JPH0115239B2 - - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 産業上の利用分野 本発明は超音波を伝送要素とした超音波式ワイ
アレスリモートコントロール機器等の超音波を送
信する超音波送信回路に関するものである。

従来例の構成とその問題点 超音波を利用したワイアレスリモートコントロ
ーラに於いてまず大切なことは超音波を受信する
受信側が自然界の超音波雑音によつて誤動作する
のを防止することである。自然界には耳には聞こ
えないので気がつかないが可聴音に混じり多くの
超音波が含まれている。その周波数の帯域もかな
り広がつており数十ＫHzのものは日常生活上、良
くある電話のベル音、鍵束の触れ合う音など数え
あげればきりのないほど含まれる。この為このよ
うな超音波をワイアレスリモートコントローラの
信号伝送要素として使用した場合、この自然界の
超音波雑音を無視する訳には行かない。幸い自然
界の雑音はランダム性に富むものが大半であり偶
然に規則性が出現したとしてもその断続時間は極
めて短い。そのため超音波によるワイヤレスリモ
ートコントローラに使われる送信信号は一般に特
殊なコード化が行われ、特定の規則性を有してい
る。又その規則性も自然界では発生しえないもの
が種々発明されており第１図に示すのもその１例
である。１０１はキヤリア周波数をその内部に含
むパルス状超音波、t_bはそのパルスの幅、t_aはパ
ルスとパルスの間隔である。図でも判るようにこ
のコードにおいてはt_aはすべて同じとなつており
先程のランダム性と言う面よりみると一般には起
り得ないような規則性を有している。そしてこの
場合一般にコードの数を増やすには図のt_a，t_bの
時間要素の内でt_aを変化させる方法で行われる。
と言うのはパルス幅t_bは狭くなると空気中での減
衰の為消滅しやすく、又広くなると次のパルスと
の間隔が狭くなるため、パルス状音波の壁などで
の反射によつて生じるエコー現象（どのパルス状
音波が時間の基点となるのかが判らなくなる現
象）によりコードの認識が不可能となるなど障害
が多いためパルス間隔が変化されることが多い。
ところでこのようなコードにおいては時間的な要
素はt_aとt_bと言う２通りであるので回路としては
第２図に示されるような簡単な無安定マルチ回路
の型とされるのが価格面より見ても一般的であ
る。第２図の１０２は送信回路用直流電源１０
３，１０４は本回路での第1CH目、第2CH目の
送信用SW、１０５は直流電源の内部抵抗増加に
伴なう発振回路の不安定発振を防止するための電
解コンデンサ、１０６〜１１６は無安定マルチ回
路を構成する各部品１１７はダイオード１１８は
キヤリア波発振回路用ベースバイアス抵抗、１１
９〜１２６は伝送要素としての超音波を発生する
発振回路で１１９はコンデンサ、１２０は帰かん
用コンデンサ、１２１は発振用トランジスタ、１
２２は発振を安定化させるエミツタ抵抗、１２３
は発振周波数を決定する共振コンデンサ、１２４
は発振コイル、１２５は超音波発生用セラミツク
製超音波マイクロフオン１２６の共振時の抵抗を
補償する抵抗である。

本回路は大きく分けると電池やスイツチで溝成
される電源部分と無安定マルチ回路による制御回
路部と超音波のキヤリア波を発生する発振部とに
大別される。第１図が示すようなコード化パルス
を発生するためには時間（t_a−t_b）にあたるもの
は無安定マルチ回路において電解コンデンサ１１
３及び抵抗１１１，１１２で決定される。第２図
に示す従来例はスイツチ１０３が押されると電源
が供給される一方、抵抗１１１が短絡されるため
に抵抗１１２のみが時間決定に使われる。例へば
この時に（t_a−t_b）が第１図に示す時間となると
すると、スイツチ１０４を押した時は抵抗１１１
が短絡されないためこの時間は当然長くなる。又
電解コンデンサ１０７と抵抗１０８はパルスの幅
t_bを決めているものであり、第２図に於いては、
スイツチ１０３，１０４にかかわらず一定となつ
ている。又抵抗１１６及び１１０は無安定マルチ
回路の発振周期を微調整するものである。トラン
ジスタ１１５と１０９は無安定マルチ回路構成の
ため交互にオン、オフを繰返しておりトランジス
タ１１５がオンの時は抵抗１１８を通してバイア
ス電流が発振回路に送られず発振は停止しており
超音波は送信されない。逆にトランジスタ１１５
がオフとなるとバイアス電流が抵抗１１８を通し
てトランジスタ１２１に送られ発振回路は発振、
超音波の送信が行われる。

このような動作を行うものが従来例であつたが
本回路の場合、時間的な要素は２つしかとれずし
かもその内の１つはパルス幅を決めているので必
らず同じパルス幅の超音波が同じ間隔をおいて送
られるコードとなる。ところで前にも述べたよう
に自然界の超音波雑音は極めてランダム性に富み
規則性に欠けるところはあるが、その中で一部で
はあるが非常に規則的なものもある。それは自在
では余り見られなくなつたが手回わし式の電話の
呼出しベル音のようなものである。手回わし式の
場合回わす速度を手でコントロールしてやれば割
合い自由にベルより発生する超音波パルス間隔を
変化させることが可能である。しかも一定の速度
で回わすなら極めて規則正しくこれを出現させる
ことができる。更に電話の場合、この手動式のも
の以外でも極めて規則性に富むパルス状超音波が
発生しており従来の第１図に示すようなコード方
式だと、これら電話のベル音による誤動作の確率
が高く、これを防ぐために繰返し回数を多くして
誤動作を防止していたのが現状である。しかしこ
の方法はコードの認識までに時間がかかるので現
在では第３図に示すような新しいコードも考案さ
れている。第３図に於いて１０１，t_b第１図に示
すのと同じパルス状超音波とその幅である。そし
て第１図と異なるのはパルスとパルスの間隔が等
間隔ではなく１つおきに等間隔となつていること
である。このようなコード方式は先程例に述べた
手動式電話の呼出音によつても出現しにくくわず
かの繰返しでコード認識を行つても電話のベルに
よる誤動作の確率は極めて低いことが確認されて
いる。しかし本コードの場合このような利点はあ
るが第１図のコードに比べ時間要素が１つ増えて
おり第２図で示すような簡単な回路構成となりに
くい。又３つの時間要素がそれぞれかなり精度を
必要とするのも回路の構成を困難化している。そ
のため、従来はこのようなコードが誤動作を防ぐ
のに良いとは判つていながら回路が複雑となると
言うことで余り使われていなかつたのが現状であ
る。

発明の目的 本発明はこのような従来の問題を解決し簡単な
回路構成により効果の高い超音波の送信コードを
作りだすことができる超音波送信回路を提供する
ものである。

発明の構成 本発明の送信回路は従来より超音波の等間隔コ
ード発生においては実積のある無安定マルチ回路
に最少限の部品を付加するだけで等時間コードよ
り更にすぐれた前述の１つおき等間隔コードを作
り出すことができる超音波送信回路である。

実施例の説明 以下本発明の一実施例を第４図〜第６図にもと
づいて説明する。

第４図に示すのは回路図であり１は電源、２は
１チヤネル目送信スイツチ、３は２チヤネル目送
信スイツチ、４は発信安定用電解コンデンサ、５
〜１５までは無安定マルチ回路を構成する各部品
であり第２図で少し説明してあるのでここでの説
明は省略する。１６〜２１迄は本案に係る部品で
微分回路と増幅回路よりなる。２２はトランジス
タ２５のベースバイアス抵抗、２３〜３０迄は超
音波発生する発振回路であり、これについても第
２図で説明してあるので省略する。他に第２図と
異なるのは第２図のダイオード１１７がなくなつ
ているところであるが回路動作上省略されている
だけで大きな意味はない。次に本回路の動作説明
に入る前に第５図について説明する。第５図は第
４図に示したＰ点Ｑ点の２点の無安定マルチ回路
発振時の電位の時間的な変化を出したものであり
図では説明上トランジスタ９の方をトランジスタ
１４に比べオフ期間を短かくとつている。ところ
で無安定マルチ回路の発振波形は第５図のＰ，Ｑ
に見るように立下がりが急峻な割に立上りは極め
てゆるやかである。これは立下がりは回路の跳躍
動作でほとんど一瞬に変化するのに比べ立上がり
はトランジスタ９に関しては抵抗６とコンデンサ
７の又トランジスタ１４に関しては抵抗１３とコ
ンデンサ１２の時定数でもつて上昇してくるため
で、この立上がりを改善しようとするとコンデン
サが抵抗のどちらかを小さくして行く必要があ
る。しかしコンデンサについては無安定マルチ回
路の発振周期を決めているものでもあるため単独
で小さくする訳には行かない。又抵抗は各トラン
ジスタのコレクタ電流を制限しているものでもあ
り、余り小さくするとトランジスタのコレクタ電
流の許容値を越えることとなつたり、又発振回路
全体としては消費電流がむやみに増えることとな
り電池を電源とする送信回路にとつては、大きな
欠点となる。このように立上り波形を無安定マル
チ回路を構成する部品のみで改善することには限
度がある。更にコスト的にみて論外ではあるが、
他の部品を使つて波形の成形を行う場合でもその
成形回路が持つ入力特性により、全く立上り点よ
り波形をク形波化させるのは困難である。このよ
うに立上りに比べて立下がりは非常に明確であり
波形も急峻である。本案はこのような無安定マル
チ回路の特性を利用して極めて時間精度の高いパ
ルス状音波を出させるものである。まず第５図に
おいてt₁の時点でＰ点電位が立上つて来たと仮定
する。このことは第４図においてトランジスタ９
がオフとなつて来たことである。同時にトランジ
スタ１４のコレクタ電位Ｑは先程説明したように
跳躍動作により急速に立下がる。ところでトラン
ジスタ１４のコレクタは抵抗１７、コンデンサ１
９を通してトランジスタ２１のベースに接続され
ているため、このトランジスタのベースには急峻
な微分特性によるベース電流が供給される。それ
によりトランジスタ２１は一瞬の間導通となりキ
ヤリア波発生用トランジスタ２５にベース電流が
供給される。それに伴ない発振回路は極めて短い
期間発振を行い停止する。その状況を示したのが
第５図VS波形図である。つまりＰ，Ｑ各々の立
下がり時点よりt_fの期間だけ発振が行われすぐに
停止していることが判る。ところで無安定マルチ
回路はこのような動作をトランジスタ９及び１４
の交互のオン−オフにより繰返しているのでトラ
ンジスタ９の立下がりの時は抵抗１６、コンデン
サ１８によりトランジスタ２１にベース電流が供
給され同様にパルス状のキヤリア波の発振が生じ
る。これらの様子を示したのが第５図VS図の時
間t₂より初まるパルスである。このようにトラン
ジスタ９及び１４が立下がる毎に極めて短い時間
トランジスタ２１にベース電流が供給され、キヤ
リア波の発振が行われる。尚抵抗２０は、調整抵
抗５及び１５の関係でトランジスタ９及び１４の
コレクタ電位が電源電圧まで上がり切らないこと
があり、それによりトランジスタ２１が半導通状
態で停止するのを防止する目的のものである。と
ころで実際このような回路において電源電圧を
DC3V、抵抗１６，１７を33KΩ、コンデンサ１
８，１９をセラミツクコンデンサ22000PF、抵抗
２０を100KΩ、トランジスタ２１を2SC828（Ｒ）
とした時第２図においてセラミツクの送信用超音
波マイクロフオン１２６にかかる発振印加電圧波
形は第６図に示すものとなりそのパルス幅t_pは約
１ｍｓとなつた。

なお上記実施例の無安定マルチ回路はトランジ
スタにNPN型を使つたため立上りより立下がり
の方が急峻となつたが他の型のトランジスタ又は
変形された回路方式においては立下がりよい立上
がりの波形が急峻となることもあるための立下が
りにのみ限定することはない。要するに無安定マ
ルチ回路において発振波形の急峻な変化を示す方
を利用すれば極めて安定したパルス幅を得ること
が可能である。又、第４図において抵抗１６，１
７はなくても同じ効果が得られるがトランジスタ
２１に対するベース電流はある時間継続する必要
があるため、微分波ベース電流が抵抗１６，１７
がなくても作り得るのであれば微分回路を形成す
るコンデンサ、抵抗の内、抵抗は回路上で予めあ
る抵抗を利用しても良く改めて付加する必要のな
いことは言うまでもない。又第４図においてはス
イツチ２及び３を設け、第５図におけるt_g区間を
固定してt_h区間を変えて２種のコードを出すよう
にしているがこれはスイツチ３を除去し、スイツ
チ２で１種のコードを送るようにしても、又抵抗
１０，１１を更にふやして２種以上のコードを送
るようにしても本案の効果に変わるところはな
い。

発明の効果 このように本発明によれば自然界の超音波雑音
に極めて強い１つおき等間隔パルスを発生させる
精度の高い信頼性のある回路を安価な無安定マル
チ回路により構成させることができるなど効果が
大きい。

【図面の簡単な説明】

第１図は従来より良く使われている等間隔パル
スの波形図、第２図はパルスを発生させている従
来例の電気回路図、第３図は自然界の雑音に強い
と言われている１つおき等間隔パルスの波形図、
第４図は本発明の一実施例の１つおき等間隔パル
スを発生させる回路の電気回路図、第５図は第４
図のＰ，Ｑ各点及びパルス状超音波の発振タイミ
ングを示したタイムチヤート図、第６図はパルス
状超音波を実際の回路で測定した時の波形拡大図
である。 ５〜１５……無安定マルチ回路、１６〜２２…
…微分波発生回路、２３〜３０……超音波発振回
路、３０……超音波マイクロフオン。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. １ 超音波を発生する超音波マイクロフオンとそ
   のマイクロフオンを励振する発振回路と、この発
   振回路を周期的に停止及び発振状態とさせるため
   の制御回路とを有し、前記制御回路は無安定マル
   チ回路を有し、無安定マルチ回路の出力の立上り
   立下りのいずれか急峻な方により回路が動作する
   コンデンサ及び抵抗で構成される２つの微分回路
   を無安定マルチ回路の出力トランジスタにそれぞ
   れ接続し、無安定マルチ回路の交互の反転の度に
   前記２つの微分回路より交互に供給されるパルス
   状の電流により前記発振回路が発振状態となり超
   音波マイクロフオンよりパルス状の超音波が発生
   されるようにした超音波送信回路。