JPH0342390Y2 - - Google Patents

Description

【考案の詳細な説明】 ＜産業上の利用分野＞ 本考案は、例えば安全装置等に適用される光電
式の障害物検出装置等に好適なフエールセーフな
受信回路に関する。

＜従来の技術＞ 例えば、踏切等において障害物の有無を遠隔検
出するのに、光等の空間伝播媒体を用いた障害物
検出装置が使用される。この障害物検出装置で
は、被検出領域を挾んど送信部と受信部とを配設
し、送信部から発せられた光等の空間伝播信号が
被検出領域を横切つて受信部に到達するようにす
る。被検出領域になんらかの障害物が侵入する
と、この障害物によつて上記空間伝播信号の伝播
経路が遮断されて受信部に到達しなくなる。従つ
て、送信部から空間伝播信号を送り続けると共
に、受信部の受信出力を監視することにより、例
えば踏切等における障害物の遠隔検出が可能にな
る。更に、その受信部の出力をリレー等の駆動装
置に与えることにより、例えば踏切に自動車等の
障害物が存在するときは列車を止める、といつた
ような安全対策を講じることができるようにな
る。

＜考案が解決しようとする問題点＞ しかしながら、上述したごとき障害物検出装置
を、例えば踏切等に利用するには、次のような問
題点を克服しなければならない。

即ち、踏切等のように高度の安全性が要求され
るところで使用される障害物検出装置において
は、その動作の信頼性が極めて高いことは勿論で
あるが、更に、仮に故障が生じても、その故障に
よつてもたらされる結果が常に安全な方向へ誘導
されるようないわゆるフエールセーフ機能が備わ
つていなければならない。

そして、従来からこの種の装置、特にその受信
部側の受信回路に関して確実なフエールセーフ性
を有するものが要求されている。

本考案は、従来の実情に鑑み、確実なフエール
セーフ機能を備え、これにより、例えは非常に高
い信頼性を備えた障害物検出装置を可能にした受
信回路を提供することを目的とする。

＜問題点を解決するための手段＞ 本考案は、上述した問題点を解決する手段とし
て、間欠的に送信されるパルス状の空間伝播信号
を受信するセンサと、このセンサの出力を増幅す
る増幅回路と、この増幅回路の出力を時間積分す
る積分回路と、この積分回路の出力が所定のレベ
ル以上の時検出出力を発するシユミツト回路とを
備え、かつ上記積分回路を４端子コンデンサによ
る充・放電回路によつて構成して所定の充・放電
時定数を与えるようにすると共に、そのコンデン
サの充電経路にダイオードを順方向に直列に挿入
する構成とした。

＜作 用＞ 上記手段により、先ず、積分回路の充電時の時
定数を選ぶことによつて、高周波のノイズを除去
することができると共に、その放電時の時定数を
選ぶことによつて、前述のノイズのフイルタリン
グにより縮小した検出された信号のパルス幅を所
定の幅に延長することができ、これにより、信号
検出時のリレー等の駆動装置を動作されるに十分
な検出出力エネルギーを確保するようにしてい
る。

また、例えは上記ダイオードが断線或いは短絡
すると、そのいずれの場合も上記検出出力が安全
な方向、即ちこの場合は検出出力が零又は小さく
なり、障害物検出状態に対応する出力となる。

＜実施例＞ 以下、本考案の好適な実施例を図面に基づいて
説明する。尚、図において同一符号は同一あるい
は相当部分を示す。

第１図は本考案による受信回路が適用された障
害物検出装置の構成を示す。

同図に示す障害物検出装置は光電式のものであ
つて、空間伝播信号媒体として光を使用する。こ
の障害物検出装置と送信部１と受信部２とからな
る。

送信部１は、パルス信号発生器１１、駆動回路
１２、及び投光器１３によつて構成され、一定間
隔毎に所定幅の光パルスを生じる出力Vxを受信
部２の方向へ送信する。送信部１と受信部２は、
障害物４が侵入するかもしれない被検出領域を挾
んで互いに対向するように配設される。

受信部２は、その主要部が本考案による受信回
路によつて構成されている。

この受信部２は、送信部１から間欠的に送信さ
れるパルス状の光信号を感知するセンサ部２１
と、このセンサ部２１の出力を増幅する、例えば
演算増幅器を用いた増幅回路２２と、この増幅回
路２２の出力Vpを時間積分する積分回路２３と、
この積分回路２３の出力Viのレベル検定を行う
シユミツト回路２４とで構成される受信回路と、
このシユミツト回路２４の検出出力Vsのレベル
を時間で平均化する平滑回路２５とを備える。そ
して、この平滑回路２５の出力Voによつて、例
えばリレー等の駆動装置３を駆動するようになつ
ている。尚、Vccは動作用の電源を示す。

ここで、上記積分回路２３は、４端子コンデン
サＣ１により充・放電回路によつて構成される。
このコンデンサＣ１の充電経路には、ダイオード
Ｄ１が順方向に直列に挿入されている。この場
合、充電時の時定数は、上記ダイオードＤ１に直
列に挿入された抵抗Rpによつて、放電時の時定
数は上記シユミツト回路２４の入力抵抗Ri（図中
破線で代表させている）によつて、夫々に設定さ
れる。

尚、抵抗Ｒ１は洩れ抵抗であり、上記シユミツ
ト回路２４の入力抵抗Riに対してＲ１＞Riの関
係にある。

シユミツト回路２４はレベル弁別回路として使
用され、その入力レベルが所定のしきい値Vth以
上になつたときだけ、その出力が能動化して高レ
ベルをとるようになつている。このシユミツト回
路２４は、トランジスタＱ１，Ｑ２及び抵抗Ｒ
２，Ｒ３，Ｒ４，Ｒ５，Ｒ６等によつて構成され
る。このシユミツト回路２４の検出出力Vsは、
結合コンデンサＣ３を介して平滑回路２５へ送ら
れる。

平滑回路２５は、上記シユミツト回路２４の検
出出力VsをダイオードＤ２，Ｄ３で直流化した
後、コンデンサＣ２で平滑する。これにより、上
記シユミツト回路２４の検出出力Vsの能動状態
持続時間に応じた直流出力Voが得られる。そし
て、この直流出力Voにより、例えばリレー等の
駆動装置３を駆動する。ここで使用されるコンデ
ンサＣ２にも、上述した４端子型のものが使用さ
れる。

第２図は、第１図に示した装置の各部における
動作波形の一例を互いに時間対応させて示す。

第１図及び第２図において、送信部１と受信部
２との間に障害物４が介在していない場合には、
送信部１から所定時間幅の光パルスを生じる手力
Vxが送信される毎に、センサ部２１がこれを受
信し、増幅回路２２からその増幅出力Vpが出力
される。この増幅回路２２の出力Vpが立ち上が
ると、積分回路２３の出力Viのレベルが時間と
共に一定の率で徐々に上昇する。この後、増幅回
路２２の出力Vpが立ち上がると積分回路２３の
出力Viが一定の率で徐々に減少するようになる。

ここで、積分回路２の出力Viレベルは、増幅
回路２２の出力Vpが立ち上がつてから一定の遅
延時間τ₀を経過したのちに、シユミツト回路２４
の入力しきい値Vthを超える。そして、この時点
で初めてシユミツト回路２４の出力Vsが能動化
して高レベルに立ち上がる。このとき、その立ち
上がり遅延時間τ₀は、抵抗Rpによつて設定され
る充電定数に依存する。従つて、その抵抗Rpの
値を適当に選ぶことにより、所定時間幅即ちτ₀に
満たないパルス幅のノイズVnを選択的に除去す
ることができる。

積分回路２３の出力Viレベルが上記しきい値
Vthを超えると、増幅回路２２の出力Vpは若干
の残り時間τ₁を経た後、高レベルから低レベルに
立ち下がる。この際、積分回路２３の出力Viリ
ベルは、一定の率で徐々に下降する。そして、そ
の出力レベルViが所定のしきい値Vthより低くな
るまで、シユミツト回路２４の検出出力Vpの能
動状態即ち高レベル状態が持続される。このと
き、増幅回路２２の出力Vpが立ち下がつてシユ
ミツト回路２４の検出出力Vsが立ち下がるまで
の立ち下がり遅延時間τ_Zは、シユミツト回路２４
の入力抵抗Riによつて定められる放電時定数に
依存する。従つて、その入力抵抗Riを適当に設
計することにより、シユミツト回路２４の出力
Viのパルス幅を、一定時間即ち上記立ち下がり
遅延時間τ₂以上に引き延ばすことができるように
なる。これにより、高周波のノイズに対するフイ
ルタリングのためにτ₁に縮小されたパルス幅をｗ
（τ₁＋τ₂）に延長できる。

この結果、平滑回路２５の出力Voは、送信部
１からの出力Vxの非検出時（障害物有り）には
殆どゼロレベルに近い状態になる一方、検出時
（障害物無し）には上記立ち下がり遅延時間τ₂に
よるパルス幅の引き延ばしによつて、常に飽和レ
ベルに近い高レベルが確実に得られるようにな
る。この場合、送信部１と受信部２との間に障害
物４がない場合は、シユミツト回路２４の出力
Vsが所定以上のパルス幅をもち、平滑回路２５
の出力Voは高レベル状態をとり、障害物４があ
る場合は低レベル状態をとる。

以上のように、積分回路２３の充電時の時定数
を選ぶことによつて、所定の幅に満たないパルス
性のノイズVnを除去することができると共に、
その放電時の時定数を選ぶことによつて、検出さ
れた信号のパルス幅を所定の長さ以上に引き延ば
すことができる。これにより、リレー等を動作さ
せるに十分な出力エネルギを確保することができ
る。

尚、除去されるノイズVnには、受信信号に含
まれるノイズの他に、増幅回路２２の異常発振等
によるノイズも含まれる。

また、上述した回路において、仮に積分回路２
３の充電側に挿入されたダイオードＤ１に短絡不
良が生じた場合には、シユミツト回路２４の入力
抵抗Riの他に充電側の抵抗RpもコンデンサＣ１
の放電経路となつて、放電時定数が大幅に低下す
る。これにより、上記立ち下がり遅延時間τ₂が短
絡されてシユミツト回路２４の出力パルス幅が小
さくなり、平滑回路２５の出力Voのレベルが大
幅に低下する。つまり、出力Voが障害物４を検
出したのと同じ状態となるようなフエールセーフ
が行われる。

反対に、上記ダイオードＤ１に断線不良が生じ
た場合には、コンデンサＣ１が充電されないの
で、積分回路２３の出力Viレベルがシユミツト
回路２４の入力しきい値Vthを超えることができ
なくなる。従つて、この場合も、出力Voが障害
物検出状態になるようなフエールセーフが行われ
る。

さらに、積分回路２３のコンデンサＣ１及び平
滑回路２５のコンデンサＣ２に夫々４端子型のも
のを使用したことにより、そのコンデンサＣ１，
Ｃ２に短絡故障は勿論、断線故障が生じたとき
も、出力Voが障害物検出状態となるようなフエ
ールセーフが行われる。

第３図は、本考案の別の実施例の要部を示す。

上述した実施例では、増幅回路２２の出力Vp
を積分回路２３に直接与えていたが、第３図に部
分的に示すように、波形成形回路２６を介して与
えるようにしてもよい。波形成形回路２６は、ト
ランジスタＱ３と抵抗Ｒ７及びコンデンサＣ４に
よつて簡単に構成できる。第４図は、上記波形成
形回路２６の動作例を示す。同図において、Vp
は増幅回路２２の出力を、Vp′はその出力Vpを
波形成形した出力を夫々示す。このように波形成
形を行うことにより、増幅回路２２の出力Vpの
レベル変動等が抑えられるようになり、これによ
つて、前述した検出動作を一層確実にすることが
できる。

以上、本考案の実施例の一部を示したが、本考
案は上記実施例に限定されるものではなく、例え
ば空間伝播信号として音波等を使用する構成であ
つてもよい。

＜考案の効果＞ 以上のように、本考案により受信回路では、空
間伝播信号を感知するセンサ部と、このセンサ部
の出力を増幅する増幅回路と、この増幅回路の出
力を時間積分する積分回路と、この積分回路の出
力をレベル検出するシユミツト回路とを備え、上
記積分回路を４端子コンデンサにより充・放電回
路によつて構成して高周波雑音のフイルタリング
とパルス幅増幅を行い、さらにそのコンデンサの
充電経路にダイオードを順方向に直列に挿入する
ようにしたことにより、誤動作の恐れが少ないと
共に、故障時に安全側に確実に動作するフエール
セーフ機能を備え、これにより、例えば非常に高
い信頼性を備えた障害物検出装置等を構築するこ
とができる、という効果が得られる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本考案による受信回路の１実施例を用
いた障害物検出装置の構成例を示す回路図、第２
図は第１図に示した回路の動作例を示す波形チヤ
ート、第３図は本考案により受信回路の別の実施
例を部分的に示す回路図、第４図は第３図に示し
た部分の動作例を示す波形チヤートである。 １……送信部、２……受信部、３……駆動装
置、２１……センサ部、２２……増幅回路、２３
……積分回路、２４……シユミツト回路、Rp…
…充電時定数を定める抵抗、Ri……放電時定数
を定める抵抗、Ｄ１……ダイオード。

Claims (1)

【実用新案登録請求の範囲】
1. 間欠的に送信されるパルス状の空間伝播信号を
   感知して一定レベル以上の検出出力を発する受信
   回路において、前記空間伝播信号を感知するセン
   サ部と、該センサ部の出力を増幅する増幅回路
   と、該増幅回路の出力を時間積分する積分回路
   と、該積分回路の出力レベルが所定値以上のとき
   検出出力を発するシユミツト回路とを備え、前記
   積分回路を４端子コンデンサを用いた放電回路に
   よつて構成して所定の充・放電時定数を設定する
   と共に、前記積分回路の４端子コンデンサの充電
   経路にダイオードを順方向に直列に挿入したこと
   を特徴とする受信回路。