JPH0894751A

JPH0894751A - 超音波センサーシステム

Info

Publication number: JPH0894751A
Application number: JP25876194A
Authority: JP
Inventors: Hideki Kawahara; 英喜河原
Original assignee: Matsushita Electric Works Ltd
Current assignee: Panasonic Electric Works Co Ltd
Priority date: 1994-09-27
Filing date: 1994-09-27
Publication date: 1996-04-12
Anticipated expiration: 2014-04-19
Also published as: JP2884219B2

Abstract

(57)【要約】【目的】共通のコントロールユニットに複数台の超音波
センサーユニットを接続して構成された超音波センサー
システムからの出力信号を、反射パルスを受波した超音
波センサーユニットの台数に比例して出力できる精度の
高い超音波センサーシステムを提供する。【構成】複数の超音波センサーユニット１を並列にコ
ントロールユニット２に送、受信用信号線ＬＳ，ＬＲに
並列に接続して構成された超音波センサーシステムにお
いて、超音波センサーユニット１の各々の反射パルス検
出回路１４が受信用信号線ＬＲを通じて反射パルス検知
信号を出力した際に、その受信用信号線ＬＲの基準抵抗
Ｒ0の分担電圧を差動増幅回路２Ａによって構成した電
圧レベル判別回路で検出し、反射パルスを受波した超音
波センサーユニット１の台数を判別する構成としてい
る。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、監視エリア内に超音波
を発射し、監視エリア内からの反射波の有無により、監
視エリア内の物体の存在の有無を検知する超音波センサ
ーシステムに関する。

【０００２】

【従来の技術】従来、図５に示すように、複数台の超音
波センサーユニット１を単一のコントロールユニット２
で制御して検知判断する超音波センサーシステムが存在
する。このシステムは、コントロールユニット２の送波
指令信号発生２４から定期的に発生する送波指令信号
が、各超音波センサーユニット１に共通に接続された送
信用信号線ＬＳを通じて各超音波センサーユニット１の
超音波送波制御部１１の発振器１１ｂに対し出力される
と、発振器１１ｂからの発振信号を受けた送波回路１１
ａは、トーンバースト波を作成して超音波送受波器Ｓか
らパルス列の超音波を監視エリアに向け発射させる。す
ると、その監視エリア内に人体や自動車等の物体が存在
している場合には、この物体で反射された反射波が超音
波送受波器Ｓに受波される。

【０００３】この受波信号は超音波受波制御部１３の増
幅回路１３ａで増幅されたのちに、検波回路１３ｂで検
波されて、さらに、反射パルス検出回路１４で反射パル
スの有無が判別される。反射パルス検出回路１４は、反
射波有りと判別したときのみ反射パルス検知信号を出力
して分圧回路１５のトランジスタＴＲ１をオンさせる。
一方、受信用信号線ＬＲの電圧は、基準抵抗Ｒ0 を介
して基準電圧Ｖｃにプルアップされているが、反射波有
りと判別した超音波センサーユニット１においては前述
のようにトランジスタＴＲ１がオンされると、受信用信
号線ＬＲが抵抗ｒを介して接地短絡される。すなわち、
基準抵抗Ｒ0 に抵抗ｒが接続されて分圧回路１５が閉成
されるが、このとき形成される抵抗分圧回路１５の全抵
抗値は、抵抗ｒが全ての超音波センサーユニット１に同
一抵抗値のものを用いていることから、反射パルスを検
知した超音波センサーユニット１の台数に対応して小さ
くなる。そこで、受信用信号線ＬＲの基準抵抗Ｒ0 との
接続点の電圧低下分を、電圧レベル判別回路２１で判別
し、超音波センサーユニット台数判別回路２２は、上記
判別した電圧レベルを基準テーブルと参照して、物体を
検知した超音波センサーユニット１の台数を算出し、そ
の算出した台数を、例えば表示器（図示せず）に表示さ
せている。

【０００４】しかしながら、上記した超音波センサーシ
ステムでは、送信用信号線ＬＳと受信用信号線ＬＲの２
線を必要とするため、超音波センサーユニットの台数が
多くなれば、超音波センサーユニットの各々に上記２種
類の信号線ＬＳ，ＬＲをそれぞれ配線しなければなら
ず、配線が増え、システム構成も複雑化するなどの欠点
がある。

【０００５】また、このようなシステムでは、反射パル
スを受波した超音波センサーユニットが存在すると、同
一抵抗値の抵抗ｒが受信用信号線ＬＲを介して基準抵抗
Ｒ0に接続されて分圧回路１５が形成されるため、電圧
レベル判別回路２１に入力する電圧は、物体を検知した
超音波センサーユニット１の台数に対応して正確に変化
するものではなく、非直線的な変化となる。そのため、
物体を検知した超音波センサーユニットの台数が増える
に従って、この台数の判別精度が低下するという問題が
あった。

【０００６】

【発明が解決しようとする課題】上記事情に鑑みて提案
される本発明は、単一のコントロールユニットと多数台
の超音波センサーユニットとを信号線で接続して、コン
トロールユニット側で反射パルスを検出した超音波セン
サーユニットの台数を判別出来るようにした超音波セン
サーシステムにおいて第１の目的は台数判別を精度高く
行うことにあり、第２の目的は、台数判別を正確に行え
る上に信号線の数を少なくして、システムの小型、簡易
化を図り、コストダウン化の図ることにある。

【０００７】

【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
に提案される本発明の超音波センサーシステムは、複数
の超音波センサーユニットを送信用、受信用の信号線に
並列に接続するとともに、これらの信号線の各々の他端
をコントロールユニットに接続し、上記超音波センサー
ユニットの各々において、送波指令信号判別回路を除
外して、超音波送波制御部を、上記送信用信号線を介し
て上記コントロールユニットから出力される送波指令信
号を受けて超音波パルスを発射する構成とし、上記コン
トロールユニットは、上記受信用信号線を基準抵抗を介
してプルアップしており、上記超音波センサーユニット
の反射パルス検出回路が上記受信用信号線を通じて反射
パルス検知信号を出力した際に、その受信用信号線の基
準抵抗の分担電圧を差動増幅回路によって検出し、判別
する電圧レベル判別回路と、この電圧レベル判別回路に
よって検出された電圧レベルに応じて、反射パルスを検
知した超音波センサーユニットの台数を判別する超音波
センサーユニット台数判別回路とを備えた構成となって
いる。

【０００８】さらに請求項２に記載の本発明は、複数の
超音波センサーユニットを共通の信号線に並列に接続す
るとともに、その信号線の他端をコントロールユニット
に接続し、超音波センサーユニットの各々に、上記信号
線を介してコントロールユニットから出力される送波指
令信号を検知し、超音波送波制御部を駆動する送波指令
信号判別回路を備え、上記コントロールユニットは、上
記信号線を基準抵抗を介してプルアップしており、上記
超音波センサーユニットの反射パルス検出回路が反射パ
ルス検知信号を出力した際に、上記共通の信号の基準抵
抗の分担電圧を差動増幅回路によって検出し、判別する
構成とされた電圧レベル判別回路と、この電圧レベル判
別回路によって検出された電圧レベルに応じて、反射パ
ルスを検知した超音波センサーユニットの台数を判別す
る超音波センサーユニット台数判別回路とを備えた構成
となっている。

【０００９】また、請求項３では、センサーユニット台
数判別回路は、上記コントロールユニットから送波指令
信号が出力された後、所定幅のゲート信号を出力するた
めのゲート信号発生回路を有し、そのゲート信号の出力
されている間に、上記電圧レベルの変化値を検出して、
反射パルスを検知した超音波センサーユニットの台数を
判別する構成としており、これによって超音波センサー
ユニットの反射パルスの受波時間のバラツキに対しても
ノイズ対策上有効なシステムを実現している。

【００１０】

【作用】請求項１に記載の本発明の超音波センサーシス
テムによれば、コントロールユニットの電圧判別回路
は、超音波センサーユニットの反射パルス検出信号が受
信用信号線を通じて出力された際に、信号線の基準抵抗
の分担電圧を差動増幅回路によって検出し判別してい
る。そのため、信号線から反射パルス検知信号として得
られる出力電圧は、物体を検知した超音波センサーユニ
ットの台数に応じてリニアに変化するので、センサーユ
ニット台数が増大した場合においても正確に判別するこ
とができる。

【００１１】また、請求項２に記載の本発明の超音波セ
ンサーシステムによれば、同一の信号線を利用して、コ
ントロールユニットから各超音波センサーユニットに送
波指令信号に送り、また、同一の信号線を利用して、反
射パルスを受波した超音波センサーユニットからコント
ロールユニットには出力信号を返信することが出来き、
このとき、信号線から反射パルス検知信号として得られ
る出力電圧は、物体を検知した超音波センサーユニット
の台数に応じてリニアに変化する。

【００１２】

【実施例】以下に、図面を参照して本発明の実施例を説
明する。図１は本発明の一実施例に係る超音波センサー
システムのブロック構成図を示しており、同図において
図５と同一若しくは同等のものには同一の符号を付して
ある。各超音波センサーユニット１が反射パルスを受波
したときに受信用信号線ＬＲを短絡接地するための抵抗
ｒは、すべてのセンサーユニット１において同じ値のも
のが採用されている。

【００１３】図５と相違する点は、電圧レベル判別回路
２Ａが差動増幅回路で構成されており、ここに差動増幅
回路２Ａは、オペアンプＯＰを用いて構成され、超音波
センサーユニット１の反射パルス検出回路１４が受信用
信号線ＬＲを通じて反射パルス検知信号を出力した際の
受信用信号線ＬＲの基準抵抗Ｖ0 の分担電圧検出するよ
うになっている。ここで、オペアンプＯＰの各端子に印
加する基準抵抗Ｖ0 の両端電位をＥ１，Ｅ２とすると、
オペアンプＯＰの出力電圧ＥO は、ＥO ＝〔（Ｒ４＋Ｒ６）÷（Ｒ５＋Ｒ７）〕×（Ｒ７／
Ｒ４）Ｅ２−Ｒ６／Ｒ４Ｅ１の式が成立する。ここで、Ｒ４＝Ｒ５、Ｒ６＝Ｒ７
に設定すると、ＥO ＝Ｒ６／Ｒ４・（Ｅ１−Ｅ２）とな
る。

【００１４】すなわち、このような差動増幅回路２Ａに
おいては、基準抵抗Ｖ0 の両端電位Ｅ１，Ｅ２の差をＲ
６／Ｒ４倍に増幅した電圧、つまり基準抵抗Ｖ0 の両端
電位Ｅ１，Ｅ２の差に比例した電圧ＥO が得られる。し
たがって、このような差動増幅回路２Ａでは、その出力
電圧ＥO は分圧回路１５に流れる電流の増加分に相当
し、反射パルスを検出した超音波センサーユニット１の
台数に比例して直線的に変化するので、超音波センサー
ユニット１の台数が多くなった場合においても高精度に
台数を判別することができる。

【００１５】超音波センサーユニット１は、送信用信号
線ＬＳを介してコントロールユニット２の送波指令信号
発生回路２４から出力される送波指令信号ａを検知し、
超音波送波制御部１１を駆動するための送波指令信号判
別回路１２を設けている。送波指令信号発生回路２４
は、ハイレベルの送波指令信号ａを出力してトランジス
タＴＲ２をオン状態として受信用信号線ＬＲの電圧を所
定以下に低下させるとともに、送波指令信号ａをゲート
信号発生回路２３に対し起動信号として出力する。

【００１６】ゲート信号発生回路２３は送波指令信号ａ
が入力された時点から所定幅のゲート信号ｄを出力す
る。超音波センサーユニット台数判別回路２２は、ゲー
ト信号ｄの出力されている間ｔに、電圧レベル判別回路
２Ａの電圧レベルの変化値を検出するとともに、この電
圧を基準テーブル２２ａと参照しながら反射パルスを検
知した超音波センサーユニットの台数を判別し、判別し
たデータを例えば表示器（図示せず）に表示させる。

【００１７】図２は、上記送波指令信号判別回路１２を
示す回路図である。この送波指令信号判別回路１２は、
コントロールユニット２から送波指令信号ａが出力され
ていない場合には、送信用信号線ＬＳから供給される入
力電圧Ｖinが二つの抵抗Ｒ２，Ｒ３で分圧した電圧が常
にトランジスタＴＲ３をオンさせる所定値以上になるよ
う設定され、トランジスタＴＲ３がオンしているため、
反転回路ＮＯＴはハイレベルの出力電圧Ｖout を出力し
ており、このため、超音波送波制御部１１は駆動されな
い。ところが一方、送波指令信号ａが出力されて、トラ
ンジスタＴＲ２がオンすると、入力電圧Ｖinが所定値以
下のＧＮＤレベルとなるため、トランジスタＴＲ３がオ
フ状態となり、反転回路ＮＯＴはローレベルの出力電圧
Ｖout を出力し、超音波送波制御部１１を駆動する。

【００１８】図３の（ａ）〜（ｃ）は以上の基本動作を
示したタイムチャートを示す。送波指令信号ａが出力さ
れてトランジスタＴＲ２がオンすると、受信用信号線Ｌ
Ｒの電圧ｂは下限設定電圧Ｖth2 を下回るため、送波指
令信号判別回路１２からの出力電圧ｃは上述したように
ＧＮＤベルに近くなって超音波送波制御部１１を駆動す
る。僅かな遅延時間ｔｄを経てゲート信号発生回路２３
は所定幅ｔのゲート信号ｄを出力するが、超音波センサ
ーユニット台数判別回路２２は、そのゲート信号ｄの出
力されている間ｔに、電圧レベル検出回路２Ａは電圧レ
ベルの変化を検出する。すなわち、電圧レベル判別回路
２Ａは、反射パルスの検出により受信用信号線ＬＲの基
準抵抗Ｒ0 の分担電圧を検出し、このときの電圧レベル
が台数判別回路２２によって、予め準備された基準テー
ブル２２ａを参照するなどして、反射パルスを受波した
超音波センサーユニットの台数を判別している。

【００１９】図４は本発明の他の実施例に係る超音波セ
ンサーシステムを示すブロック構成図である。この実施
例において、図１と相違する点は、コントロールユニッ
ト２と各超音波センサーユニット１とを、送、受信用に
共通の信号線Ｌで接続している点にある。超音波センサ
ーユニット１には、共通の信号線Ｌを介してコントロー
ルユニット２の送波指令信号発生回路２４から出力され
る送波指令信号ａを検知し、超音波送波制御部１１を駆
動する送波指令信号判別回路１２を設けている。

【００２０】超音波センサーユニット１には、共通の信
号線Ｌを介してコントロールユニット２の送波指令信号
発生回路２４から出力される送波指令信号ａを検知し、
超音波送波制御部１１を駆動する送波指令信号判別回路
１２を設けている。基本的な動作は、図１のシステムと
同様であるので説明は省略する。このようなシステムに
よれば、信号線の簡略、軽減化が図れるとともに、出力
電圧が超音波センサーユニット１の動作台数に比例する
ので、台数を正確に判別できる。

【００２１】

【発明の効果】以上の説明から理解されるように、請求
項１に記載の本発明の超音波センサーユニットによれ
ば、電圧レベル判別回路を差動増幅回路で構成している
ので、超音波センサーユニット１の動作台数に比例して
リニアに変化する電圧出力を得ることができ、したがっ
て、動作台数が多くなった場合においても、高精度に判
別することができる。

【００２２】また、請求項２に記載の超音波センサーユ
ニットによれば、超音波センサーユニット１の動作台数
に比例してリニアに変化する電圧出力を得ることができ
る上に、コントロールユニットを送受信共通の信号線に
よって接続した構成としたので、超音波センサーユニッ
トの台数が増えた場合の配線数を大幅に簡素化すること
ができ、システムの簡略化と配線作業の低減を図り、コ
ストダウン化を図ることが出来る。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の一実施例に係る超音波センサーシステ
ムを示すブロック構成図である。

【図２】送波指令信号判別回路の具体的な構成を示した
回路図である。

【図３】図１の（ａ）〜（ｄ）部分の基本動作を示した
タイムチャートである。

【図４】本発明の他の実施例に係る超音波センサーシス
テムを示すブロック構成図である。

【図５】従来の超音波センサーシステムを示すブロック
構成図である。

【符号の説明】

１超音波センサーユニット２コントロールユニット２Ａ電圧レベル判別回路（差動増幅回路）１１超音波送波制御部１２送波指令信号判別回路１３超音波受波制御部１４反射パルス検出回路１５抵抗分圧回路２２超音波センサーユニット台数判別回路２３ゲート信号発生回路２４送波指令信号発生回路Ｌ共通の信号線ＬＳ送信用信号線ＬＲ受信用信号線

─────────────────────────────────────────────────────

【手続補正書】

【提出日】平成６年１１月１４日

【手続補正１】

【補正対象書類名】明細書

【補正対象項目名】００１３

【補正方法】変更

【補正内容】

【００１３】図５と相違する点は、電圧レベル判別回路
２Ａが差動増幅回路で構成されており、ここに差動増幅
回路２Ａは、オペアンプＯＰを用いて構成され、超音波
センサーユニット１の反射パルス検出回路１４が受信用
信号線ＬＲを通じて反射パルス検知信号を出力した際の
受信用信号線ＬＲの基準抵抗Ｒ0 の分担電圧検出するよ
うになっている。ここで、オペアンプＯＰの各端子に印
加する基準抵抗Ｒ0 の両端電位をＥ１，Ｅ２とすると、
オペアンプＯＰの出力電圧ＥO は、ＥO ＝〔（Ｒ４＋Ｒ６）÷（Ｒ５＋Ｒ７）〕×（Ｒ７／
Ｒ４）Ｅ２−Ｒ６／Ｒ４Ｅ１の式が成立する。ここで、Ｒ４＝Ｒ５、Ｒ６＝Ｒ７
に設定すると、ＥO ＝Ｒ６／Ｒ４・（Ｅ１−Ｅ２）とな
る。

【手続補正２】

【補正対象書類名】明細書

【補正対象項目名】００１４

【補正方法】変更

【補正内容】

【００１４】すなわち、このような差動増幅回路２Ａに
おいては、基準抵抗Ｒ0 の両端電位Ｅ１，Ｅ２の差をＲ
６／Ｒ４倍に増幅した電圧、つまり基準抵抗Ｒ0 の両端
電位Ｅ１，Ｅ２の差に比例した電圧ＥO が得られる。し
たがって、このような差動増幅回路２Ａでは、その出力
電圧ＥO は分圧回路１５に流れる電流の増加分に相当
し、反射パルスを検出した超音波センサーユニット１の
台数に比例して直線的に変化するので、超音波センサー
ユニット１の台数が多くなった場合においても高精度に
台数を判別することができる。

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】複数の超音波センサーユニットを送信用、
受信用の信号線に並列に接続するとともに、これらの信
号線の各々の他端をコントロールユニットに接続し、コ
ントロールユニットから上記送信用信号線を通じて出力
された送波指令信号によって一斉に駆動された超音波セ
ンサーユニットが反射パルスを検知判別したときには、
受信用信号線を通じて、反射パルス検知信号が出力され
て上記コントロールユニットに返信される構成とした超
音波センサーシステムであって、上記超音波センサーユニットの各々は、上記送信用信号線を介して、上記コントロールユニット
から出力される送波指令信号を受けて超音波パルスを発
射する超音波送波制御部と、この超音波送波制御部から
発射された超音波パルスに対する反射パルスを検知する
超音波受波制御部と、この超音波受波制御部が反射パル
スを検知すると、上記受信用信号線を所定の抵抗を介し
て短絡接地させる反射パルス検出回路とを備えた構成と
されており、上記コントロールユニットは、上記受信用信号線を基準
抵抗を介してプルアップしており、上記超音波センサーユニットの反射パルス検出回路が上
記受信用信号線を通じて反射パルス検知信号を出力した
際に、その受信用信号線の基準抵抗の分担電圧を差動増
幅回路によって検出し、判別する電圧レベル判別回路
と、この電圧レベル判別回路によって検出された電圧レベル
に応じて、反射パルスを受波した超音波センサーユニッ
トの台数を判別する超音波センサーユニット台数判別回
路とを備えた構成とされた超音波センサーシステム。
【請求項２】複数の超音波センサーユニットを共通の信
号線に並列に接続するとともに、その信号線の他端をコ
ントロールユニットに接続し、コントロールユニットか
ら上記信号線を通じて出力された送波指令信号によって
一斉に駆動された超音波センサーユニットが反射パルス
を検知判別したときには、上記信号線を通じて、反射パ
ルス検知信号が出力される構成とした超音波センサーシ
ステムであって、上記超音波センサーユニットの各々は、超音波パルスを発射する超音波送波制御部と、この超音
波送波制御部から発射された超音波パルスに対する反射
パルスを検知する超音波受波制御部と、上記信号線を介
して、上記コントロールユニットから出力される送波指
令信号を検知し、超音波送波制御部を駆動する送波指令
信号判別回路と、上記超音波受波制御部が反射パルスを
検知すると、上記信号線を所定の抵抗を介して短絡接地
させる反射パルス検出回路とを備えた構成とされてお
り、上記コントロールユニットは、上記信号線を基準抵抗を
介してプルアップしており、上記超音波センサーユニットの反射パルス検出回路が反
射パルス検知信号を出力した際に、上記共通の信号の基
準抵抗の分担電圧を差動増幅回路によって検出し、判別
する構成とされた電圧レベル判別回路と、この電圧レベル判別回路によって検出された電圧レベル
に応じて、反射パルスを受波した超音波センサーユニッ
トの台数を判別する超音波センサーユニット台数判別回
路とを備えた構成とされた超音波センサーシステム。
【請求項３】上記センサーユニット台数判別回路は、上
記コントロールユニットから送波指令信号が出力された
後、所定幅のゲート信号を出力するためのゲート信号発
生回路を有し、そのゲート信号の出力されている間に、
上記電圧レベルの変化を検出して、反射パルスを検知し
た超音波センサーユニットの台数を判別する構成とされ
た請求項１，２のいずれかに記載の超音波センサーシス
テム。