JPH0516757B2 - - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】

（技術分野） 本発明は超音波式積雪センサに関する。 （背景技術） 超音波を利用した積雪センサは、超音波を屋根
上の雪面に対して送波し、その反射波を受波し、
送波から受波までに要する時間から積雪高を測定
し、積雪高が所定値よりも大となつた時に検知動
作をするようになつている。 ところで、第９図は送波にかかる信号の波形を
示したものであり、ａは送波タイミングおよび送
波時間T_Sを定める信号、ｂは振動子に供給され
る信号、ｃは振動子の両端に現われる信号である
が、振動子には送波時間T_Sの信号供給の後も残
響によつて残響時間T_Zの間は徐々に減衰する振
動が持続することになる。 しかして、この種の超音波式積雪センサは送波
と受波に１個の振動子を兼用しているため、送波
時間T_Sおよび残響時間T_Zの間は反射波を受波す
ることができず、よつてセンサ部から所定の距離
内は不検知領域となる。 従来の積雪センサ（例えば特開昭56−115975号
公報）は上記の不検知領域については何ら考慮し
ておらず、積雪が多く不検知領域に達してしまつ
た場合には、本来もつとも積雪検知を行わなけれ
ばならないものであるのにかかわらず、積雪検出
信号が出ないという欠点があつた。なお、このよ
うな状態は積雪が融雪（通常、この種の積雪セン
サの積雪検出信号により融雪装置を動作させる。）
の能力より多い場合や、積雪が進んでから積雪セ
ンサの電源を投入した場合等に生じる。 （発明の目的） 本発明は上記の点に鑑み提案されたものであ
り、その目的とするところは、不検知領域に達す
るような積雪（センサ部が完全に雪に埋もれる場
合も含む。）があつても積雪を正確に検知するこ
とのできる超音波式積雪センサを提供することに
ある。 （発明の開示） 以下、実施例を示す図面に沿つて本発明を詳述
する。 第１図は本発明の超音波式積雪センサの一実施
例を示すブロツク構成図であり、第２図ないし第
６図はその動作を示すタイムチヤート、第７図は
家屋への取付状態を示す図である。 以下、実施例の説明に先立つて本発明の動作原
理について説明する。 第８図は各検知領域を示した図であり、１はセ
ンサ部、ROOFは屋根である。しかして、L_THは
積雪検知レベルであり、融雪装置等をオンさせた
い積雪レベル（積雪高）を示す。なお、この設定
はユーザがスイツチ等を操作することにより行わ
れる（例えば、３段階の設定値の中から選択す
る。）。 また、図に示す各領域〜は次の如くであ
る。 領域：屋根ROOF面から積雪検知レベルL_THま
での領域（長さはｘとする。） 領域：積雪検知レベルL_THから不検知領域の終
端までの領域（長さはＬとする。） 領域：センサ部１より下方の不検知領域（長さ
はｌとする。） 領域：センサ部１より上方の不検知領域 しかして、センサ部１は屋根ROOFに対して超
音波を送波し、その反射波を受波し、送波から受
波に至るまでの時間からどの領域からの反射であ
るかを検知するが、その状態により下表のような
モード分けが可能であることを見い出した。な
お、積雪センサの出力によりルーフヒータを動作
させる場合について示している。

〔モード〕

このモードは反射波が領域および領域の両
方ともない場合である。これは、例えば、領域
あるいは領域まで積雪があつて、反射波が完全
に振動子の送波時間内あるいは残響時間内に隠れ
ていることを示す。従つて、積雪が積雪検知レベ
ルL_TH以上であると判断し、ルーフヒータをオン
としてよい。 〔モード〕 このモードは反射波が領域にのみ存在する場
合である。これは、例えば、積雪がゼロで屋根
ROOFからの反射波が存在する場合、あるいは積
雪検知レベルL_TH以下の積雪がある場合である。
従つて、この状態では積雪が積雪検知レベルL_TH
以下であると判断し、ルーフヒータをオフとして
よい。 〔モード〕 このモードは領域に反射波が存在する場合で
ある。これは、設定した積雪検知レベルL_THを越
えて領域に積雪があるか、また、領域にまで
積雪があつて、その多重反射が領域に現われて
いる場合である。したがつて、積雪が積雪検知レ
ベルL_TH以上であると判断し、ルーフヒータをオ
ンとしてよい。 〔モード〕 このモードは領域および領域の両方に反射
波がある場合である。これは、設定した積雪検知
レベルL_THを越えて領域に積雪があり、その多
重反射が領域にも現われている場合である。し
たがつて、積雪が積雪検知レベルL_TH以上である
と判断し、ルーフヒータをオンとしてよい。 このようにモード分けを行い、各モードに応じ
て積雪検出信号を送出することにより、不検知領
域に達する積雪がある場合にも検知動作を行わせ
ることができる。 次に第１図に戻つて本発明の実施例について説
明する。 第１図において、１は超音波の送波および受波
を行うセンサ部、２は分電盤、３はセンサ部１お
よび分電盤２と接続されて積雪の検知および融雪
動作の制御を行う検知回路部である。なお、Ｈは
屋根ROOF上に配設されたルーフヒータ、ACは
商用電源である。 第７図は家屋への取付の例を示したものであ
り、４は屋根ROOF上の所定位置にセンサ部１を
取り付けるための支柱、５，７は配線コード、６
は検知回路ボツクスである。 第１図に戻り他の構成を説明すると、検知回路
部３内の送波周期設定回路１１、送波幅設定回路
１２、基準発振回路１３、送波回路１４を介して
センサ部１の送波回路１５に間欠的に発生する超
音波信号が与えられ、この送波回路１５の出力に
よりセンサ部１に設けられた振動子１６が駆動さ
れるようになつている。また、振動子１６は送受
兼用で用いられており、その両端に発生した信号
はセンサ部１内の受波ヘツドアンプ１７を介した
後、検知回路部３内の受波増幅回路１８，１９、
積分回路２０を介してアンドゲートAND₁，
AND₂の一方の入力端子に共通に与えられるよう
になつている。 一方、送波周期設定回路１１の出力には不検知
領域ゲート設定回路２１、積雪検知領域ゲート
設定回路２２、積雪検知領域ゲート設定回路２
４が順次接続され、アンドゲートAND₁の他方の
入力端子には積雪検知領域ゲート設定回路２４
の出力が与えられ、アンドゲートAND₂の他方の
入力端子には積雪検知領域ゲート設定回路２２
の出力が与えられるようになつている。なお、積
雪検知領域ゲート設定回路２２は複数の積雪検
知領域ゲート設定回路２２−１〜２２−ｎが並
列に設けられており、分電盤２内の積雪検知レベ
ル設定スイツチ２３の操作により積雪検知領域
ゲート設定回路２２−１〜２２−ｎのいずれか１
つが選択されるようになつている。 次いで、アンドゲートAND₁，AND₂の出力端
子はフリツプフロツプFF₁，FF₂の一方の入力端
子に夫々接続され、フリツプフロツプFF₁，FF₂
の他方の入力端子には送波周期設定回路１１の出
力が共通に与えられ、フリツプフロツプFF₁，
FF₂の出力は積雪検知判定回路２５に与えられる
ようになつている。 次いで、積雪検知判定回路２５の出力は出力回
路２６に送出され、この出力回路２６の出力は分
電盤２内のルーフヒータ制御部２７に与えられる
ようになつている。なお、ルーフヒータ制御部２
７は出力回路２６から積雪を示す信号（積雪検出
信号）を受けると商用電源ACをルーフヒータＨ
に供給する動作を行う。また、２８は検知回路部
３内の各部に直流電源を供給するための電源回路
である。 以下、第２図ないし第６図に示すタイムチヤー
トに従つて動作を説明する。なお、各信号は第１
図において同符号を付した点の波形を示してい
る。 先ず、第２図は送波のタイミングと不検知領域
ゲート設定回路２１、積雪検知領域ゲート設定
回路２２、積雪検知領域ゲート設定回路２４の
信号との関係を示したものである。すなわち、不
検知領域ゲート設定回路２１は送波周期設定回路
１１の出力の立上りからT₁なる幅の信号G₁を発
生し、積雪検知領域ゲート設定回路２２は不検
知領域ゲート設定回路２１の出力の立下りから
T₂₁〜T_2oなる幅の信号G₂₁〜G_2oを発生する。ま
た、積雪検知領域ゲート設定回路２４は積雪検
知領域ゲート設定回路２２の出力信号G₂₁〜
G_2oのうち選択されたものの立下がりからT₃₁〜
T_3oなる幅の信号G₃₁〜G_3oを発生する。なお、不
検知領域ゲート設定回路２１の出力信号G₁の幅
T₁は第８図における領域の距離ｌに対応し、
積雪検知領域ゲート設定回路２２の出力信号
G₂（G₂₁〜G_2o）の幅T₂（T₂₁〜T_2o）が領域の距
離Ｌに対応し、積雪検知領域ゲート設定回路２
４の出力信号G₃（G₃₁〜G_3o）の幅T₃（T₃₁〜T_3o）
が領域の距離ｘに対応する。 次に第３図ないし第６図は夫々前述のモード
〜における動作を示したものである。 しかして、送波周期設定回路１１では所定の送
波周期で信号S₁を送出し、送波幅設定回路１２で
は所定の送波幅T_Sとなる信号S₂に加工する。次
いで、基準発振回路１３は送波幅設定回路１２か
らハイレベルの信号が与えられている期間に周波
数ｆの信号（超音波信号）S₃を発生し、送波回路
１４，１５により所定のレベルに増幅して振動子
１６に与える。なお、送波回路１５の出力側の信
号S₅にはａの如き残響が生じると共に、反射があ
る場合には反射波ｂが現われる。 また、振動子１６の両端に現われる信号S₅は受
波ヘツドアンプ１７、受波増幅回路１８，１９を
介して所定のレベルに増幅され、信号R₃の如く
矩形状の包絡線を有する信号とされる。次いで、
この信号R₃は積分回路２０により信号R₄のよう
に高周波成分が除去され緩やかに立ち上がる信号
とされ、アンドゲートAND₁，AND₂の一方の入
力端子に印加される。なお、このように積分回路
２０を設けることによりノイズによる誤動作が防
止できる。 しかして、アンドゲートAND₁では積雪検知領
域ゲート設定回路２４の出力信号G₃がハイレ
ベルとなつている期間に積分回路２０の出力信号
R₄がハイレベルとなれば、論理積をとつた信号
がハイレベルとなり、領域から反射があること
を示す。また、アンドゲートAND₂では積雪検知
領域ゲート設定回路２２の出力信号G₂がハイ
レベルとなつている期間に積分回路２０の出力信
号R₄がハイレベルとなれば、論理積をとつた信
号がハイレベルとなり、領域から反射があるこ
とを示す。なお、これらの信号は短期間しか得ら
れないため、フリツプフロツプFF₁，FF₂により
保持し信号P₁₁，P₁₂として出力する。 次いで、積雪検知判定回路２５では前述の表に
ルーフヒータのオン・オフとして示した論理演算
を行い、積雪検出信号を送出する。これにより出
力回路２６を介して分電盤２のルーフヒータ制御
部２７が動作し、ルーフヒータＨに商用電源AC
より電力を供給して融雪動作を行わせる。 （発明の効果） 以上のように本発明にあつては、本発明は上記
の目的を達成するため、超音波を利用して積雪高
を測定し、積雪高が所定の値を越えた際に検知動
作せしめてなる超音波式積雪センサにおいて、超
音波の送受を行うセンサ部と屋根面との間を、屋
根面から融雪装置等をオンさせたい積雪検知レベ
ルまでの領域と、この積雪検知レベルから不検
知領域の終端までの領域と、この不検知領域の
終端からセンサ部までの領域に分け、各領域か
らの反射波の有無の状態を多重反射を含めて判断
し、不検知領域に達する積雪の検知を可能とした
ので、 (イ) ルーフヒータの融雪能力よりも降雪量が多く
なり、超音波式積雪センサの不検知領域以上に
積雪が達した場合であつても積雪の有無を確実
に検知でき、ルーフヒータを動作させることが
できる。 (ロ) ユーザが超音波式積雪センサあるいはルーフ
ヒータの電源をオフして旅行等に出かけ、その
間に大雪等になり、帰宅してから超音波式積雪
センサあるいはルーフヒータの電源をオンして
も確実に動作させることができる。 (ハ) センサ部が雪に完全に埋もれてしまつても積
雪の検知が可能であるため、センサ部を取り付
ける支柱を高くする必要がない。 等の効果がある。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の超音波式積雪センサの一実施
例を示すブロツク構成図、第２図ないし第６図は
その動作を示すタイムチヤート、第７図は家屋へ
の取付状態を示す図、第８図は検知領域の説明
図、第９図は振動子の送波および残響の説明図で
ある。 １……センサ部、２……分電盤、３……検知回
路部、４……支柱、５，７……配線コード、６…
…検知回路ボツクス、Ｈ……ルーフヒータ。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １ 超音波を利用して積雪高を測定し、積雪高が
   所定の値を越えた際に検知動作せしめてなる超音
   波式積雪センサにおいて、超音波の送受を行うセ
   ンサ部と屋根面との間を、屋根面から融雪装置等
   をオンさせたい積雪検知レベルまでの領域と、
   この積雪検知レベルから不検知領域の終端までの
   領域と、この不検知領域の終端からセンサ部ま
   での領域に分け、各領域からの反射波の有無の
   状態を多重反射を含めて判断し、不検知領域に達
   する積雪の検知を可能としたことを特徴とする超
   音波式積雪センサ。 ２ 前記領域と前記領域の２つの領域からの
   反射波の有無を論理演算して積雪検知レベル以上
   の積雪を検知してなる特許請求の範囲第１項記載
   の超音波式積雪センサ。