JPS5840147B2 - 超音波パルススイツチの信号出力回路 - 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の信号出力回路に関する
ものである。

第１図は従来からある超音波パルススイッチの回路ブロ
ック図を示し、１は同期信号発生回路、２は一定時間幅
発生回路で、検出しようとする距離を超音波パルス信号
が伝幡する時間の２倍の時間に対応する時間幅の信号を
発生する。

３は遅延回路で同期パルスに対応して発射される超音波
、及びこの残響を取除くために設けたものである。

この遅延回路３の出力により、反射信号を選別するため
に一定時間幅発生回路２と遅延回路３とを合わせて、ゲ
ート信号発生回路と呼ぶ。

４は同期信号発生時より一定時間出力波パルス信号を発
射−するために発射時間幅を与えるゲート回路である。

５は発振器であり、ゲート回路４の信号に応じた時間幅
だけ、超音波周波数の発振を行なう。

６は送波用の増巾回路であり、７は増巾回路６からの信
号を超音波パルス信号に交換して、空間１ に発射する
超音波送波振動子である。

８は超音波パルス信号の反射信号を受けて、電気信号に
変換するための超音波受波振動子であり、９は増巾回路
である。

１０は反射波の存在する時間に対応して、パルス信号を
発生するパルス発生回路である。

ン また１１は一定時間幅発生回路２と遅延回路３とに
より作られるゲート信号と、パルス発生回路１０の論理
積をとるナンド回路であり、１２はナンド回路１１の出
力にてセットされ、同期信号にてリセットされるフリッ
プフロップ回路である。

； １３はフリップフロップ回路１２の出力を計数する
計数回路である。

１４は計数出力がなくなった後も一定時間出力を保持す
るタイマー回路である。

１５はタイマー回路４の出力にてリレーを駆動するリレ
ー駆動回路である。

さて従来例回路において、タイマー回路１４と計数回路
１３は第２図に示すような回路から構成されている。

即ち計数回路１３においてはフリップフロップ回路１２
からの信号を微分回路部１３ａにて微分して信号の立上
り時点でパルス発生させることともに、積分回路部１３
ｂにてフリップフロップ回路１２からの信号を積分して
、フリップフロップ回路１２（７）信号の立上り後の一
定期間信号を遅延させ、さらに立下り後の一定期間（こ
の場合、少なくとも、ゲート信号の終了する時点まで）
信号を遅延させる。

更にナンド回路部１３ｃにて両回踏部１３ａ。

１３ｂの論理積をとる。

このゲート出力は、フリップフロップ回路１２からの信
号が第１回目のときは微分回路部１３ａの出力が発生す
る時点では積分回路部１３ｂの出力はナンド回路部１３
ｃの入力スレッショルドレベルまで達していないので、
次段への出力は現われない。

また次周期のゲート開成期間内に受波信号が存在すると
、ナンド回路部１３ｃの出力はＩＩ ＨＩ＋レベルから
ＩＩ ＬＩ＋ＩＩルに変わり、計数回路１３のフリップ
フロップ回路部１３ｄがセットされ、次段のタイマー回
路１４が動作して、リレー駆動回路１５へ信号が送られ
る。

受波信号がなくなると、積分回路部１３ｂの出力がＩＩ
Ｌ Ｉ＋レベルになり、フリップフロップ回路部１３
ｄがリセットされタイマー回路４の入力はＩＩ Ｌルー
ベルとなり、タイマー回路１４内のＣ−Ｈにより放電が
開始され、インバータ回路部１４ａのスレッショルドレ
ベルよりも低くなると、タイマー回路１４の出力が復帰
して元の状態に戻るのである。

ところでかかる構成では信号出力回路を構成する計数回
路１３とタイマー回路１４の構成が比較的複雑で部品点
数も多くなるという欠点があった。

本発明はこのような欠点に鑑みて為したもので、その目
的とするところは、回路構成が簡単で部品点数も少なく
コストが安価な超音波パルススイッチの信号出力回路を
提供するにある。

以下本発明を実施例回路によって説明する。

第３図は本発明の一実施例を用いた超音波パルススイッ
チの回路ブロックを示し、第１図回路と同一番号の回路
は同様な動作と構成を有するものである。

出力信号回路１６は本発明に関する回路であって、その
具体回路構成は第４図に示すような回路となっている。

即ちフリップフロップ回路１２の出力は微分回路部１６
ａと、積分回路部１６ｂとに夫々接続されており、微分
回路部１６ａは出力をダイオードＤ１を介して２人力の
ナンド回路部１６ｃの一入力端へ接続し、積分回路部１
６ｂはナンド回路部１６ｃの他入力端へ接続してあって
、微分回路部１６ａと、積分回路部１６ｂとは上述の計
数回路１３の微分回路部１３ａと積分回路１３ｂと同様
な制作をなすものである。

ナンド回路部１６ｃは逆方向のダイオードＤ２を出力に
直列接続しており、微分回路部１６ａの出力と積分回路
部１６ｂの出力とを入力して、２個目のフリップフロッ
プ回路１２の出力の立上り時にナンド回路部１６ｃは出
力をＩＩ Ｌ Ｉ＋レベルからＩＩ ＨＩｆレベルに変
える。

ダイオードＤ２のアノードと電源ｖＣＣとの間には可変
抵抗からなる第２の抵抗Ｒ１とコンデンサＣ１との並列
回路を接続しており、コンデンサＣ１は前述のナンド回
路部１６ｃの出力がＩＩ Ｌ Ｉ＋レベルから”Ｈ”レ
ベルに変わった後に充電されて次段のインバータ回路部
１６ｄの出力をＩｆ ＬＩｔレベルから”Ｈ”レベルに
変える。

インバータ回路部１６ｄは出力を第１の抵抗Ｒ２を介し
て、ダイオードＤ１が接続されたナンド回路部１６ｃの
一入力端に接続してあって、出力が°１Ｈ１ルベルにな
るとナンド回路部１６ｃの２人力共に”Ｈ＋ｌレベルと
してナンド回路部１６ｃの出力を“１Ｌ”レベルに維持
する。

この出力維持時に微分回路部１６ａに負パルスの出力が
あってもダイオードＤ１によってナンド回路部１６ｃの
入力端へは入力しないようになっている。

一方フリップフロップ回路１２の出力がなくなると（反
射波がゲート開成期間に存在しないと）積分回路部１６
ｂの出力が一定時間後に”Ｌ”レベルとなって、ナンド
回路部１６ｃ出力は”Ｌ ”レベルから０Ｈ“ルベルに
変わり、インバータ回路部１６ｄの入力はコンデンサＣ
１と可変抵抗Ｒ１の放電回路による放電によって少しづ
つ高レベルになり、インバータ回路部１６ｄの入力のレ
ベルがスレッショルドレベルに達したときにインバータ
回路部１６ｄの出力は”Ｈ１ルベルかうＩＩ Ｌ”レベ
ルに変わって、リレー駆動回路１５の駆動動作を解消す
るようになっており、インパーク回路部１６ｄと、可変
抵抗Ｒ１と、コンデンサＣ１とで出力保持回路を構成す
る。

第５図は本発明の一実施例回路に用いる各回路信号のタ
イムチャートを示し、同図Ａは同期信号発生回路１の出
力たる同期パルス信号を示し、その周期は一定周期でも
、不定期周期でもよい。

同図Ｂは送波用の超音波パルス信号で、そのパルス幅に
応じたトーンバースト波が発振器５で作られる。

同図Ｃは受波信号波形である。同図りはゲート回路４の
ゲート開成期間を示すゲート信号であって、同期パルス
より一定期間遅れて、受波信号が通過可能となり、同期
パルスより別の一定期間遅れて、受波信号の通過を不可
能とするものであって、受波信号を検知しようとする領
域の最少、最大距離に比例する。

同図Ｅはフリップフロップ回路１２の出力波形であり、
ゲート開成期間内に受波信号が有ると、セットされて次
周期の同期パルスでリセットされるものである。

同図Ｆは微分回路部１６ａの出力波形、同図Ｇは積分回
路部１６ｂの出力波形、同図Ｈはナンド回路部１６ｃの
出力波形を夫々示す。

また同図■はインバータ回路部１６ｄへの入力波形であ
り、ナンド回路部１６ｃの出力信号がＩＩ ＨＩｆレベ
ルからＩＩ Ｌ Ｉ＋レベルへ変化する時は、同時にＩ
ｆ ＨＩ＋レベルからＩＩＬＩ＋レベルへ変化するが、
ナンド回路部１６ｃの出力がＩｆ Ｌ Ｉ＋レベルから
ＩＩ ＨＩ＋レベルに変わるときは、ダイオードＤ２が
有るためにナンド回路部１６ｃの影響をうけず、コンデ
ンサＣ１、可変抵抗Ｒ１で構成された放電回路の出力電
位がインバータ回路部１６ｄの入力となる。

同図Ｊはインバータ回路部１６ｄの出力波形を示す。

この第４図のタイムチャートは第１周期、第２周期のゲ
ート開成期間内に受波信号が存在し、他の周期のゲート
開成期間内には受波信号が存在しない場合を示している
。

今、第１周期Ｔ１目のゲート開成期間内の受波信号によ
ってフリップフロップ回路１２がセットされて、第４図
Ｅの信号となり、微分回路部１６ａ積分回路部１６ｂの
出力は第５図Ｆ、Ｇのような出力となる。

この時、ナンド回路部１６ｃへの入力中、微分出力はＩ
ｆ ＨＩ＋レベルであるが、積分出力は１１Ｌ０レベル
であるのでナンド回路部１６ｃの出力は変化せず ！Ｉ
ＨＩ＋レベルのままである。

次に、第２周期Ｔ２目になるわけだが、第１周期日のフ
リップフロップ回路１２出力信号を積分回路１６ｂが遅
延させているので、この周期のゲート開成期間内に再び
受波信号があると、ナンド回路部１６ｃの出力が変化し
、第５図Ｈの信号のように”Ｈ“ルベルから”Ｌ ”レ
ベルとなり、インバータ回路部１６ｄが制作しその出力
がＩＩ Ｌ Ｉ＋レベルからＩＩ ＨＩ＋レベルと変わ
り、次段に接続されたリレー駆動回路１５が動作してリ
レーが作動する。

第３周期Ｔ３目においては、ゲート開成期間内に受波信
号がないとすると、積分回路部１６ｂの遅延動作が、こ
の周期内で終了するようにしておけば、ナンド回路部１
６ｃ入力がＩＩ Ｌ Ｉｆレベルとなり、その出力がＩ
Ｔ ＨＩｆレベルへと変わる。

するとナンド回路部１６ｃの出力に接続されているダイ
オードＤ２の働きにより、ナンド回路部１６ｃ出力は上
述の放電回路へ影響を及ぼさないため、インバータ回路
部１６ｄの入力はコンデンサＣ１と可変抵抗Ｒ１の放電
回路出力によって制御され、この出力が第５図Ｇに示す
スレッショルドレベルＬを越えた時に、インバータ回路
部１６ｄの出力がＩＩ ＨＩｆレベルから”Ｌ ”レベ
ルに変化してリレー駆動回路１５がオフとなってリレー
が復帰する。

本発明は上述のように構威しであるので、従来と同様な
動作を得ることができるものであって、従来の計数回路
のフリップフロップ回路部の２個のナントゲートが不要
となって、回路構成が簡単となる上に、回路の小型化が
計れ、コストも安価となるという効果を奏する。

【図面の簡単な説明】

第１図は従来例を用いた超音波パルススイッチの回路ブ
ロック図、第２図は同上の計数回路とタイマー回路の具
体回路図、第３図は本発明の一実施例を用いた超音波パ
ルススイッチの回路ブロック図、第４図は同上の信号出
力回路の具体回路図、第５図は同上の各部のタイムチャ
ートであり、１２はフリップフロップ回路、１６は信号
出力回路、１６ａは微分回路部、１６ｂは積分回路部、
１６ｃはナンド回路部、１６ｄはインバータ回路部、Ｄ
ｌ、Ｄ２はダイオード、Ｒ２は第１の抵抗、Ｒ１は第２
の抵抗、Ｃ１はコンデンサである。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. １ 繰返して空間に送波される超音波パルス信号の反射
   波信号がゲート開成期間に受波されて存在するときに出
   力信号を発生する超音波パルススイッチの信号出力回路
   において、前記ゲート開成期間内に受波信号が存在する
   ときにセットされ、次の送波時点でリセットされるフリ
   ップフロップ回路の出力を入力信号とする微分回路部並
   びに積分回路部と、微分回路部の出力を第１のダイオー
   ドを介して一入力端に入力するとともに積分回路部の出
   力を他入力端に入力する２人力のナンド回路部と、この
   ナンド回路部の出力を逆方向の第２のダイオードを介し
   て入力し、出力を第１の抵抗を介してナンド回路部の第
   １のダイオードを接続した一入力端に接続するとともに
   リレー駆動信号とするインバータ回路部と、インバータ
   回路部の入力端と電源との間に接続したコンデンサ、第
   ２の抵抗の並列回路とを具備して戊ることを特徴とする
   超音波パルススイッチの信号出力回路。