JPS63127179A - 超音波検知装置 - 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】 ［技術分野１ 本発明は、超音波を間欠的に送波して物体の検知を行う
超音波検知装置に関するものである。

１背景技術１ 超音波パルス信号を間欠的に送波して物体からの反射波
を受波することにより、検知エリア内にある物体を検知
するといった超音波を用いて物体検知を行う超音波検知
Ｗｃ置では、検知エリアが温度変化などの環境条件によ
って変動することがある。たとえば、検知エリアの幅方
向の範囲は温度変化により超音波の指向性が変化したり
、あるいは風などにより指向性の揺らぎが生じたりして
変動する。このため、施工時はたとえば置物などの背景
物体（検知の対象とならない物体であり、通常はこの背
景物体が検知エリア内とならないように検知エリアは設
定される）による反射波で誤動作していなかったものが
、後日気温などの変化により検知エリアが変化すること
により、上記背景物体を検知してしまい誤動作を起こす
問題があった。

そこで、施工時にだけ強制的に超音波検知装置の受液部
の利得を上げて、温度変化などで１浜動作を起こすと考
えられる範囲内に背景物体があるか否かを判断する方法
が採られていた。つまり、上３ｇのように受波部の利得
を上げた場合にも検知エリアの幅方向の範囲が広がるこ
とを利用したものである。しかし、この場合には使用中
に背景物体の影響を受けたとして６、背景物体による影
響であるがどうかはｔ′ｌＩ断することができない問題
があった。しかも、上述の場合には使用中の環境条件の
変化にて検知エリアが変動することを考慮して余裕をみ
て広い範囲に物を置がないようにしなければならない問
題もあった。

［発明の目的１ 本発明は上述の点に鑑みて為されたものであり、その目
的とするところは、検知エリアの変動による誤動作を防
止することができる超音波検知装置を提供することにあ
る。

［発明の開示１ （構成） 本発明は、検知エリアに存在する物体を検知する検知手
段と、この検知手段出力にて物体が検知エリアに存在す
ることを表示する物体表示手段と、上記検知手段の検知
エリアが環境条件により変動すると考えられる上記検知
エリアより広い予備検知工ｌ）アに存在する物体を検知
する予備検知手段と、この予備検知手段出力にて物体が
予備検知エリアに存在することを表示する予備表示手段
とを備え、予備検知手段にて使用中に背景物体が子４１
ｍ検知エリアに存在することを検知し、これを予備表示
手段にて表示することにより、物体が検知エリアに存在
するか予備検知エリアに存在するかを明確に使用者に知
らせることができるようにし、検知エリアの変動による
誤動作を防止するようにしたものである。

（実施例１） 第１図乃至第７図は本発明の一実施例を示す図であり、
本実施例の超音波検知装置は、第２図に示すように天井
あるいは壁面などの造営面１０に取り付けられ外部配線
が接続される端子が設けられた端子台２と、この端子台
２に被着され超音波振動子１８がら超音波を送受波する
送受波回路が収納された装置本体１とからなる。

端子台２は有底円筒状のハウジング３内に端子などが実
装されたプリント基板４を収納したものであり、ハウジ
ング３の底面中央に穿設した挿通孔６を通して外部配線
を内部に引き込むようにしである。なお、外部配線とし
ては、電源線あるいは外部負荷制御出力線などの入出力
線や、例えば住宅情報盤などのａｇに検知出力を移報出
力する移報出力線などがある。そして、挿通孔６の両側
には端子台２を造営面１０にねじ止めするために、内部
にねじを挿通する挿通孔が穿孔されたボス８を突設しで
ある。また、ハウジング３の開口周縁の内側面には後述
する装置本体１の係１１−突起１５を引っ掛は係止する
外側に向いた爪を有する係止爪片１１を開口のやや内側
に形成してあり、この係止爪片１１部分の周壁に係止突
起１５を挿入する凹所を形成しである。この係止爪片１
１と１８０度反対価の底面の側方には端子台２と装置本
体１とをねじ止めするためのねじ孔が穿孔されたボス１
７過を珪シｒ＃ｌ−ｆ本ス　プリント１１厨、４１十ｌ
ｌ＋１般」トに形成され、ハウジング３の挿通孔６に介
わせた挿通孔、ボス８，１７用の挿通孔を夫々形成して
あり、一端側の周縁に沿って端子５を実装してあり、他
端側に外部負荷の動作を制御するパワーリレーや電源回
路などの回路部を構成する電子部品が実装しである。な
お、ハウジングコ）（こはプリント基［４に実装された
端子５同士を絶縁する隔壁５１を突設しである。

装置本体１は、下面が開［コされ断面略台形状の上面中
央に円筒部１つが突設されたハウジング１３を備え、ハ
ウジング１３の円筒ｆｆ！！１９に略円錐状のホーン１
２が取着しである。このホーン１２の基部には超音波振
動子１８を内蔵する半球状の回動部５２が取着され、こ
の回動部５２を円筒部１９内に回動自在に装着しである
。具体的には円筒部１９の上部内面を回動部５２が上方
に抜けないように形成し、回動部５２の球面である下端
部を摺接自在に保持する保持部２２と、この保持部２２
を上方に弾性支持しハウソング１３内面に固定されたば
ね板２３とで同動部５２を円筒部１９内に回動自在に取
着しである。なお、ホーン１２の開口にはネット２１が
取り付けである。上記ハウジング１３内には上記ｉｆｉ
音波振動子１８にて超音波を送受波するための送受波回
路がＩｔされたプリント基板１４が収納しである。そし
て、ハウジング１３の上面には表示窓５４を穿設してあ
り、この表示窓５４から本実施例の後述する表示部４２
あるいは予！ａ表示部４３の表示灯５３を露呈させて、
表示灯５３の点灯状態を容易に分かるようにしである。

また、ハウジング１３の内面からは、上記端子台２のボ
ス１７の上端に先端が当接し、ハウジング１３の上面か
らねじ２６を挿通してボス１７のねじ孔に螺合してＶｃ
ｒｒ１本体１を端子台２にＶＬ着するためのボス１６が
突設してあり、このボス１６と１８０度反対価の開［１
周縁には上記端子台２の係止爪片１１の爪が係止される
係１ユ突起１５を突設しである。

本実施例の天井への取付について説明する。まず、天井
などの造営面１０の引出孔から外部配線を引き出して、
端子台２の挿通孔６を通しておく。

そして、ボス８を通してねじ９を螺合して天井１０に端
子台２を取り付け、外部配線を端子に結線する。この端
子台２の開口周縁に形成された凹所内に係止突起１５を
嵌め込み、この係止突起１５を係止爪片１１に引っ掛は
係止して装置本体１の一端を端子台２に係止し、ついで
装置本体１を端子台２に被着する。この状態で端子台２
のボス１７と装置本体１のボス１６との先端位置が合う
ようになっており、ハウジング１４の上面からねじ２６
を上記ボス１６の挿通孔を通してボス１７のねし孔にね
じ止めを行うことにより、ハウジング５と端子台２との
組立及び超音波検知装置の造営面への取付が完了する。

次に本実施例の回路構成について説明する。本実施例で
は超音波振動子１８を送受波用に兼用し、超音波を間欠
的に送波して物体検知を甘うものであり、超音波振動子
１８から超音波を間欠的に送波する送波部と、超音波撮
動子１８にて受波した受波信号から物体を検知する受波
部とからなる。

送波部は、ｆｆｉ音波を間欠的に送波するための送波タ
イミング信号を出力する制御部３３と、この制０１１部
３３出力に基づいて間欠周期信号を発生する間欠周期信
号発生回路３４と、超音波振動子１８から送波する超音
波の周波数と同じ周波数の信号を発振する発振回路３２
と、この発振回路３２出力と間欠周期信号発生回路３４
出力との論理積を行いバースト信号を作成するアンド回
路３５と、このアンド回路３５出力を増幅して超音波振
動子１８を駆動して超音波振動子１８から超音波を送波
されるＷＪＡ！ＸＪ１回路３６とからなる。

受波部は、超音波振動子１８にて受波した受波信号を増
幅する増幅回路３８と、この増幅回路３８出力から超音
波撮動子１８から送波された超音波の周波数以外の周波
数の信号を除去するバンドパスフィルり３９と、バンド
パスフィルり３９出力を波形整形することにより一定レ
ベル以上の受波（ｉ号を検出する波形整形回路４０．と
、上記制御回路３３の送波タイミング信号に基づいて一
定Ｍ１！１のハイレベル信号を出力することによりＭ音
７と、上記デート回路３７出力と波形整形回路４０、出
力との論Ｊ！！積を行うことにより検知エリア内に存在
する物体からの受波信号のみを抽出するアンド回路４１
．と、このアンド回路４１．出力が生じたことを表示灯
を点灯したり、あるいはリレーを駆動して検知エリア内
に物体が存在することを知らせる表示部４２とがらなり
、検知手段を上記増幅回路３８乃至アンド回路４１．に
て構成し、物体表示手段を表示部４２にて形成しである
。

以上の構成は通常の超音波検知装置と同様の構成であり
、以下に本実施例の特徴とするＮＩＩ成について説明す
る０本実施例では上述のバンドパスフィルタ３９出力に
接続された波形整形回路４０．乃至表示部４２と同様の
構成の予備波形整形回路４０２乃至予備表示部４３を備
え、これら回路で予備検知エリアの物体検知を行う予備
検知手段及び予備表示手段を構成している。なお、予備
検知工１７７の方が検知エリアより広いので、波形整形
回路４０□の検知レベルは波形整形回路４０．の検知言
ｔ−−ｊｌ−）　　ｎ　　舵　ノ　Ｉ　→−４Ｌ！　　
　　錆　【　醐２↓　Ｌ　譜コ４＋　ル喀・管１【シ回
路４０＋ｔ４０２の具体回路であり、夫々の波形成形回
路４０．．４０□をコンパレータＣＰ、、ＣＰ２にて枯
成し、両フンパレータｃ　ｐ　、、ｃ　ｐ　２の基準電
圧は抵抗Ｒ１〜Ｒ３による分圧電圧にて決定され、フン
パレータＣＰＩの基準電圧をフンパレータＣＰ２の基準
電圧より低くして、コンパレータＣＰ２の方の検知レベ
ルを下げである。

まず、本実施例の物体検知動作を第６図に従って説明す
る。制御回路３３が出力した第６図（ａ）に示す送波タ
イミング信号を受けた間欠周期信号発生回路３４は、１
　！ｌ１ｓｅｃのハイレベルの間欠周期信号を出力する
（同図（ｂ））。この間欠周期信号と発振回路３２の周
波数が４０　Ｋ）（ｚ（３６，２ＫＨｚでも可）の発振
出力信号とがアンド回路３２に入力され、アンド回路３
２出力に第６図（ｅ）に示す４０ＫＨｚのバースト波が
出力され、このバースト信号を駆動回路３６にて増幅し
て超音波振動子１８を駆動して同図（ｄ）に示す超音波
を送波する。

いま、第７図の検知エリア（図中実線枠内の斜線部）内
に物体Ｃが存在するとすると、この物体による反射波が
超音波振動子１８にてｆ５６図（ｄ）の右端に示すよう
に反射波が受波される。この受波信号Ｐ、は増幅回ｖ１
３８にて増幅され、バンドパスフィルタ３９を通過させ
で送波周波数以外の不要な信号成分が除去され、波形整
形回路４０　、にて空間を伝搬することなどによりなま
った信号を、送波信号と略同様の矩形波信号となるよう
に波形整形し、これにより一定レベル以上の受波信号を
検出する（第６図（ｇ））。そして、この波形整形回路
４０．出力はアンド回路４１．にてデート回路３７との
論理積を行う。つまり、ｍ６図（「）に示すデート回路
３７がハイレベルの訪問である検知エリアを決定するデ
ート信号との論理積を行うことにより、検知エリア内に
存在する物体からの受波信号のみを抽出する。そして、
この場合には検知エリアに物体が存在するので、アンド
回路４１゜出力がハイレベルとなり、第６図（１＋）に
示すように表示部４２にて表示灯を点灯するなどのｔＪ
１作が行われる。

次に、受波信号がｍ７図の予備検知エリア（破線枠）内
に存在する物体Ｃによるものである場合について説明す
る。この受波信号は上述の場合と同様にバンドパスフィ
ルタ３９出力は夫々の波形整形回路４０＋１４０２に入
力される。この受波信号Ｐ２は第６図（ｄ）の中央に示
すようにレベルが小さいので、同図（ｇ）に示すように
波形整形回路４０１出力には出力が生じない。しがし、
波形整形回路４０２は検知レベルが低いので、この受波
信号Ｐ２が波形整形回路４０□の検知レベル以上のレベ
ルの信号であれば、波形整形回路４０□出力がハイレベ
ルとなる（第６図（ｉ））。従って、この波形整形回路
４０２出力とデート回路３７出力との論理積をアンド回
路４１□にて行うことにより、予備検知エリア内の物体
による反射波であるどうかが判定され、この場合には予
備検知エリア内に物体Ｃが存在するのでアンド回路４１
２出力がハイレベルになり、第６図（ｊ）に示すように
予備表示８１ｓ４３にて予備検知エリアに物体Ｃが存在
することを表示する。

なお、検知エリア及び予４ｉ１締知エリアの両方に物体
が存在するときには、表示１ｆｌｓ４２と予備表示ｆｆ
１ｓ　４３との両方にて表示がなされ、両エリア内に物
体が存在しない（第７図の破線の外に物体Ｃが存在する
）ときには両表示部４２．４３ともに表示を行わない。

このように本実施例によれば、第２図の太い実線にて示
す検知エリアが温度変化などにより内側破線にて示すよ
うに変動したとき、図中の細い実線にて示す予備検知エ
リアも外側の破線に示すように広がり、この変動した予
媚１検知エリア内に背景物体が存在する場合には予備検
知手段にて検知することができ、これを予備表示部４３
にて表示することにより、背景物体が予備検知エリア内
に存在することを使用者に知らせることができ、このた
め予備検知エリア内に存在する背景物体を使用者が除け
ることなどにより、検知エリアの変動による誤動作を防
止することができ、しかも予備検知エリアの範囲を予備
表示部にて分かるので、広い範囲に物を置くことができ
ないという不都合もなくなる。

（実施例２） ｔｊ！１８図及び第９図は本発明の他の実施例を示す図
であり、上述の実施例においてはアンド回路４１、．４
１□にて波形整形回路４０．．４０２出力とデート回路
３７出力との論理積を行うことにより検知エリア内に存
在する物体を検知するようにしていたが、本実施例では
検知エリアに相当する期間だけバンドパスフィルタ３９
出力を波形整形回路４０、〜４０□に入力することによ
り、検知エリア内の物体だけを検知するようにしたもの
であり、このためデート回路３７出力にてオンオフ制御
されるアナログスイッチＳＷをバンドパスフィルり７出
力に設けである。本実施例も上述の実施例と同様の動作
を行い、かつ同様の効果がある。

［発明の効果１ 本発明は上述のように、検知エリアに存在する物体を検
知する検知手段と、この検知手段出力にて物体が検知エ
リアに存在することを表示する物体表示手段と、上記検
知手段の検知エリアが環境条件により変動すると考えら
れる上記検知エリする予備検知手段と、この予備検知手
段出力にて物体が予備検知エリアに存在することを表示
する予備表示手段とを備えているので、検知エリアが温
度変化などにより変動したとき、予備検知エリアも広が
り、この変動した予備検知エリア内に背景物体が存在す
る場合には予備検知手段にて検知することができ、これ
を予備表示手段にて表示することにより、背景物体が予
備検知エリア内に存在することを使用者に知らせること
ができ、このため予備検知エリア内に存在する背景物体
を使用者が除けることなどにより、検知エリアの変動に
よる誤動作を防止することができる効果があり、しかも
予備検知エリアの範囲を予備表示手段にて分かるので、
広い範囲に物を置くことができないという不都合もなく
なる効果がある。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の一実施例の回路構成を示すブロック図
、第２図は同上の動作説明図、第３図（ａ）は同上の外
観を示す正面図、同図（ｂ）は側面図、第４図は同上の
断面図、第５図は同上の要部具体回路図、ＰｔＩＪ６図
及び第７図は同上の動作説明図、第８図は本発明の他の
実施例の回路構成を示す７０７２図、第９図は同上の動
作説明図である。 ３８は増幅回路、３９はバンドパスフィルタ・４０、．
４０□は波形整形回路、４，１．．４１□はアンド回路
、４２は表示部、４３は予ａ表示部である。 代理人　弁理士　石　１）艮　七 第４図 第５図

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. （１）検知エリアに存在する物体を検知する検知手段と
   、この検知手段出力にて物体が検知エリアに存在するこ
   とを表示する物体表示手段と、上記検知手段の検知エリ
   アが環境条件により変動すると考えられる上記検知エリ
   アより広い予備検知エリアに存在する物体を検知する予
   備検知手段と、この予備検知手段出力にて物体が予備検
   知エリアに存在することを表示する予備表示手段とを備
   えて成ることを特徴とする超音波検知装置。
2. （２）上記検知手段及び予備検知手段の前段部の受波信
   号の信号処理部を共通にして成ることを特徴とする特許
   請求の範囲第１項記載の超音波検知装置。