JPS5836751B2 - 超音波パルススイッチ - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 本発明は超音波パルススイッチに関するもので、その目
的とするところはパルスを発生させることができ、外部
よりの雑音信号、残響による誤動作が激減し、しかも施
工時に且つ送波器及び受波器の倒れかがはずされたり音
波の経路が遮断されても、その後正常の結線状態に戻れ
ば、以後は何ら支障なく動作をつづけることが可能な超
音波パルススイッチを提供するにある。

以下本発明を一実施例にて詳述する。

第１図は本発明超音波パルススイッチの全体ブロック図
である。

Ａは同期パルス発生回路、Ａ５は内部リセット信号発生
回路、３は出力パルス巾信号発生器、４は発振器、５は
第１ゲート回路、６は増巾器、７は送波器、８は受波器
、９は増巾器、１０は検波回路、１１はパルス巾増巾回
路、１２はゲート信号発生回路、１３は第２ゲート回路
、１４は計数回路、１５はリレーである。

次に定常状態の超音波パルススイッチの動作について説
明する。

今同期パルス発生回路Ａより第４図ａに示すような同期
パルス信号を発生すると、出力パルス巾信号発生器３か
ら短い一定時間巾のパルス信号を発生し、第１ゲート回
路５に加える。

発振器４の出力は、出力パルス巾信号発生器３の出力が
存在する期間のみ増巾器６に発振出力を供給することが
でき、この短期間の発振出力を増巾して送波器７に印加
し、出力パルス巾信号発生器３の出力巾に相当する超音
波出力を送波器７より空間に発射する。

発振器４の発振周波数は送波器７並びに受波器８の変換
効率により適当な周波数に設定するが、本実施例では送
波器４及び受波器８に共振型のセラミック振動子を用い
、この振動子の周波数に合せて発振周波数を４０ＫＨＺ
に設定する。

しかして受波器８には送波器７及び受波器８の前方に存
在する物体、壁、床面より直接反射したり、或いはそれ
等を複数回反射して到来する超音波パルスが受波され、
これらの受波せられた超音波パルスに対応した第４図Ｃ
に示す電気信号を発生する。

この受波パルスを増巾器９、検波回路１０、パルス増巾
回路１１を介して増巾検波し、更に第４図ｄの如くパル
ス列に変換する。

一方同期信号発生時を基準として送波器７及び受波器８
と、検知しようとする領域と迄の距離に相当する期間、
信号を発生するゲート信号発生回路１２によりゲート信
号が発生せられ、第２ゲート回路１２に印加されている
。

従って上述のパルス列のうち上記ゲート信号内に存在す
るパルスを通過させると、この通過信号は検知領域内に
物体が存在することに対応することになる。

更にこの通過信号を計数回路１４にて計数して予め設定
した値になればリレー１５を動作せしめれば所望の超音
波パルススイッチが得られることになる。

尚計数に関しては例えば超音波パルス発射１回に対して
１回と数えたり、入力信号全てを計数したりしても良い
のは勿論である。

次に同期パルス発生回路Ａについて更に詳述する。

上述のように得られたパルス列の出力をリセット信号に
用いて同期パルス発生回路Ａの同期信号発生をコントロ
ールしている。

即ちパルス増巾回路１１の出力を同期パルス発生回路Ａ
のリセット回路Ａ２に加えると第３図に示したＲ１−Ｃ
１の積分出力はトランジスタＱ１によって構成せられる
リセット回路Ａ２によって第４図ｅの如く放電せられる
ので受波人カパルスがあると、ｒなる一定期間次の超音
波パルスは発生しない。

このｒなる一定期間とは次のように定まる。

今最終の入カパルスが終った時点を１＝０とすると、そ
の時点よりトランジスタＱ１がオフとなるため、コンデ
ンサＣ１は抵抗Ｒ１を介して充電を開始する。

そのままの状態、即ち受波パルス入力がない状態が維持
されつづけると、やがてコンデンサＣ１の端子電圧は電
圧比較回路Ａ３のツエナーダイオードＺＲのツエナー電
圧ＶＺＲを越えるからツエナーダイオードＺＲが導通し
て成型回路のトランジスタＱ２をオンし、トランジスタ
Ｑ３をオフし、更にトランジスタＱ４をオンにする。

従ってコンデンサＣ３、抵抗Ｒ３により構成せられた微
分回路Ａ，によって第３図に示すＰ点には次の同期パル
スが発生することになる。

ところでこのままの状態が定常的に繰返されるならば問
題はないが、今仮に伺らかの理由で超音波発射信号が送
波器７より発せられるに関わらず受波検波出力が出ない
場合、例えば送波器７或いは受波器８を一時的に切離し
たり、送音波出力を一時完全に遮断して超音波パルスが
発射されないようになされたり、或は受波器８の前面を
完全に遮断したりして受波を妨げたりした場合を考える
。

第５図ａ乃至ｆは最終パルス受波後入力が途だえた様子
を示したもので、この場合はリセット信号発生回路Ａ４
がないものとする。

そのため、第５図ａに示すように検波がないために、積
分回路Ａ２のコンデンサＣ１は第５図ｂに示すように充
電され、その后飽和状態となって以後再び同期パルスを
発生することがなくなるという不都合を生じる。

ところが同期パルスにより一定時間の信号を発生する内
部リセット信号発生回路Ａ，が設けているため、微分回
路Ａ５から同期パルスが発生すると同時に内部リセット
信号発生回路Ａ５が第４図ｂに示すように一定時間中の
信号を発生する。

この信号を先のリセット回路Ａ２の入力に加えると、同
期パルス発生後上記一定期間τなる間は受波器８の出力
パルスの有無に関りなく強制的に積分回路Ａ１を放電す
る。

そのため積分回路Ａ１ は常に飽和することがなく、第
４図ａの第３周期目に示すように発振は続くことになる
。

従って先に述べたようにある期間受波出力がない場合で
も、その後に正常な状態に戻った時は何んら支障なく超
音波パルススイッチは動作を続けることになる。

尚第５図Ｃは同期パルス発生停止時のトランジスタＱ１
のコレクタ電圧、第５図ｄは同上のトランジスタ％のコ
レクタ電圧、第５図ｅは同上のトランジスタＱ３のコレ
クタ電圧であり、第５図ｆは同上の微分出力を示すもの
である。

尚また内部リセット信号発生回路Ａ，は第１図中の出力
パルス巾信号発生器３又はゲート信号発生回路１２の出
力の一部を用いても良く、この場は出力パルス巾信号発
生器３或はゲート信号発生回路１２がリセット信号発生
回路Ａ５の動作を合わせて受持つことができ、有用的で
ある。

本発明は、積分回路、リセット回路、電圧比較回路、微
分回路、内部リセット信号発生回路とを同期パルス発生
回路に設けて上述のように受波検波出力と前記リセット
信号発生回路のリセット信号とにて積分回路をリセット
し、上記受波検波出力及びリセット信号の入力全てが終
了した後の一定期間中に入力がないときに次の同期パル
スを発生せしめる如くしたので外部よりの雑音信号、残
響による誤動作が激減し、しかも施工時に且つ送波器及
び受波器の倒れかがはずされたり音波の経路が遮断され
ても、その後正常の結線状態に戻れば、以後は何ら支障
なく動作をつづけることができるという効果を奏する。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明同期パルス発生回路を用いた赴音波パル
ススイッチのブロック図、第２図は本発明同期パルス発
生回路の一実施例の回路構成図、第３図は同上の具体回
路図、第４図ａ乃至ｅは超音波パルススイッチの各部の
タイムチャート、第５図ａ乃至ｆは本発明の同期パルス
発振停止時における動作波形図であって、Ａ１は積分回
路、Ａ２はリセット回路、Ａ３は電圧比較回路、Ａ４は
微分回路、Ａ５は内部リセット信号発生回路である。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. １ 発振器と、同期パルスに基いて一定時間ゲートを開
   く第１ゲート回路と、該第１ゲート回路を介して発振器
   より送出される発振出力で駆動される送波器と、該送波
   器より発射された超音波パルスの反射波を受波する受波
   器と、受波器の受波出力から検波出力を得る検波器と、
   同期パルスに基いて所定の検知領域からの反射波が受波
   可能な期間中ゲートが開く第２ゲート回路と、第２ゲー
   ト回路を通過する信号を計数する計数回路と、該計数回
   路の計数値が所定値に達するとスイッチ出力を発生する
   出力手段と、前記同期パルスを所定周期で発生する同期
   パルス発生回路とを備えた超音波パルススイッチにおい
   て、積分回路と、この積分回路の積分値が基準値を超え
   るときに出力を発生する電圧比較回路と、この電圧比較
   回路の出力を微分する微分回路と、この微分回路の出力
   により一定時間リセット信号を発生する内部リセット信
   号発生回路とを同期パルス発生回路に設け、受波検波出
   力と、前記内部リセット信号発生回路のリセット信号と
   にて上記積分回路をリセットするようにし、これらの受
   波検波出力及びリセット信号の入力が全て終了した後の
   一定期間中に入力がないときに次の同期パルスを発生せ
   しめるようにして成る超音波パルススイッチ。