JPS63259488A - 壁の背後部材検知装置 - Google Patents

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】 ［技術分野Ｊ 本発明は、合板や石膏ボードからなる壁材や天井材の背
後にあって壁材や天井材を取り付ける胴縁、間柱、野縁
等の支柱や、壁の背後に配設された水道管、電線管等を
検知する壁の背後部材検知装置に関するものである。

［背景技術１ 一般に合板や石膏ボード等の壁材や天井材により壁や天
井が形成されている場合であって、壁に時計や額を取り
付けたり、天井や壁に照明を取り付けたりするときは、
壁材や天井材を取り付けるために壁材の背部に設けられ
た支柱（間柱′％刷胴縁野縁等）を探し出し、釘やフッ
クを支柱に装着することが必要であり、また空調機等を
取り付けろときには、壁内に埋設された水道管や電線管
を避けて穴をあける必要がある。しかしながら、一般に
壁材の表面は化粧シートを貼着したり塗装を施すことに
よって表面仕上げがなされているから、支柱の位置を目
視によって探し出すのは困難である。

したがって、従来はハンマー等で壁材の表面をたたき、
生じる音が支柱の有無により変化することを利用して支
柱の位置を検知する方法が一般に用いられでいた。しか
しながら、石膏ボードでは支柱の有無による音の変化が
少ないものであるから、熟練した人でなければこの方法
による支柱の検知は困難である。

しかるに、壁の背後部材を検知するものとして米国特許
第４０９９１１８号に開示された間柱検知器が知られて
いる。これは、壁材のＲ後における支柱の有無に応じて
誘電率が変化することを利用して壁材の背後に配設され
た支柱を検知するものである。すなわち、第８図に示す
ように、ケーシング３の一面に電極板２を備えた装置を
、第９図に矢印で示すように、壁材４の表面に沿って移
動させ、電極板２に第１０図に示すように生じている電
界がａｍ率の変化に伴なって変化することを利用して静
電！８量の変化を検出するのである。

ここで、静電容量は第１１図に示すように、支柱５の中
心位置で最大となるように変化する。この原理に基づい
て背後部材が検出されると、報知手段としての発光ダイ
オード等の表示素子６を点灯（第１０図中黒丸で示す）
させるように設定されている。

米国特許第４０９９１１８号では、報知手段として発光
ダイオードが４個並設されており、すべての発光ダイオ
ードが点灯するとき装置が背後部材上に位置していると
判定でさるようになっている。

このように、従来の′ｔｃ置においては、報知手段が発
光ダイオード等の光による表示素子のみであり、壁の高
い位置の背後部材を検知する場合には、人の目から見に
くい場合があった。また、発光ダイオード等の光による
表示素子が全部点灯したときに背後部材上に位置してい
ることを示すようになっているから、壁の高い位置の背
後部材を検知する場合には、背後部材に近付く様子がわ
かりにくいという問題があった。

［発明の目的１ 本発明は上述の魚に鑑みで為されたものであって、その
目的とするところは、壁や天井の背後に存在する部材を
検知したときに、使用形態にかかわらず報知がわかりや
すくなるようにした壁の背後部材検知装置を提供するこ
とにある。

［発明の開示］ （構成） 本発明に係る壁の背後部材検知装置は、周囲の静Ｍ寥量
に対応した電気信号が得られるセンサを有し、静電容量
の変化により壁や天井の背後に存在する部材を検知する
と報知手段を作動させて背後部材の存在を報知する動作
制御回路を有し、報知手段は複数個の表示素子とブザー
とでｖＩＪ成され、動作制御回路はＷｐ電電量量変化が
小さいときには表示素子を点灯させ、静電容量の変化が
大きいときにはブザーを作動させるように設定されたも
のであり、報知手段として視覚に報知する表示素子に加
えて、聴覚に報知するブザーを併用することにより、使
用形態にかかわらず報知しでいることがわかるようにし
たものである。

（実施例） １１図に示すように、基本的には金属探知部と、背後部
材の探知部と、それらに給電する電池Ｂと、電源スィッ
チＳＷ、およびパイロットフンブとしての発光ダイオー
ドＬ　Ｄ　＠とから構成される。第１図中左半分は金属
探知部であって、周囲に交番磁界を形成しその磁界の変
動により金属の存在を検知する第１のセンサとしての発
振回路１と、電源投入時に基準値を自動設定するととも
に発振回路１の出力レベルが所定値以下となると接点出
力を送出するｔＩ４１の動作制御回路１０と、第１の動
作制御回路１０の接、α出力に呼応しで点滅する第１の
報知手段となるｔＪＳｌの発光ダイオードＬＤ。

とから構成される。

発振回路１はコアに導線を巻回した発振トランスＴを備
え、−次８線Ｌ１にはコンデンサＣ４が並列接続されて
共振回路を形成する。この共振回路はトランジスタＱ、
のコレクタに接続され、発振トランスＴの二次巻ＭＬｘ
は帰還８＃ｌとなって一端がトランジスタＱ、のペース
に接続され、他端が一対のダイオードＤ　Ｉ−Ｄ　２に
接続されている。

このグイオー）’Ｄ、、Ｄ２はトランジスタＱ１のベー
スにバイアスを付与するために設けられているものであ
り、電源投入時に発振回路１が起動できるようにすると
ともに、トランジスタＱ１のエミッタ抵抗の変化に対応
できるようにしているのである。トランジスタＱ、のエ
ミッタには抵抗Ｒ２が挿入される。発振回路１の出力は
トランジスタＱ１のコレクタと共振回路との接続点より
取り出される。したがって、発振回路１が発振している
状態では発振トランスＴの周囲に交番磁界が発生し、発
振トランスＴの周囲の磁界内に金属が存在し渦電流損等
で磁界が変動すると、発振トランスＴの一次巻［、、と
二次巻線Ｌ２との間の結合係数が変化し、発振回路１の
出力レベルが低下する。

動作制御回路１０は、発振回路１の出力を増幅する検知
増幅回路１１と、検知増幅回路１１の出力レベルに対応
した電圧を出力する積分回路１２と、積分回路１２の出
力が所定レベルに達すると接、α出力が反転するスイッ
チング回路１３と、スイッチング回路１３の出力に呼応
した出力を発生する検知回路１４と、電源スィッチＳＷ
の投入直後では検知増幅回路１１の増幅率を最小とじて
から次第に増大させ検知増幅回路１１の増幅率が所定値
となり検知回路１４の出力が反転した後は検知増幅回路
１１の増幅率をその値に保持するラッチ回路１５とによ
り構成される。検知増幅回路１１は発振回路１の出力の
うちの交流成分を増幅し、積分回路１２では検知増幅回
路１１の出力レベルに呼応した出力電圧が得られるよう
になっている。

スイッチング回路１３は積分回路１２の出力電圧が所定
値となると導通して発光ダイオードＬＤ。

が点灯するように設定されている６すなわち、検知増幅
回路１１の出力レベルが所定値以下となると発光ダイオ
ードＬＤ、が点灯するのである。検知回路１４はスイッ
チング回路１３の出力に呼応して動作するのであって、
ラッチ回路１５の動作を制御する。ラッチ回路１５は電
源投入時に出力レベルが最大となり、検知増幅回路１１
の増幅率を小さくして出力レベルを下げ発光ダイオード
ＬＤ、を点灯状態とする。その後、発光ダイオードＬＤ
、が点灯している期間は出力レベルを次第に減少させ、
検知増幅回路１１の増幅率を次第に増大させて発光ダイ
オードＬＤ、の消灯時点で検知回路１４の出力が得られ
るとその出力レベルを保持する。

したがって、金属探知部は以下のように動作する。すな
わち、まず電源を投入すると、ラッチ回路１５は出力レ
ベルを最大とし、検知増幅回路１１の増幅率が最小とな
るから、発振回路１の出力レベルは第２図（ａ）のよう
に一定であるが、検知増幅回路１１の出力レベルは、第
２図（ｂ）に示すように、小さくなっている。したがっ
て、このときスイッチング回路１３の出力レベルは、第
２図（ｃ）に示すように、Ｌ′となり、第２図（ｅ）に
示すように、発光ダイオードＬＤ、が、α灯する。その
後、第２図（ｄ）のように、ラッチ回路１５の出力レベ
ルが次第に低下すると、検知増幅回路１１の増幅率が次
第に大きくなり、検知増幅回路１１の出力レベルが増大
して積分回路１２の出力電圧が所定値に達すると、スイ
ッチング回路９が非導通状態となって発光ダイオードＬ
Ｄ、が消灯する。

このとき、検知回路１４の出力が反転し、ラッチ回路１
５の出力レベルが保持される状態となる。

したがって、その後は検知増幅回路１１の増幅率が一定
値に保たれるのである。その後に発振トランスＴの磁界
内に金属が存在するようになると、第２図の右半分に示
すように、発振回路１の出力レベルが低下し、発光グイ
オー′ドＬＤ、が点灯するのである。このとき、ラッチ
回路１５の出力レベルは変動しないようになっている。

背後部材の探知部は、第１図の右半分であって、基本的
には、抵抗Ｒ２〜Ｒ９とともに第２のセンサとなる時定
数回路を構成する電極板２と、電源投入時に基準値を自
動設定し電極板２により検知される＃ＮＮ畳量基準値に
達すると接、べ出力が得られる第２の動作制御回路２０
と、動作制御回路２０の接点出力に呼応して点滅する第
２の報知手段である発光ダイオードＬＤ、〜ＬＤ、およ
びブザーＢＺ、とから構成されでいる。

電極板２は１枚の主電極板２ａと、主電極板２ａの両側
に配設された一対の副電極板２　ｂ、　２　ｃとを備え
でいる。主電極板２ａは抵抗Ｒ１の一端に接続されて抵
抗Ｒ２とともに時定数回路を形成し、また両割？ｌ！極
板２ｂ、２ｃは互いに接続されるとともに、電源を３分
する抵抗Ｒ１〜Ｒ２のうちの一対の抵抗Ｒ，，Ｒ，間の
接続、αに接続されて、抵抗Ｒ１〜Ｒ３とともに基準時
定数回路を形成する。

動作制御回路２０は、時定数回路および基準時定数回路
の時定数に基づいてそれぞれ動作する一対の単安定マル
チバイブレータ２１．２２と、両車安定マルチバイブレ
ータ２１．２２の出力パルスのパルス幅の差に相当する
パルスを出力する時間差検出回路２３と、時間差検出回
路２３の出力パルスを積分する積分回路２４と、積分回
路２４の出力が所定レベルに達すると接点出力が反転す
るスイッチング回路２５と、スイッチング回路２５の出
力に呼応した出力を発生する検知回路２６と、電源スィ
ッチＳＷの投入直後には出力レベルが最小となり次第に
出力レベルを増大させ基準時定数回路の時定数が所定値
に達すると出力レベルを一定に保持するラッチ回路２７
とにより構成される。したがって、第３図（、）のよう
に、電極板２により検出される静電容量と抵抗Ｒ２とに
より時定数が設定され、第３図（ｅ）のように、その時
定数に対応したパルス幅のパルスが単安定マルチバイブ
レータ２１の出力として得られるのである。

ここに単安定マルチバイブレータ２１の出力は負論理で
ある。また、単安定マルチバイブレータ２２の時定数は
第３図（ｂ）に示すように基準時定数回路により設定さ
れ、第３図（ｄ）のように、その時定数に対応したパル
ス幅のパルスを出力する。

ここに単安定マルチパイプレーク２２は正論理である０
両車安定マルチバイブレータ２１．２２の出力は時間差
検出回路２３に入力され、第３図（ｅ）のように、単安
定マルチバイブレータ２１の出力パルス幅から単安定マ
ルチバイブレータ２２の出力パルス幅を差し引いたパル
ス幅のパルスを出力する。つまり両車安定マルチバイブ
レーク２１゜２２の出力レベルがともに“Ｌ”となる期
間のパルス幅に相当するパルスを出力する。時間差検出
回路２３の出力は第３図（ｆ）のように、積分回路２４
により積分されてパルス幅に対応した出力電圧が得られ
るのである。すなわち、積分回路２４は入力パルス幅が
所定値以下であると出力レベルをＨ“とするように設定
されでいる。したがって、壁に背後部材が存在し電極板
２により検出される静電容量が天外くなると、単安定マ
ルチバイブレータ２１の出力パルス幅が大きくなるから
、時間差検出回路２３の出力パルスのパルス幅が大きく
なり、パルス幅が大きくなるにしたがって積分回路２４
の出力レベルが小さくなるのである。スイッチング回路
２５ではｌ！数のしきい値を有しており、８！号回路２
４の出力レベルが大きくなるにしたがって、第３図（ｇ
）〜（ｊ）に示すように、発光ダイオードＬＤ、−ＬＤ
、が順次（ＬＤ、→ＬＤ、）点灯する。

すなわち、時間差検出回路２３の出力パルス幅が所定値
以上となると発光ダイオードＬＤ、〜ＬＤ。

が順番に点灯するのである。また、発光ダイオードＬＤ
、が点灯するときには、発光ダイオード■、Ｄｌに並列
接続されたブザーＢＺ、が同時に鳴動する。したがって
、背後部材の中心付近に位置しているときには発光ダイ
オードＬＤ、とともにブザーＢＺ、の鳴動により報知が
なされるのである。

検知回路２６は第３図（ｋ）に示すスイッチング回路２
５の出力に呼応して動作するのであって、ラッチ回路２
７の動作を制御する。ラッチ回路２７は電源投入時に出
力レベルが最小となるのであり、基準時定数回路の時定
数を最大とし、このとぎ、単安定マルチバイブレータ２
２の出力パルス幅が単安定マルチパイブレーク２２の出
力パルス幅よりも大きくなるから、時間差検出回路２３
からは出力パルスが得られない、この時点では積分回路
２４の出力レベルが最小となり、発光ダイオードＬＤ、
が、α灯している１発光ダイオードＬ　Ｄ　＋が、α灯
しでいる期間は、第３図（１）のようにラッチ回路２７
は出力レベルを次第に増大させて基準時定数回路の時定
数を次第に小さくし、発光ダイオードＬＤ、の消灯時点
で検知回路２６の出力が得られるとその出力レベルを保
持するのである。

上記回路は、＃５５図に示すように、プリント基板１０
上に実ｇｃされ、電源となる電池Ｂ１発振トランスＴ１
電極板２などとともにケーシング３内に納装される。ま
た、電極板２はケーシング３の裏面側に配設され、第４
図に示すように、ケーシング３の前面には発光ダイオー
ドＬＤ、〜Ｌ　Ｄ　ａが露出する１発光ダイオードＬＤ
、〜ＬＤ、は■形に配置されており、背後部材からもっ
とも遠い位置で点灯する発光ダイオードＬＤ、が両端に
配置され、背後部材にもっとも近い位置で点灯する発光
ダイオードＬＤ、が中央に配置される。この配置により
背後部材に近付く様子がわかりやすくなり、ユーザー７
レンドリな表示を行なうことができるのである。また、
ケーシング３の前面にはブザーＢＺ、の音を透過させる
透過孔７が形成されている。

（実施例２） 本実施例は、第６図に示すように、発光ダイオードＬ　
Ｄ　＋に加えて、発光ダイオードＬＤ、、ＬＤｊにもブ
ザーＢＺ２．ＢＺ、を並列接続したものであって、各ブ
ザーＢ　Ｚ　＋〜Ｂ　Ｚ　３にはそれぞれ抵抗Ｒｌ　ｌ
〜Ｒ１３が直列接続されている。各抵抗Ｒ１１〜ＲＩ３
はＲｌｊ＞　Ｒ１２＞　Ｒｚとなるように設定されてお
り、したがって、第７図（ｈｏ）〜（ｊｏ）に示すよう
に、ブザーＢＺ、〜Ｂ　Ｚ　３はこの順番で次第に鳴動
音が小さくなるものである。すなわち、背後部材の中心
に近付くほど鳴動音が大きくなるから、光のみではなく
、音によっても背後部材の中心に接近している様子を知
ることができるのである。

［発明の効果］ 本発明は上述のように、周囲の静電容量に対応した電気
信号が得られるセンサを有し、静電容量の変化により壁
や天井の背後に存在する部材を検知すると報知手段を作
動させて背後部材の存在を報知する動作制御回路を有し
、報知手段は複数個の表示素子とブザーとで構成され、
動作制御回路は静電容量の変化が小さいときには表示素
子を点灯させ、静電容量の変化が大きいときにはブザー
を作動させるように設定されたものであり、報知手段と
して視覚に報知する表示素子に加えて、聴覚に報知する
ブザーを併用しているから、高い場所で背後部材の検知
を行なうような場合であって表示素子の点滅状態が見え
ない場合であっても音による報知で背後部材の有無が識
別できるという利点を有するものである。

【図面の簡単な説明】

＃４１図は本発明の実施例１を示すブロック図、第２図
は同上の動作説明図、第３図は第１図中の対応する各部
の信号を示す動作説明図、第４図は同上の外観斜視図、
第５図は同上の断面図、ｔＩＳ６図は本発明の実施例２
を示すブロック図、第７図は第６図中の対応する各部の
信号を示す動作説明図、第８図は本発明に係る壁の背後
部材検知装置の部分斜視図、第９図は同上の使用状態を
示す斜視図、第１０図および第１１図はそれぞれ同上の
動作説明図である。 ２は電極機、３はケーシング、２０は動作制御回路、Ｂ
　Ｚ　＋〜ＢＺ、はブザー、ＬＤ、〜ＬＤ４は発光ダイ
オードである。 代理人　弁理士　石　１）艮　七 第２図 第４図 第５図 第８図 第９図

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. （１）周囲の静電容量に対応した電気信号が得られるセ
   ンサを有し、静電容量の変化により壁や天井の背後に存
   在する部材を検知すると報知手段を作動させて背後部材
   の存在を報知する動作制御回路を有し、報知手段は複数
   個の表示素子とブザーとで構成され、動作制御回路は静
   電容量の変化が小さいときには表示素子を点灯させ、静
   電容量の変化が大きいときにはブザーを作動させるよう
   に設定されたことを特徴とする壁の背後部材検知装置。
2. （２）動作制御回路は、壁や天井の背後に存在する部材
   の中心に近付くほどブザーの音量が大きくなるように設
   定されたことを特徴とする特許請求の範囲第１項に記載
   の壁の背後部材検知装置。