JPH0644040B2 - 超音波式防犯装置 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 ［技術分野］ 本発明は超音波式防犯装置、さらに詳しくは、超音波を
発射してはその反射波を検出して車両内への侵入者の存
否を検出する超音波スイッチを備えた超音波式防犯装置
に関するものである。

［背景技術］ 一般にこの種の超音波式防犯装置においては、常に同じ
感度で車両内に設定された検知エリア内への侵入者の存
否を検出しているものであって、感度を高く設定する
と、検知エリア外で生じた振動などに対しても感応して
誤報を生じ、また逆に感度を低く設定すると実際の侵入
者に対して警報が出力されないことがあるという問題が
ある。

［発明の目的］ 本発明は上述の点に鑑みて為されたものであって、その
主な目的とするところは、検知エリア内に侵入者があっ
たときにのみ超音波スイッチを高い感度で作動させるこ
とにより、誤報を生じることなく、確実に侵入者を検出
できるようにした超音波式防犯装置を提供することにあ
る。

［発明の開示］ 以下、本発明の実施例を図面に基づいて説明する。超音
波スイッチ１は超音波を発射してはその反射波の周波数
偏移を検出して検知エリア内における物体の移動を検出
するものであって、第１図に示すように、超音波スイッ
チ１の電源供給部には警戒手段としての振動検出部２
と、警戒解除手段としてのレベル判定部３とがスイッチ
部４を介して接続されている。振動検出部２はピエゾ素
子のような振動センサ２０を備え、振動センサ２０によ
り検出された振動を増幅回路２１で増幅した後、検波回
路２２を介して比較回路２３に入力し、比較回路２３に
予め設定された基準レベルと比較し、振動レベルが所定
値以上であると判断されると振動検出信号を出力するよ
うになっている。振動センサ２０は超音波スイッチ１の
検知エリア内ないし周辺に配設され、検知エリアへの侵
入者があったときに、侵入者により生じる振動を検出す
るようになっている。振動検出信号はスイッチ部４に入
力される。スイッチ部４はＲＳフリップフロップ回路４
０とスイッチング素子４１とから構成されており、振動
検出信号はＲＳフリップフロップ回路４０のセット入力
端に入力される。ＲＳフリップフロップ回路４０の出力
はスイッチング素子４１に入力され、これによってスイ
ッチング素子４１が開閉する。すなわち、振動センサ２
０により振動が検出されると、ＲＳフリップフロップ回
路４０がセットされ、スイッチング素子４１が導通状態
となるのである。スイッチング素子４１は超音波スイッ
チ１と電源との間に挿入されているから、スイッチング
素子４１が導通状態となると超音波スイッチ１が作動す
るのである。

このようにして超音波スイッチ１が作動すると、検知エ
リア内に存在する侵入者からの反射波が検知され、検知
エリア内に侵入者が存在すれば、反射波のレベルが高く
なるから、反射波の強度によりそのまま超音波スイッチ
１を作動させて警戒すべきかどうかが判断できる。すな
わち、超音波スイッチ１から取り出される反射波の強度
に対応する信号はレベル判定部３に入力される。レベル
判定部は超音波スイッチ１から取り出された信号と基準
レベルとを比較する比較回路３０と、反射波の強度が所
定レベル以上であるときに比較回路３０から出力される
パルスによりトリガがかけられ所定時間巾Ｔのパルスを
出力するモノステイブルマルチバイブレータ３１とから
構成され、モノステイブルマルチバイブレータ３１の負
論理出力端は上記スイッチ部４を構成するＲＳフリップ
フロップ回路４１のリセット端子に接続される。比較回
路３０はウィンドウコンパレータであって、入力電圧が
第１の基準電圧Ｖref₁と第２の基準電圧Ｖref₂との範囲
外であるときに出力端をＨレベルとする。この比較回路
３０に入力される信号は後述するように振動成分である
から、その振幅が所定値以上であると、比較回路３０か
らは入力信号の振動数の２倍の個数のパルスが出力され
るようになっている。モノステイブルマルチバイブレー
タ３１はリトリガラブルであって、負論理出力端は最後
に入力された信号の立ち上がりからコンデンサＣtと抵
抗Ｒtとにより決定される時間Ｔの間はＬレベルを保
ち、時間Ｔ後に立ち上がるようになっている。

超音波スイッチ１の構成を詳述する。なお、以下で説明
するドップラ効果を利用した超音波スイッチ１に関して
は特開昭５５−６３７７４号公報などに開示されたもの
と同様の原理で作動するものであり、略同様の構成を有
している。

送波器１０は一定の周波数で発振する発振回路１１の出
力によって駆動され、送波器１０からは超音波が空中に
放射される。送波器１０から放射された超音波は周囲に
配置された物体により反射されその反射波が受波器１２
に受信され、これが電気信号に変換される。送波器１０
と受波器１２とはともにピエゾ素子などで構成され、送
波器１０からは付与された電気振動の振動数に一致した
超音波が放射され、受波器１２は受信した超音波の振動
数に一致した電気振動を受信信号Ｅinとして出力する。
受波器１２で受信された受信信号Ｅinは一対のミキサ回
路１３a、１３bを通って周波数変換される。第１のミキ
サ回路１３aには発振回路１１の出力を移相回路１４を
通して位相を９０度進ませた基準信号Ｅtと受波器１２
により受信された受信信号Ｅinとが印加されてその周波
数差の中間信号Ｅ₀が出力され、第２のミキサ回路１３b
には上記発振回路１１の出力である基準信号Ｅt′と受
波器１２からの受信信号Ｅinとが印加されてその周波数
差の中間信号Ｅ₀′が出力される。したがって、各ミキ
サ回路１３a、１３bから互いに位相が異なった一対の中
間信号Ｅ₀、Ｅ₀′が得られる。ここで、超音波を反射す
る物体が受波器１２に接近するときには反射波の周波数
が発振周波数よりも高くなるから中間信号Ｅ₀の位相は
中間信号Ｅ₀′の位相よりも進むことになり、逆に物体
が受波器１２から遠ざかるときには反射波の周波数が発
振周波数よりも低くなるから中間信号Ｅ₀の位相が中間
信号Ｅ₀′に対して遅れるものである。したがって、各
中間信号Ｅ₀、Ｅ₀′を基本軸とするベクトル平面におい
て、物体が接近するときには受信信号Ｅinの表わす回転
ベクトルは原点の回りに左回りに回転し、物体が遠ざか
るときには右回りに回転する。各中間信号Ｅ₀、Ｅ₀′は
それぞれ増幅器１５a、１５bを通して増幅され、さらに
雑音成分が除去するためにバンドパスフィルタ１６a、
１６bを通される。このバンドパスフィルタ１６a、１６
bを通った信号は反射波の強度に対応した振幅を有した
ビート信号であって、このビート信号が上述したレベル
判定部３に入力されるのである。また、ビート信号は信
号処理回路１７に入力され、信号処理回路１７では、ま
ず各中間信号Ｅ₀、Ｅ₀′を中間信号Ｅ₀、Ｅ₀′の正負に
応じてＨレベルまたはＬレベルのデジタル信号に変換
し、このデジタル信号に基づいて両中間信号Ｅ₀、Ｅ₀′
を基本軸とするベクトル平面において受信信号Ｅinの回
転ベクトルがどの象限に存在するかが求められ、さらに
受信信号Ｅinの回転ベクトルの存在する象限が１つの象
限から他と象限に移動したかどうかが検知され、象限の
転移が生じたときに警報信号を出力するようになってい
る。この警報信号は報知回路１８に入力され、警報音な
どが報知されるのである。すなわち、超音波スイッチ１
は検知エリア内で超音波を反射する物体が移動するとき
に生じるドップラ効果としての周波数偏移を検出したと
きに警報を報知するのである。

以下、第２図に基づいて動作を説明する。第２図中(Ａ)
〜(Ｇ)は第１図中各部の信号を表わす。まず、超音波ス
イッチ１の検知エリア内に侵入者がなく、車両に石など
が当たって周囲が振動したときには、第２図(Ａ)に示す
ように、振動センサ２０によりその振動が検出され、第
２図(Ｃ)のように振動検知信号が出力されるから、第２
図(Ｄ)のようにスイッチ部４のＲＳフリップフロップ４
０がセットされ、超音波スイッチ１に給電される。こう
して超音波スイッチ１が作動し、このとき上記振動が超
音波スイッチ１によっても検出されるからレベル判定部
３には第２図(Ｅ)のように所定レベル以上の信号が入力
され、第２図(Ｆ)のようにモノステイブルマルチバイブ
レータ３１にはトリガがかけられる。したがって、モノ
ステイブルマルチバイブレータ３１の出力は第２図(Ｇ)
のようにＬレベルとなりスイッチ部４のＲＳフイップフ
ロップ４０はセット状態を維持する。しかしながら、こ
のときには検知エリア内で物体の移動はないから警報は
検知されず、また一過性の振動であるからモノステイブ
ルマルチバイブレータ３１へのトリガ信号はすぐに停止
し、最後のトリガ信号の立ち上がりからモノステイブル
マルチバイブレータ３１に設定さた時定数の時間幅Ｔの
間モノステイブルマルチバイブレータ３１の出力はＬレ
ベルに保たれるがその後Ｈレベルとなり、スイッチ部４
のＲ４フリップフロップ４０がリセットされる。ＲＳフ
イップフロップ４０がリセットされると超音波スイッチ
１への給電が停止し、超音波スイッチ１の動作が停止す
る。一方、侵入者があるときには、まず振動センサ２０
が侵入者を検出して超音波スイッチ１を作動させる。超
音波スイッチ１が作動すると、超音波スイッチ１は検知
エリア内での侵入者を検知し、反射波と強度が高くなる
から、レベル判定部３へは大きな振幅の信号が入力さ
れ、モノステイブルマルチバイブレータ３１の出力がＬ
レベルとなってスイッチ部４のＲＳフリップフロップ４
０はセット状態を維持する。この状態において侵入者が
移動すると超音波スイッチ１は侵入者を検出し、警報を
報知するのである。

以上のように、検知エリアに振動が生じたときにのみ超
音波スイッチ１が作動するようにしているので、常時調
音波スイッチ１を作動させる場合に比較して電力消費を
少なくすることができるものであり、省電力につながる
ものである。また、上述の例では振動センサ２０を別に
設けているが、超音波スイッチ１の受波器１２の出力端
を振動検出部２の増幅回路２１の入力端に接続し、受波
器１２を振動センサ２０に代えて利用してもよい。ここ
において、自動車等の車両に搭載するものであるから、
検知エリアで生じる振動は受波器１２でも検出できるか
ら、受波器１２を振動センサ２０に代えて利用すれば、
部品数の低減につながるものである。

（参考例） 以下では、振動センサ２０を用いずに構成した超音波式
防犯装置を参考例として示す。第３図に示すように、超
音波スイッチ１aの発振回路１１a、１１bが一対設けら
れ、論理回路により一方の発振回路１１a、１１bの出力
が選択的に出力されるようにしている。両発振回路１１
a、１１bは異なる出力周波数を有するように設定されて
おり、第１の発振回路１１aの出力周波数は送波器１０
および受波器１２の共振周波数とは異なる値に設定さ
れ、第２の発振回路１１bの出力周波数は上記共振周波
数と等しく設定されている。したがって、第１の発振回
路１１aが選択されているときには送波器１０の出力強
度、および受波器１２の受信感度は第２の発振回路１１
bが選択されている場合に比較して低くなる。論理回路
は２入力オア回路２５と、オア回路２５の各入力端に接
続される一対の２入力アンド回路２６、２７と、各アン
ド回路２６、２７の一方の入力端間に接続されたインバ
ータ回路２８とから構成されており、インバータ回路２
８の出力端側に接続されたアンド回路２６の他方の入力
端には第１の発振回路１１aの出力端が接続され、イン
バータ回路２８の入力端側に接続されたアンド回路２７
の他方の入力端には第２の発振回路１１bと出力端が接
続される。また、インバータ回路２８の入力端にはレベ
ル判定部３のモノステイブルマルチバイブレータ３１の
正論理出力端が接続される。レベル判定部３は実施例１
と同様の構成を有しており、超音波スイッチ１により受
信される反射波の強度が所定レベル以上となったときに
モノステイブルマルチバイブレータ３１にトリガがかけ
られ、最後のパルスと立ち上がりから所定時間巾Ｔだけ
出力がＨレベルとなるようにしている。ここでは振動検
出部２はなく、超音波スイッチ１の感度切換により検知
エリアへの侵入者を検出するようにしている。すなわ
ち、第１の発振回路１１aが選択されているときには超
音波スイッチ自身が警戒手段として作用するようになっ
ている。

以下、第４図に基づいて動作を説明する。第４図中(Ａ)
〜(Ｄ)は第３図中各部の信号を表わす。まず、検知エリ
アに侵入者がないときには、超音波スイッチ１で検出さ
れる反射波は所定レベル以下であるから、レベル判定部
３の出力、すなわちモノステイブルマルチバイブレータ
３１の出力はＬレベルとなっており、第１のアンド回路
２６の一方の入力端がＨレベルとなるから第１の発振回
路１１aの出力がオア回路２５の出力端から取り出され
る。この出力周波数は送波器１０および受波器１２の共
振周波数とは異なるものであるから、超音波スイッチ１
の低感度に設定される。この感度は、窓から侵入者の腕
が侵入したときに応答する程度の感度に設定されてい
る。ここで検知エリア付近を人が通過したとすると、第
４図(Ａ)に示すように、反射波の強度がレベル判定部３
に設定された所定値を越えるから、第４図(Ｃ)に示すよ
うに、レベル判定部３の出力がＨレベルとなり、オア回
路２５の出力端からは第２の発振回路１１bの出力が取
り出され、超音波スイッチ１の高感度に設定される。し
かしながら、このときには人が一瞬のうちに通過してし
まうから、受信信号の回転ベクトルの象限転移が生じな
いうちに反射波の強度が低下し、警報は報知されないも
のであり、人が通過したときに生じるトリガ信号の最後
の立ち上がりからモノステイブルマルチバイブレータ３
１に設定された所定時間Ｔの間、高感度を保った後、再
び低感度に復帰する。次に、検知エリアへの侵入者があ
ったときには、反射波と強度が強まるから上述のように
高感度に設定され、このときには超音波スイッチ１によ
り侵入者の移動が検出されるから、警報が報知されるの
である。このように、通常は低感度とし、検知エリアに
人が近付いてから高感度に設定するから、不要なノイズ
に対して誤報を生じることが少なくなるものであり、し
かも真の侵入者に対しては高感度に設定して確実な検出
が行なえるものである。

［発明の効果］ 本発明は上述のように、超音波を発射してはその反射波
を検出して車両内への侵入者の存否を検出する超音波ス
イッチと、超音波スイチの検知エリア内ないし周辺の侵
入者を警戒し侵入者を検出すると超音波スイッチを動作
状態に設定する警戒手段と、超音波スイッチにより検出
される反射波が超音波スイッチの動作後の所定時間内に
所定レベルを越えないときには超音波スイッチの動作状
態を解除する警戒解除手段とを備え、警戒手段が侵入者
による外部振動を検出する振動センサを備えた振動検出
部であることを特徴とするものであり、通常時は超音波
スイッチを停止状態として振動検出部によって侵入者の
警戒を行い、振動検出部で侵入者を検出したときに超音
波スイッチを作動させて振動検出部の検知エリアに侵入
した侵入者の存否を確認するという２段階で侵入者の検
出を行うから、車両に搭載する防犯装置であって振動な
どの影響を受けやすい状態にあるにもかかわらず、ほぼ
同じ検知エリアを２段階で検知して確認することによっ
て、誤報の発生を防止できるという利点を有する。とく
に、外部振動を検出する振動検出部で侵入者を検出した
後に、超音波スイッチによって侵入者を確認するから、
異なる種類の物理量を用いて侵入者を検知することにな
り、侵入者と侵入者以外とを確認に識別できるという効
果を奏するのである。しかも、実際に侵入者が存在する
ときには、超音波スイッチによって確実に検出すること
ができるのである。さらに、超音波スイッチが動作状態
であっても所定時間内に侵入者が検知されなければ超音
波スイッチの動作状態を解除する警戒解除手段を設けて
いるから、何らかの要因で警戒手段により超音波スイッ
チが動作状態に設定されたとしても、侵入者でなければ
元の状態に自動的に復帰して侵入者と警戒に備えること
ができるのである。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の実施例を示すブロック図、第２図は第
１部中各部の信号を示す動作説明図、第３図は参考例を
示すブロック図、第４図は第３図中各部の信号を示す動
作説明図である。 １は超音波スイッチ、２は振動検出部、３はレベル判定
部、４はスイッチ部、１０は送波器、１１aは第１の発
振回路、１１bは第２の発振回路、１２は受波器であ
る。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】超音波を発射してはその反射波を検出して
   車両内への侵入者の存否を検出する超音波スイッチと、
   超音波スイッチの検知エリア内ないし周辺への侵入者を
   警戒し侵入者を検出すると超音波スイッチを動作状態に
   設定する警戒手段と、超音波スイッチにより検出される
   反射波が超音波スイッチの動作後の所定時間内に所定レ
   ベルを越えないときには超音波スイッチの動作状態を解
   除する警戒解除手段とを備え、警戒手段が侵入者による
   外部振動を検出する振動センサを備えた振動検出部であ
   ることを特徴とする超音波式防犯装置。