JPS606887A

JPS606887A - 超音波距離計

Info

Publication number: JPS606887A
Application number: JP11480483A
Authority: JP
Inventors: Fukunari Imada; 今田　福成; Yukihiro Kawasaki; 川「さき」　幸弘
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 1983-06-24
Filing date: 1983-06-24
Publication date: 1985-01-14

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】本発明は超音波距離計に関する。

この種の装置は超音波を発射して物体からの反射波を受
信し、反射到来所要時間を計数して物体までの距離情報
を出力するよう構成されている。

第１図は送波器（５）と受波器（Ｂ）、および検出物体
（Ｃ１の関係を示し、（Ｓｌ）は発射された超音波、（
ｓ２）は反射波、（Ｉ））は送波器囚と受波器（Ｂｌと
を支持する取付はベースである。

従来では送波器囚から受波器田）に直接波（Ｓ３）が飛
び込まないように、送波器囚および受波器（Ｂｌとして
指向性の鋭い特別なものを使用したり、取付はベースの
）の形状を考慮するなど機械的な手段で防止されている
のが現状である。しかし、このような何れの場合も高価
であると云う欠点を有している。

本発明は安価でしかも確実に直接波による影響を防止で
きる超音波距離計を提供することを目的とする。

本発明の超音波距離計は、超音波を発射して物体からの
反射波を受信し、反射波到来所要時間を前記物体までの
距離情報として出力するよう構成すると共に、反射波検
出回路を、コンパレークの一方の入力端子に積分回路を
介して反射波受信ラインに接続し、コンパレークの他方
の入力端子をレベルシフト回路を介して前記反射波受信
ラインに接続し、かつ前記反射波受信ラインに超音波発
射の度に基１＄電圧作成用信号を加算し、コンパレータ
の前記他端の入力端子のし；＜　）Ｉ／が前記一端の入
力端子のレベルを越えた時に反射波到来と判定するよう
構成したことを特徴とする。

以下、本発明の一実施例を第２図〜第７図に基づいて説
明する。

第２図は送信部およびタイミンク制御部を示す。

タイミング制御回路（１）は、端子（Ｔｌ）〜（１’４
）にそれぞれ８Ｈｚ、　１２８Ｈｚ、　２５６Ｈｚ、３
３：５Ｋｋの矩形波を入力して、端子（Ｔ５）に送信駆
動信号Ｓｌｏ、端子（Ｔ６）〜（Ｔ８）に後述の受信部
で使用されるリセット信号Ｒｅ、初期設定信号Ｍ１ラッ
チ信号Ｌａを発生する。なお、このタイミング制御回路
（１）へ加えられる前記各矩形波は第３図の信号発生部
（２〕で作られている。信号発生部（２）は、基準発振
器（３ンと第１、第２の分周器（４）　（５）から成り
、端子（Ｔ９）には基準発伽器（３）の発生する３　３
．５ＩＧＩｚの信号が発生し、第１の分局器（４）は３
３．５Ｋｌ−！ｚの信り・を分周して端子（Ｔｌｏ）〜
（Ｔ１５）にそれぞれ４Ｋｊ（ｚ、　５１２　Ｈｚ、２
５６　Ｈｚ、１２８　）１ｚ、１６Ｈｚ　１．８　Ｈｚ
の信号を出力する。つまり、前記端子（Ｔ１）〜（Ｔ４
）には端子（Ｔ１５）、（Ｔｌ３）、（Ｔ１２）、（Ｔ
９）が接続されている。また、タイミング制御回路（１
）で作られた前記送信駆動信号５１０は、送波器間に直
列接続されたトランジスタ（Ｑｌ）をスイッチングして
送波器間を駆動する。（６）は送信部電源で、端子（Ｔ
ｌ６）は信号発生部（２）の端子Ｃ”ｌ’１４　）に接
続され、＋１２ポルトを倍電圧して前記送波器間に印加
している。

第４図は反射波到来を検出するよう構成された受信部前
段を、第５図は反射波到来所要時間を障害物までの距離
情報としてディスプレイさせる受信部後段を示す。受波
器…）の出力信号は、インヒーダンス交換回路（７）、
増幅器（８）およびバンド・パス・フィルタ（９）を介
してコンパレーク動作を行う反射波検出回路ａｑに供給
され、反射波検出時にトランジスタ（Ｑ２）をオンさせ
て端子（１’１７　）を論理レベル“Ｌｏに反転させる
。端子（Ｔ１７）は受信部後段の端子（Ｔｌｇ）に接続
されている。第５図において、０１）は反射波到来時間
を計数する１０進カウンタで、リセット端子に接続され
た端子（ｒ１９）はタイミング制御回路（１）の端子（
Ｔ６）に接続され、計数入力信号として端子（”Ｉ’ｚ
ｙ　ンが信号発生回路（２ンの端子（刀１）に接続され
ている。（６）は１０進カクンクａ刀の計数値を保持す
るラッチ回路で、ラッチ信号端子は端子（Ｔ２１　）を
介してタイミング制御回路（１）の端子（Ｔ８）に接続
されている。０３はデジタルコンパレータで、最新の検
出距離情報Ｄｊとして入力された前記１（］進カクンタ
（ｌυの計数値と、過去の検出距離情＠ＩＤｔ−ｔとし
て入力されたｌｉＤ記ラッう回路＠の内容とを比較して
Ｄｊ＞Ｄｊ−１、すなわち最新の検出距離が過去の検出
距離よシも長くなったことを検出して出力端子（１４）
の論理レベルが例えば”Ｈ“に反転する。Ｑ５１はデー
タセレクタで、セレクタコントロール端子Ｓにデジタル
コンパレータＱ３の前記出力端子Ｑ４）が接続され、デ
ータ人力には前記１０進カクンタＯυの計数値と前記ラ
ッチ回路（イ）の内容とが接続されておシ、最新の検出
距離情報と過去の検出距離情報のうちの近い方の検出距
離情報を選択して出力する。韓住Ｑはケープ／Ｉ／αη
を介して前記データセレクタα９の出力に接続された表
示装置で、データセレクタ０９がＢＣＤコードで出力す
る検出距離情報を０〜９の１０進に変換するデコーダα
印と、デコーダ０１１９の０〜９の出力端子にそれぞれ
２個づつ接続された発光グイオードＬＥＤｏｌ、　ＬＥ
Ｄ０２、ＬＥＤｌｌ、ＬＥＤ１２、・・・ＬＥＤ９１、
ＬＥＤ９２と、物体接近警報装置用の音響変換器０呻と
から構成されている。（４）は検出距離の変化を警報音
のトーンの変化として報知する物体接近警報装置で、出
力信号は前記ケーブルαηを介して前記音響変換器０り
に印加され、トーン信号として端子（Ｔ２２）を介して
前記信号発生器（２）の端子（Ｔｉｏ）から４ＫＨｚの
信号が供給され、バースト信号として端子（Ｔ２３　）
（Ｔ２４）　（Ｔ２５）を介して信号発生器（２）から
２田、４　Ｈｚ、８　Ｈ２の信号がそれぞれ供給され、
また検出距離に関する情報として端子（Ｔ２６　）　（
Ｔｚ７）が前記データセレクタｕす出力のＢＣＤ信号の
うちのビットＣとビットＤに接続されている。なお、前
記信号発生器（２）ではタイミング制御回路（１）で作
られたラッチ信号Ｌａを、フリップ７０ツブで構成され
る第２の分局器（５ンに印加して端子（Ｔ２Ｏ）（Ｔ２
Ｏ）にそれぞれ４　Ｈｚ、２　）ｈの信号が発生してお
り、端子（Ｔ２Ｏ）が端子（Ｔ２４）：。

端子（Ｔ２Ｏ）が端子（Ｔ２３　）に接続されている。

次に動作順序に従って各部の構成を更に詳しく説明する
。第６図（ａｌは信号発生器（２）の要部信号波形余水
し、前記タイミング制御回路（１）の端子（Ｔ５）だには８　Ｈｚの矩形波の立ち上、りのタイミンクから約
２ｍｓにわたって第６図（ｃ）のように３３．５　ＫＨ
ｚ　の送信駆動信号Ｓ１ｏが発生する。この送信駆動信
号（Ｓｔｏ）でトランジスタ（Ｑｌ）をスイノチンクし
て送波器（５）から超音波が発射される。受信部の１０
進カウンタ０］）は送信終了から約２ｍｓ後に第６図（
ｄｌの前記リセット信号Ｒｅで一旦リセットされて第６
図ｔｅｌのように計数値“０１にクリアされる。１だ、
フリップ７０ノブＱυがリセット信ＪｐｊＲｅでセット
されるためゲートＧ１が開いて、以後は前記反射波検出
回路ａ０が反射波到来を検出する壕で端子（Ｔ２Ｏ）に
印加された５１２Ｈｚの矩形波の立ち上がりの計数を続
けて計数値が増加する。受波器ＣＢＩに反射波が受信さ
れると、。

バンド・パス、・フィルタ（９）出力に受信超音波成分
が発生して反射波検出回路（１（Ｊ出力のトランジスタ
（Ｑ２）がオン（７て前記フリップフロップＱυをリセ
ットするため、ゲートＧ１が閉じて前記１０進カウンタ
Ｑυのそれ以後のカウントアツプが中止される。なお、
１０進カクンタＱｌ）の計数値が“９°に達しても前記
反射波検出回路Ｏｑが反射波到来を検出しない場合には
、ゲートＧ２が前記フリップフロップＱ］）をリセット
して１０進カウンタθ］）の計数を中止させるう送信→
計数の上記動作は８　Ｈｚの矩形波の立ち」−がりの度
に実行され、１０進カウンク０υの計数値はリセット信
９Ｒｅによるリセットに先立って第６図（ｂ）のように
発生する前記ラッチ信号（Ｌａ　）によってラッチ回路
０功に転送される。このようにして送信の度にラッチ回
路α砂の内容が前回の検出距離情報に更新され、データ
セレクタＱ０の出力データに応じて表示装置αＱの発光
ダイ詞−ドの適当なものが点灯する。

前記反射波検出回路ＯＱは直接波の影響を防止するため
に次のように構成されている。

バンド・パス・フィルり（９）の出力信ぢ゛は端子（Ｔ
ａｏ）を介してタイミンク制御回路（１）の端子（Ｔ７
）から印加された初期設定信号Ｍ〔第６図（ｆ）〕を加
算した後、オペアンプ（イ）で構成される増幅器で増幅
してオペアンプ（イ）で構成されるコンパレータ本体に
印加されている。オペアンプ（ハ）の反軸入力端子θは
積分回路（財）とダイオード（至）を介してオペアンプ
（２）の出力端子に接続され、オペアンプ（イ）の非反
転入力端子のはダイオード列（イ）と抵抗＠に）とから
成るレベルシフト回路−を介してオペアンプ（イ）の出
力端子に接続されている。

第７図（ａ）は８（ＩＺの矩形波の立ち上がり直後の反
射波検出回路αりの波形図で、オペアンプ（イ）の出力
レベルは前記初期設定信号Ｍ〔第７図（１））　〕の加
算によって波形（１）のように変化し、オペアンプ翰の
反転入力端子ｅと非反転入力端子巾のレベルはそれぞれ
波形（ＩＩ）　（１１１１のように変化する。すなわち
、波形（Ｉｌｌ）は積分回路□が介装されているため波
形（１１）よシも電位の変化が遅れ、波形（Ｉｌｌはレ
ベルシフト回路−によって波形（卯よりもレベルが下げ
られている。このように構成されているため、時刻ｔに
反射波を受信すると、波形（１）のレベルが一定の上昇
率以上で上昇し、波形（１１）と波形（ｍｌは回路定数
の差により波形（１）の万が上昇率が大きいため、この
状態が所定時間継続すると波形（Ｍｌのレベルが波形（
１１１１ルヘルを上回る。この期間（ＩＶＩにおいて第
７図（ｄｉのようにオペアンプ＠の出力がＬレベルから
Ｈレベルに反にしてトランジスタ（Ｑ２）がオン状態と
なる。

このように、反射波検出回路００は超音波発射の度に初
期設定信号Ｍが扉算されてオペアンプ翰のレベル判定用
の基ＢＰ電位となる反転入力端子ｅのレベルを直接波を
受信する恐れのめる期間（Ｖ）にわたって持ち上げてマ
スキングされるため、直接濠を受信しても反射波検出回
路ｕ０の出力レベルがＨレベルに反転するような事態を
回避できる。

また、このように反射波検出回路（１（ｌを、信勺の上
昇率が所定値以上の場合に反射波受信と’ｉｌｌ定する
よう構成したため、追従周波数以下のノイズに対して誤
動作することを防止できる。

以上説明のように本発明の超−音波距離計によると、反
射波検出回路を積分回路とレベルシフト回路を用いた追
従形とし、かつ超音波発射の度に基準電圧作成用信号を
加えるよう構成したため、送波器、受波器およびこれら
の取伺ベースとして晶価なものを用いずとも直接波によ
る誤計測を防止できる。また、追従形としたことによっ
て追従周波数以下のノイズに対して誤動作しないと云う
効果も得られ、低コストで、しかも従来のものよりも高
信頼度の動作を期待することができる。

【図面の簡単な説明】

第１図は超音波距離計の説明図、第２図〜第′１図は本
発明の一実施例を示し、第２図は送信部の構成図、第３
図は信号発生部の構成図、第４図と第５図は受信部の構
成図、第６図は送受信部の要部波形図、第７図は反射波
検出回路の要部波形図である。（１）・・・タイミング制御回路、（２）・・・信号発
生部、（７）・・・インピーダンス変換回路、（８）・
・・増幅器、（９）・・・バンド・パス・フィルタ、α
〔１・・・反射波検出回路、ａη・・・１０進カクンタ
、（２）・・・ラッチ田」路、叫・・・表示回路、（２
）・・・オペアンプ〔フンパレータ〕、（ハ）・・・積
分回路、四・・・レベルシフト回路代理人　森　木　義　弘

Claims

【特許請求の範囲】

１　超音波を発射して物体からの反射波を受信し、反射
波到来所要時間を前記物体までの距離情報として出力す
るよう構成すると共に、反射波検出回路を、コンパレー
クの一方の入力端子に積分回路を介して反射波受信ライ
ンに接続し、コンパレータの他方の入力端子をレベルシ
フト１Ｌｊｌ路を介して前記反射波受信ラインに接続し
、かつ前記反射波受信ラインに超音波発射の度に基準電
圧作成用信号を加算し、コンパレークの前記他端の入力
端子のレベルが前記一端の入力端子のレベルを越えた時
に反射波到来と判定するよう構成した超音波距離計。