JPH02196984A - 超音波スイッチのホーン - 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〕 この発明は、自動扉等の人体検知用の超音波スイッチの
ホーンに関するものである。

〔従来の技術〕

自動扉の人体検知用の反射式超音波スイッチにおいて、
従来はそのセンサの取付位置を天井にしていたが、近年
は扉の直前にシャッタを設ける等の理由より無目部にセ
ンサを取付けることが主流になっている。

〔発明が解決しようとする課題〕

第２６図に示すように、反射式の超音波スイッチ１０１
のセンサ１０２を扉１０３の上方の無目部１０４に取付
けた場合、超音波センサ１０２は他のセンサに比べて検
知の反応が鈍いので、広い検知エリア１０５が必要であ
る。しかし、検知エリア１０５をあまり広くすると、扉
１０３の格子等の凹凸部１０３ａで超音波が反射し、誤
動作するという問題点がある。

すなわち、扉１０３に向かって来た人体１０６が検知エ
リア１０５に入って超音波スイッチ１０１が動作し、扉
１０３が開くことになるが、実際には誤動作防止のため
に、人体１０６が検知エリア１０５内に入っても、１回
の反射波では人体１０６を捕らえたと判断しないように
しである。そのため、実際は検知エリア１０５の最大距
離Ｘの位置では扉１０３が開き始めず、かなり扉１０３
に近づいてから扉１０３が開き始める。そのため、最大
路＃Ｘを短くすると人間１０６は扉１０３が開く前に扉
１０３に衝突することになる。これを避けるためには最
大路Ｎｘを十分に大きくとる必要がある。

しかし、最大路＃Ｘを大きくとると、鰯音波センサ１０
２の角度を大きく振っても、検知エリア１０５が扉１０
３の凹凸部１０３ａに掛かり、誤動作が生じる。

この発明の目的は、人体の検知が早く行え、かつ扉の凹
凸部等からの反射波による誤動作を防止できる検知エリ
アが得られる超音波スイッチのホーンを提供することで
ある。

〔課題を解決するための手段〕

この発明の超音波スイッチのホーンは、対向する一方の
内面部分を凸曲面部に、他方の内面部分を凹曲面部にし
たものである。

〔作用〕

この発明の構成よると、検知エリアの広がりは非対称で
あり、ホーン内面の凸曲面部側に広く、凹曲面部側に狭
くなる。そのため、扉の上方に設置する場合に、検知エ
リアの広がりの狭い方を扉側に向けることにより、扉の
前方に広く延び、扉の表面には掛からない検知エリアを
得ることができる。

〔実施例〕 この発明の一実施例を第１図ないし第５図に基づいて説
明する。

第１図はホーンの縦断正面図、第２図は縦断側面図であ
る。ホーンｌは、基端に嵌合筒部１ｃを設け、マイクロ
フォンからなる超音波の送受波器２を嵌合しである。ホ
ーン１は、両側方に漸次法がる正面形状を有し、対向す
る側壁部の一方の内面部分を凸曲面部１ａに、他方の内
面部分を凹曲面部１ｂに形成しである。凸曲面部１ａと
凹曲面部１ｂとの開口側端部位置は、送受波器２の中心
線ｌに対して互いに対称位置である。第２図に示すよう
に、ホーンｌの前後の内面部分１ｄ、ｌｅは略平行面と
しである。ホーンｌの開口縁Ｉｆの形状は、第３図（Ｂ
）に示すように前後部分を偏平にした長円状に形成しで
ある。

第４図は超音波スイッチの全体の外観図である。

ホーンｌは、アンプ収納部３の前面に取付け、アンプ収
納部３は両側に設けた一対のブラケット５に支軸６回り
で上下回動自在に取付けである。ブラケット５は制御回
路収納部４に突設してあり、制御回路収納部４に、造営
材への固定ねじ７を挿通する取付孔８を設けである。制
御回路収納部４は、第５図に示すようにドア９の上の無
目部ｌＯに設置する。

この構成によると、第１図に示すように、検知エリア１
１はホーンｌの凸曲面部ｌｅ側に広がり、凹曲面部ｌｂ
側にはあまり広がらない形状となる。

１１ａは検知エリア１１の広がり側の境界部、ｌｌｂは
非広がり側の境界部である。検知エリア１１の側面形状
は、第２図に示すように前後に対称に広がる形状となる
。

このように、検知エリア１１の正面形状が送受波器２の
中心に対して左右に非対称であるため、第５図に示すよ
うに、検知エリア１１の非広がり側を扉９側に向けるこ
とができる。これにより、検知エリア１１が扉９の前方
に遠く延び、扉９の格子等の凹凸部９ａには掛からない
範囲となる。

そのため、人体１２の検知が早く、がっ扉９の凹凸部９
．！からの反射による誤検知がなくて、安定した検知動
作を得られる。

第６図ないし第８図は第２の実施例を示す、この例は、
中心線ｉに対する凸曲面部１ａと凹曲面部１ｂとの傾き
角度が互いに異なり、開口縁ｉｆの中心線ｉから両端ま
での距＠ｗｌ、ｗ、が互いに異なっている。偏心比すな
わち距Ｍｗ１．ｗ。

の比は自由に設定できる。その他の構成は第１の実施例
と同様である。この場合の検知エリア１Ｆは第７図およ
び第８回のようになる。このように、凸曲面部１ａと凹
曲面部１ｂの偏心比を変化させることにより、検知エリ
ア１１′の偏心程度を変えることができ、設置状況への
対処が行い易くなる。

第９図ないし第１１図の例は、開口縁の距離Ｗ３゜ｗ４
を互いに異ならせ、その和である長手方向幅Ｗと短手方
向幅２との比を、第６図の例と異ならせたものである。

また、ホーンｌの側面形状も、第１１図に示すように口
部が広がる形状としである。この場合の検知エリア１１
’は、第１０図および第１１図に示すようになる。この
ように、ホーン１の開口形状や偏心比（ｗ、、ｗ、の比
）を適宜組み合わせることにより、より一層様々な検知
エリアが形成でき、設Ｗ１杖況への対処が行い易くなる
。

これら第１〜第３の実施例のホーン１を準備することに
より、種々の検知エリアを自由に選ぶことができる。

第１２図および第１３図は第４の実施例を示す。

この例は、嵌合部１ｃ’の長さを長くし、送受波器２の
前面と嵌合部１ｃ’の前端との間に離間距離りを得られ
るようにしたものである。

この距＃ｈと、嵌合部１ｃ’の直径φとを種々変えるこ
とにより、雰囲気温度が変化しても、偏った検知エリア
を安定して得ることが・できる。

第１４図および第１５図は第５の実施例を示す。

この例は、ホーンｌの先端に延出部１ｇを設けたもので
ある。このように延出部１ｇを出すことにより、雰囲気
温度が変化しても、偏り形状の検知エリアが安定して得
られる。

第１６図はこの実施例のホーン１を用いた超音波スイッ
チの電気回路図であり、第１７図のタイムチャートと共
に説明する。送受波器２に印加する送波信号（第１７図
（Ａ））は、光波回路２５で発生させた高周波信号をド
ライバ２６で増幅して得られる。第１単安定回路２２は
送波信号の休止期間を設定し、第２単安定回路２４は印
加期間を設定する。第１積分回路２１は電源投入と同時
に積分し、あるレベルになると第１単安定回路２２を駆
動する。スイッチング回路２３は第１積分回路２１の放
電用である。

送受波器２の受渡信号は、増幅回路２８で増幅した後（
第１７図（Ｂ））、検波回路２９で包路線検波される。

増幅した受渡信号には人体の受渡信号部ａと、床の受渡
信号部すとがある。検波回路２９の出力（第１７図（Ｃ
））は、レベル検出回路３０で所定の検出レベルＬ＋に
達しているか否かを判別され、検出レベル上１以上のと
きの出力（第１７図（Ｅ））が第２積分回路３１に入力
される。第２積分回路３１は、検出レベルに達した入力
信号の時間的な幅が所定の時間幅にあるか否かを所定の
レベルＬｔ　　（第１７図（Ｆ））で判別する。つまり
、この時間が所定時間幅よりも短いと、検知物体の反射
波ではなくノイズであると判断される。また、第２積分
回路３１により、ゲート２７からゲート信号（第１７図
（Ｄ））が印加され、入力波が所定の時間内にあるか否
かの判定も行われる。ゲート２７は、第１単安定回路２
２の信号を受けて一定時間後にゲート信号（第１７図（
Ｄ））を出し、その信号を第２積分回路３１に送るいわ
ゆる検出の距離を決定する時間ゲートである。フリップ
フロップ３２は、第２積分回路３１において所定の時間
幅がありゲート時間内にあると判断される入力波がある
とき、その信号を記憶する（第１７図（Ｇ））、この記
憶は、第２単安定回路２４によりリセットされ、反射波
がなくなると記憶されなくなる。第３積分回路３５はフ
リップフロップ３２の出力を積分する。この積分出力（
第１７図（Ｈ））は、２回連続して反射波がゲート時間
内にあればスイッチングレベルＬ。

に達するように設定しである。スイッチングレベルＬ３
に達した出力があると、第２スイッチング回路３３はリ
レー３４をオンさせる。リレー３４は、扉駆動用モータ
の電源オンオフを行うものである。

第１８図ないし第２１図は、前記ホーン１を用いた超音
波スイッチの他の例を示す、この例は、ホーンｌを取付
けたアンプ収納部３と、これを回転自在に支持するブラ
ケット５′とで検知ホーンブロック６０を構成し、検知
ホーンブロック６０を制御回路収納部４に固定ねじ４０
で着脱自在に取付けたものである。アンプ収納部３と制
御回路収納部４とはコード４１．４２およびコネクタ４
３゜４４で接続する。制御回路収納部４には増設コネク
タ４５をコード４６を介して設けである。第２１図は制
御回路の回路図である。コネクタ４４および増設用コネ
クタ４５の出力端子にはドライバ２６の出力を接続し、
入力端子には増幅回路２８の入力を接続しである。５０
は検知ホーンブロック６０のアンプ収納部３内の増幅回
路であり、送受波器２と増幅回路２８との間に接続され
る。６０′は増設用の検知ホーンブロックであり、検知
ホーンブロック６０と同様な構成である。

二の構成の場合、送受波器２を備えた検知ホーンブロッ
ク６０が制御回路収納部４に対して巷説自在であり、か
つコネクタ４２，４３、および増設用のコネクタ４５を
設けているので、検知エリアの変更が容易に行える。

例えば、第２０図に示すように、扉９の上の無目部１０
に制御回路収納部４を設置し、扉９の前後に検知ホーン
ブロック６０を設けて図のような検知エリア１１を形成
していた場合に、検知ホーンブロック６０′を天井６１
に増設し、破線で示すような検知エリア６３を設けるこ
とができる。

これにより、もっと手前側から人体１２の検知が行える
。増設の検知ホーンブロック６０′は、コード６２で制
御回路収納部４に接続する。この場合に、第１９図に示
す中継ぎハーネス４８をコード６２として用いることが
できる。扉９の前面に検知エリアｌｌが不要である場合
は、無目部ｌＯの制御回路収納部４から片方の検知ホー
ンブロック６０のみを取外し、天井６１に設置し直して
も良い。

第２２図ないし第２５図は、このホーンｌを用いた超音
波スイッチのさらに他の例を示す、この例は、空気断層
による誤動作防止を図ったものである。概略を説明する
と、扉９の上方の無目部ｌＯにおいて、室内側超音波ス
イッチ７０と室外側超音波スイッチ７０’とを設け、室
内側超音波スイッチ７０の人体検知の後一定時間だけ室
外側超音波スイッチ７０′の検知能力を低下させるよう
にしである。

第２５図はその回路図を示す、室内側超音波スイッチ７
０の人体検知時のリレー３４の出力でタイマ７２を動作
させ、室外側超音波スイッチ７０′の増幅回路２８′の
ゲインを低下させる信号をタイマ７２の設定時間だけス
イッチング回路７８から与えるようにしである。室内側
超音波スイッチ７０の電気回路は、第１６図の例と同様
である。

室外側超音波スイッチ７０′は、室内側超音波スイッチ
７０の発振回路２５から送受波器２′のドライバ入力を
得ている。室外側超音波スイッチ７０’のその他の電気
回路構成は室内側超音波スイッチ７０と同様であり、対
応部分は同一符号にダッシェを付しである。

室内側超音波スイッチ７０と室外側超音波スイッチ７０
′とは親子機としである。室内側超音波スイッチ７０は
親機となるものであり、子機となる室外側超音波スイッ
チ７０’への接続用のコネクタ７９（第２３図）を設け
である。

この例の動作を説明する前に、超音波による人体検知の
問題点を説明する。エアコンや冷蔵機器の設置により、
扉の両側で空気の温度差が大きく生じることがある。寒
冷地では室内が暖房で温かく、室外が冷えている場合が
多い、こりような場合、つぎの誤動作の問題が生じる。

第２２図に示すように、室内側超音波スイッチ７０と室
外側超音波スイッチ７０″とを無目部ｌＯに設けて人体
を検知し、扉９を開く場合、−旦人体を検知し、扉９が
開いて人が検知エリア１１から去った後、温風８０（第
２４図）と冷風８１との間に空気断層８２が生じる。こ
の空気断層８２で超音波が反射し、動作レベルを若干越
える。そのため、扉９の開き時間が不必要に長くなる。

すなわち、温風８０と冷風８１とが混合して温度差が小
さくなり、空気断層８２の反射が動作レベル以下になる
まで扉９は開いたままとなる。なお、室外が冷たく室内
が温かい場合は、室外における超音波の反射が大きく、
室外側の超音波スイッチ７０′で誤動作を生じることが
多い。

しかし、第２５図の構成によると、室内側超音波スイッ
チ７０が人体を検知した時に、室外側超音波スイッチ７
０′はタイマ７２の設定時間だけ増幅回路２８′のゲイ
ンが低下し、検知エリアが狭くなる。第２２図において
、ｌｌＯは狭まった検知エリアを示す、そのため、第２
４図の空気断層８２による反射を検知せず、誤動作がな
くなる。

すなわち、確実に扉９が閉じる。空気断層８２により前
記のように超音波が反射して動作レベルを越える場合は
、若干程度越えるだけであり、動作レベルを大きく越え
ることは真冬でも橿まれである。そのため、増幅回路２
８′のゲインを極度に低下させる必要はなく、人体の検
知の妨げとはならない、また、この例では室外側超音波
スイッチ７０′の送受波器２′の送波タイミングを親機
である室内側超音波スイッチ７０から得るようにしてい
るが、そのため親機と子機との送波タイミングのずれに
よる干渉の問題がない。

なお、この例では室外側の検知レベルを低下させるよう
にしたが、設置環境によっては室内側の検知レベルを低
下させるようにしても良い、また、この例では増幅機２
８′のゲインの低下により検知レベルを低下させたが、
送波の出力を低下させて検知レベルを低下させるように
しても良い。

ｆ発明の効果〕 この発明の超音波スイッチのホーンは、対向する一方の
内面部分を凸曲面部に、他方の内面部分を凹曲面部にし
たので、ホーン内面の凸曲面部側に広く、凹曲面部側に
狭い検知エリアが得られる。

そのため、扉の上方に設置した場合に、人体の検知が早
く、かつ扉の格子等の凹凸面からの反射による誤動作の
ない安定した動作が得られるという効果がある。

【図面の簡単な説明】

第１図はこの発明の一実施例のホーンと検知エリアとを
示す縦断正面図、第２図はその縦断側面図、第３図（Ａ
）は同じくそのホーンの拡大縦断正面図、第３図（Ｂ）
は同じくそのホーンの下面図、第４図は同じくそのホー
ンを使用した超音波スイッチの外観斜視図、第５図は同
じくその動作説明図、第６図は第２の実施例のホーンの
縦断正面図、第７図はその検知エリアを示す縦断正面図
、第８図は同じくその検知エリアを示す縦断側面図、第
９図（Ａ）は第３の実施例の縦断正面図、第９図（Ｂ）
はその下面図、第１０図は同じくその検知エリアを示す
縦断正面図、第１１図は同じくその検知エリアを示す縦
断側面図、第１２図は第４の実施例の縦断正面図、第１
３図はその縦断側面図、第１４図は第５の実施例の縦断
正面図、第１５図はその斜視図、第１６図はこの実施例
のホーンを使用した超音波スイッチの電気回路例のブロ
ック図、第１７図はその波形図、第１８図は同じくその
ホーンを使用した超音波スイッチの他の例の斜視図、第
１９図はその分解斜視図、第２０図はこのホーンのさら
に他の使用例の説明図、第２１図はその電気回路のブロ
ック図、第２２図はこのホーンのさらに他の使用例の説
明図、第２３図はその室内側超音波スイッチの斜視図、
第２４図はその動作説明図、第２５図は同じくその電気
回路のブロック図、第２６図は従来例の説明図である。 １・・・ホーン、ｌａ・・・凸曲面部、ｌｂ・・・凹曲
面部、２・・・送受波器、１１・・・検知エリア、３・
・・アンプ収納部、４・・・制御回路収納部、９・・・
扉、１２・・・人体第１図 箪２図 第３図 第 図 第 図 第 図 第 図 第２６図 第 図 第 図 第１０ 図 第 図 ’、’Ｓ　１４ 閏 Ｃ，’ｆ　１５ 図 第 （Ｄ）ゲート回路出力 第 １７図 ＝１↑ 第 図 第２３の 第２２図 第２４ 図

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 対向する一方の内面部分を凸曲面部に、他方の内面部分
   を凹曲面部に各々形成した超音波スイッチのホーン。