭ１５Ｈの出力が“Ｈ”レ
ベルであるためＮｏ／ＮＣ切換回路２２のアンド回路２
２ａが第５図（ｆ）に示すように“Ｈ″レヘルなってい
る。このため保持回路２２ｂには“ｉ］”レベルが保持
されている。従って排他的論理和回路１５ｃによって生
成されるゲート時間に物体検知信号が得られれば、その
ときの排他的論理和回路２３ａの一方の入力は“Ｈ”レ
ベルに固定されるため出力モードが異なり、ノーマルク
ローズモードで物体検知信号を出力回路２３ｂに与える
ことができる。従ってリレー２３Ｃよりノーマルクロー
ズの接点信号が出力される。

尚本実施例は単一パルス発生手段として単安定マルチバ
イブレータを用いているが、抵抗とコンデンサの充放電
回路やその他のパルス発生手段を用いて構成してもよい
。

又本実施例は反射型の超音波センサについて説明したが
、本発明は送信及び受信用の超音波素子が対向して配置
された透過型等の種々の超音波センサに適用することが
可能である。

【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センサの構成を
示すブロック図、第２図は超音波センサと物体検知距離
の関係を示す図、第３図はその主要部の回路構成を詳細
に示す回路図、第４図は夫々本実施例の距離設定用可変
抵抗器の設定例を示す歯、第５図は本実施例の動作を示
すタイムチャート、第６図は従来の超音波センサの距離
設定回路と出力モード設定部を示す回路図である。

Claims (3)

【特許請求の範囲】
1. （１）送波手段によって超音波素子を断続的に駆動し、
   発振された超音波信号の受信時間によって所定範囲の物
   体を検知する超音波センサであって、 前記送波手段によってトリガされ受信の時間を定める第
   １、第２の単一パルス発生手段、それらの出力が与えら
   れる排他的論理和回路、を有する検知回路と、 前記超音波素子からの信号に基づいて受信信号を得る受
   信信号検知手段と、 前記検知回路の排他的論理和回路の出力をゲート信号と
   して前記受信信号検知手段の出力から所定範囲の物体検
   知信号を得る信号作成回路と、前記検知回路の排他的論
   理和回路といずれかの単一パルス発生手段との出力の論
   理積を取る論理積回路、及びその出力を保持する保持回
   路を有し、出力モードを切換える出力モード切換回路と
   、前記信号作成回路及び出力モード切換回路の出力が夫
   々与えられた排他的論理和回路を有し切換えられた出力
   モードの出力信号を与える出力信号回路と、を有するこ
   とを特徴とする超音波センサ。
2. （２）前記出力信号回路は出力リレーを有し、前記出力
   モード切換回路は前記出力信号回路のリレー出力のノー
   マルオープン、ノーマルクローズを切換えるものである
   ことを特徴とする特許請求の範囲第１項記載の超音波セ
   ンサ。
3. （３）前記検知回路の単一パルス発生手段は、単安定マ
   ルチバイブレータであることを特徴とする特許請求の範
   囲第１項又は第２項記載の超音波センサ。