JPS5848869B2 - 超音波パルススイッチ - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 本発明は送波振動子より超音波信号を送波し、受波素子
で超音波を電気信号に変換増幅して出力回路を駆動する
如くしてなる超音波パルススイッチに関し、その目的と
するところは超音波による検知領域内に、高低の温度差
を有する空気層が存在するときに、その空気層境界面か
らの超音波反射波によって誤報出力が発生するのを防止
した超音波パルススイッチを提供するにある。

此種超音波パルススイッチの検知器Ａが、第１図に示す
如く空調機器Ｂを据付けした室の天井壁（こ床面側（こ
向けて取付けられるとき、空調機器Ｂによって室温とは
異った空気層が検知領域にでき、第２図に示す如く、受
波出力レベルが検知レベルを超えて誤動作を生ずること
があった。

一般に、空気中を超音波が進行する場合に、空気温度の
異なる層が存在すると、音速と密度が異なるために、そ
の境界面で表１の如く反射が生じる。

この時の関係は、次の理論によって表わされる。

即ち、この反射率の変化により受波出力レベルが検知レ
ベルと一致して誤動作の原因となる。

本発明はか＼る事由に鑑みなされたものである。

以下実施例として掲げた第４図乃至第１０図を参照して
本発明超音波パルススイッチを説明すると、第４図にお
いて、超音波スイッチは、周期発振回路１により、一定
周期又は任意の周期毎にトリガーパルスを造出する。

２はパルス作成回路であり、送波時間幅制御パルスと検
知ゲートパルスを造出する。

３は発振回路で、パルス作或回路２の送波時間巾制御パ
ルスにより送波時間のみ発振信号を出す。

４は増幅回路であり、発振信号を受けて、それに基いて
送波振動子５を駆動する。

この送波振動子５は受けた電気信号を超音波信号に変換
して空中へ送波する。

６は受波振動子で、受波した超音波を電気信号に変換す
る。

７は前置増幅器であり、受波振動子６で変換された微弱
な電気信号を増幅する。

８は電圧変化回路であり、ブートストラップ回路の応用
回路の出力にＲＣ積分回路を接続している。

トランジスタＴｒ１はコンデンサＣ，の放電用であり、
ダイオードＤ１、抵抗Ｒ２、コンデンサＣ， ， Ｃ，
、トランジスタＴｒ２、抵抗Ｒ３でブートストラップ回
路を構或する。

ダイオードＤ２，Ｄ３，Ｄ４，Ｄ５は、トランジスタＴ
ｒ１がオンした時に、トランジスタＴｒ２のエミツタ電
位を決定するためのダイオードである。

抵抗Ｒ４、コンデンサＣ２は積分回路で、ダイオードＤ
６は、コンデンサＣ２の放電弔である。

９は自己バイアス型増幅器でトランジスタＴｒ４、抵抗
Ｒ５， Ｒ６、コンデンサＣ３， Ｃ４でもって構戊さ
れ電正制御増幅器として使用している。

この電圧変化回路８と自己バイアス型増幅器でゲイン時
変化型増幅器を構成七でいる。

１０はパルス成形回路で、受波信号をパルス波ｌこ変化
するものである。

１１は信号処理回路であり、受波パルスの検知ゲート内
における有無を判断し、もしも検知ゲート内に受波パル
スがあれば、例えばリレー回路よりなる出力回路１２を
駆動する。

エアコンによる異温度空気層からの反射レベルは、第２
図に示したようになっている。

この結果より、エアコンからの反射波による動作をなく
するようにするには、増幅器のゲインを変化して、増幅
器出力段での反射距離と受波出力レベルの関係を、第２
図の破線Ｘのようにしてやれば良い。

このようにするためには、増幅器の特性は第５図に示す
ような、ゲイン時変化特性とならなくてはならない。

ゲインを変化出来る増幅器として、この発明で用いた第
４図自己バイアス型増幅器９の電源電圧を第６図のＡの
直線変化とするとゲインは、第７図のＡ′の特性となり
、第５図のゲインレスポンスを満たさない。

そこで、自己バイアス型増幅器９の電源電圧を第６図の
Ｂのようなエクスポネンシャルカーブを有するものにし
てやるとゲインは第７図Ｂ′の如く第５図ゲインが満た
される。

か＼るゲイン特性を得るために、トランジスタＴ ｒ
１は、パルス作或回路２の出力信号により送波時間の間
オンされて、電圧変化回路８のａ点の電位は０（ｖ）と
なる。

この時、ｂ点は直列ダイオードＤ２ ｔ Ｄ３ｔ Ｄ４
ｔ Ｄｓの順方向電位Ｖｄ（ｖ）で保持される。

さらにＣ点の積分回路出力は前記Ｖ ｄ ＋ ０． ７
Ｍである。

送波時間が終了するとトランジスタＴｒ１はオフとなり
コンデンサＣ１は抵抗Ｒ２を流れる電流ｉ１によって、
充電を開始する。

ａ点の電位が、ｂ点の電位プラストランジスタＴ ｒ
２のベース・エミツタ間の電位になると、コンデンサＣ
５によって、電流１１は定電流となり、ｂ点の電位は、
直線的に増加し、第８図のＣの特性となる。

このｂ点によって抵抗Ｒ４、コンデンサＣ２の積分回路
のＣ点出力は、第８図Ｄの破線のように変化する。

この電圧を増幅器９に加えるとゲイン特性は第９図の実
線Ｄ′になり、ほぼ第５図のゲインを満たすゲイン時変
化型増幅器となる。

第８図におけるブートストラップ出力Ｃのカーブにおい
て、積分完了した時点となっても、積分回路出力Ｄのカ
ーブは、増加を続行している。

しかもその増加特性は１ｅ−ｃ２Ｒ４のカーブである。

したがって、第９図の実線Ｄ′に示すように、ｆの所に
おいてゆるやかなゲイン上昇カーブとなってしまう。

この部分を改良したのが、第１０図に示す回路である。

この回路では、第５図の電圧変化回路８の抵抗Ｒ４、コ
ンデンサＣ２の積分回路の出力段にツエナーダイオード
を取付けている。

このダイオードの働きによって、第８図のブートストラ
ップの出力Ｃが一定となる点もしくはそれ以前でのＤカ
ーブをＥのように一定とすることができ、増幅器の特性
が、第９図Ｅ’！こなり、第５図に対し完全なゲイン時
変化特性が得られる。

上述するように本発明によれば、送波振動子より超音波
信号を送波し、受波素子で超音波を電気信号ｌこ変換増
幅して出力回路を駆動する如くしてなる超音波パルスス
イッチにおいて、電気変換増幅部と出力部間に挿入する
ゲイン時変化型増幅回路に、送波発振回路を駆動するパ
ルス作或回路よりのリセット信号により積分コンデンサ
を放電させるブートストラップ回路を設け、該回路の電
圧検出用トランジスタのベース・エミツタ間に複数個の
直列ダイオードを逆方向に接続すると共に前記トランジ
スタのエミツタ抵抗と並列に抵抗とコンデンサよりなる
積分回路を設けその抵抗と並列にダイオードを接続して
なる電圧時変化回路と、該電圧時変化回路の出力電圧を
電源として作動する自己バイアス増幅回路を用いてなる
ことを特徴とする超音波パルススイッチとすることによ
って、エアコン等室温とは異った温度の空気層が検知エ
リア内に存在しても誤動作を生じることのない超音波パ
ルススイッチが得られる。

【図面の簡単な説明】

第１図乃至第３図は従来例を示し、第１図は超音波パル
ススイッチの取付状態の正面図、第２図は第１図取付状
態における受波出力レベルと反射物距離の関係を示す図
、第３図は温度差と反射率との関係を示す図である。 第４図乃至第１０図は本発明超音波パルススイッチの実
施例を示し、第４図は一実施例の回路図、第５図はゲイ
ンレスポンスの時間特性図、第６図はアンプ印加電圧の
時間特性図、第７図はアンプゲインの時間特性図、第８
図はアンプ印加電圧の時間特性図、第９図はアンプゲイ
ンの時間特性図、第１０図は他の実施例の回路図である
。 １・・・・・・周期発振回路、２・・・・・・パルス作
或回路、３・・・・・・発振回路、４・・・・・・増幅
回路、５・・・・・・送波振動子、６・・・・・・受波
振動子、７・・・・・・前置増幅回路、８・・・・・・
電圧変化回路、９・・・・・・自己バイアス型増幅器、
１０・・・・・・パルス戊形回路、１１・・・・・・信
号処理回路、１２・・・・・・出力回路、Ｒｔ ｐ Ｒ
２ ｔ Ｒ３ ｔ Ｒ４ ＋Ｒ５・・・・・・抵抗、Ｔ
ｒ １ ｔ Ｔｒ ２ ｔ Ｔｒ ３ ｔ Ｔｒ４ ・
”・・・抵抗、Ｃ１，Ｃ２，Ｃ３，Ｃ４，Ｃ，・・・・
・・コンデンサ、Ｄ１ ｐ Ｄ２ ｔ Ｄ３ ｔ Ｄ４
ｙ Ｄ５ ｐ Ｄ６・・・・・・ダイオード、ＺＤ１
・・・・・・定電圧素子。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １ 送波振動子より超音波信号を送波し、受波素子で超
   音波を電気信号に変換増幅して出力回路を駆動する如く
   してなる超音波パルススイッチにおいて、電気変換増幅
   部と出力部間に挿入するゲイン時変化型増幅回路に、送
   波発振回路を駆動するパルス作戊回路よりのリセット信
   号により積分コンデンサを放電させるブートストラップ
   回路を設け、該回路の電圧検出用トランジスタのベース
   、エミツタ間に複数個の直列ダイオードを逆方向に接続
   すると共に前記トランジスタのエミツタ抵抗と並列に抵
   抗とコンデンサよりなる積分回路を設けその抵抗と並列
   にダイオードを接続してなる電圧時変化回路と、該電圧
   時変化回路の出力電圧を電源として作動する自己バイア
   ス増幅回路を用いてなることを特徴とする超音波パルス
   スイッチ。 ２ 電圧時変化回路の出力端に接続する積分コンデンサ
   と並列に定電圧素子を設けてなる特許請求の範囲第１項
   記載の超音波パルススイッチ。