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JPS6154184B2 - - Google Patents
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JPS6154184B2 - - Google Patents

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Publication number
JPS6154184B2
JPS6154184B2 JP5584580A JP5584580A JPS6154184B2 JP S6154184 B2 JPS6154184 B2 JP S6154184B2 JP 5584580 A JP5584580 A JP 5584580A JP 5584580 A JP5584580 A JP 5584580A JP S6154184 B2 JPS6154184 B2 JP S6154184B2
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JP
Japan
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circuit
output
detection
width
ultrasonic
Prior art date
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JP5584580A
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Japanese (ja)
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JPS56151371A (en
Inventor
Mineo Okamoto
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Panasonic Electric Works Co Ltd
Original Assignee
Matsushita Electric Works Ltd
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Publication date
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Publication of JPS6154184B2 publication Critical patent/JPS6154184B2/ja
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    • GPHYSICS
    • G01MEASURING; TESTING
    • G01SRADIO DIRECTION-FINDING; RADIO NAVIGATION; DETERMINING DISTANCE OR VELOCITY BY USE OF RADIO WAVES; LOCATING OR PRESENCE-DETECTING BY USE OF THE REFLECTION OR RERADIATION OF RADIO WAVES; ANALOGOUS ARRANGEMENTS USING OTHER WAVES
    • G01S7/00Details of systems according to groups G01S13/00, G01S15/00, G01S17/00
    • G01S7/52Details of systems according to groups G01S13/00, G01S15/00, G01S17/00 of systems according to group G01S15/00
    • G01S7/52004Means for monitoring or calibrating
    • G01S7/52006Means for monitoring or calibrating with provision for compensating the effects of temperature

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  • Computer Networks & Wireless Communication (AREA)
  • Physics & Mathematics (AREA)
  • General Physics & Mathematics (AREA)
  • Radar, Positioning & Navigation (AREA)
  • Remote Sensing (AREA)
  • Switches Operated By Changes In Physical Conditions (AREA)
  • Measurement Of Velocity Or Position Using Acoustic Or Ultrasonic Waves (AREA)

Description

【発明の詳細な説明】 本発明は反射式超音波スイツチに関するもので
ある。
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION The present invention relates to a reflective ultrasonic switch.

従来、間欠的に超音波パルスを発射してその反
射波が帰つてくるまでの時間を測定することによ
り、人体の接近を検知するようにしたいわゆる反
射式超音波スイツチが自動ドアのスイツチなどと
して広く用いられている。一般にこのような反射
式超音波スイツチは天井面に設けられており、平
常時には床面からの反射波を受けているが人体が
接近すると反射波の帰つてくる時間が短くなるの
で人体の接近を検出することができるようになつ
ているものである。ところでかかる超音波を利用
したスイツチにおいては、超音波振動子により超
音波パルスを発射してからその残響音が消失する
までの間は受波回路のゲートを閉じておき、発射
した超音波の残響音を拾わないようにしておかな
ければならないが、室内の気温が変化すると残響
時間が変化し、特に低温では残響時間が長くなる
ために発射した超音波の残響音がまだ完全に消失
しないうちに受波回路のゲートが開いて誤動作の
原因となることがあつた。かといつて、この残響
時間が長くなる分だけゲートの開くタイミングを
遅らせると、残響音によつて誤動作することはな
くなるが近距離からの反射波を検知することがで
きなくなるという欠点がある。本発明は従来例の
このような欠点を解消することを目的としたもの
である。
Conventionally, so-called reflection-type ultrasonic switches, which detect the approach of a human body by emitting ultrasonic pulses intermittently and measuring the time it takes for the reflected waves to return, have been used as automatic door switches, etc. Widely used. Generally, such reflective ultrasonic switches are installed on the ceiling, and normally receive reflected waves from the floor, but when a human body approaches, the time for the reflected waves to return becomes shorter, so avoid approaching a human body. It is something that can be detected. By the way, in such a switch that uses ultrasonic waves, the gate of the receiving circuit is closed between the time when an ultrasonic pulse is emitted by an ultrasonic transducer and the time when the reverberant sound disappears. Although it is necessary to prevent the sound from being picked up, the reverberation time changes as the indoor temperature changes, and the reverberation time becomes longer at low temperatures, so the reverberation of the emitted ultrasonic waves has not yet completely disappeared. The gate of the receiving circuit sometimes opened, causing malfunction. On the other hand, if the timing of opening the gate is delayed by the length of the reverberation time, malfunctions due to reverberant sound will not occur, but reflected waves from a short distance will not be detected, which is a drawback. The present invention aims to eliminate such drawbacks of the conventional example.

以下本発明の構成を図示実施例について説明す
る。第1図は本発明の回路構成を示すブロツク図
であり、その主要部は間欠的に超音波パルスを発
射する送波回路1と、超音波を発射してから適宜
時間後にゲートを開いて反射波を受信し増幅およ
び検波を行なう受波回路2と、受波回路2の検波
出力が所定の閾値レベルを越えたときに出力がオ
ンになるレベル検出回路3と、レベル検出回路3
の出力幅が所定の検出幅を越えたときに出力がオ
ンになるパルス幅検出回路4ならびに該検出回路
4の出力によつて動作するフリツプフロツプ5と
スイツチング回路6およびリレー7とからなつて
いる。このうち送波回路1は超音波パルスの発射
周期を決定する時定数回路8と、該超音波パルス
のパルス幅を決定する単安定マルチバイブレータ
9と、該単安定マルチバイブレータ9の動作して
いる期間にのみ超音波の発振を行なう発振回路1
0とにより構成されており、超音波振動子11を
駆動して空気中に超音波パルスを送波するもので
ある。次に床面12にて反射された超音波パルス
はマイクロフオン13を介して受波回路2に受信
される。ここに受波回路2は増巾回路14とフイ
ルタ回路15、ならびに距離設定回路16により
駆動されゲート回路の作用を兼ねた検波回路17
とから構成されている。フイルタ回路15は超音
波周波数成分のみを通過させるものであり、距離
設定回路16は超音波パルスを発射してから適宜
時間経過後に検波回路17内に設けられたゲート
を開いて反射波を受信できるようにするものであ
る。ところでこのゲートは本来超音波振動子11
が発振を停止し残響音が完全に消失してから開く
ように設定されているが、低温時においては常温
時よりも残響時間が長くなるのでゲートが開いた
後にも残響音が残つていることがあり、このよう
な場合には誤動作を生じることがある。第2図は
この様子を示したタイムチヤートであり、同図a
に示すようにパルス幅WAの超音波パルスが発射
されると、常温では同図bの実線に示すように残
響音が比較的早く減衰し、残響時間TAが経過し
たのちに同図dに示すように距離設定回路16の
出力がHになつて検波回路17内のゲートが開く
ようになつているが、低温時には同図bの点線に
示すように残響音の減衰が比較的遅くなり、常温
時の残響時間TAが経過してからゲートを開いて
も残響音が完全に消失していないことがある。こ
のような場合誤動作の生じるおそれがあるが、前
述のように、ゲートを開くタイミングを遅らせる
ことは近距離からの反射波が検知できなくなるた
めに望ましくない。そこで本発明においては発射
する超音波のパルス幅ならびにパルス幅検知回路
の検知幅そのものを、低温時において自動的に短
く設定できるようにするために第3図a,bに示
すような回路構成をとつている。すなわち、発射
する超音波パルスのパルス幅を設定するための単
安定マルチバイブレータ9のCR時定数回路18
およびパルス幅検出回路4の検出幅を設定する
CR積分回路19を構成する抵抗の一部に正温度
抵抗特性を持つ感温素子20を用い、上記発射パ
ルス幅ならびにパルス検出幅が低温時には短く、
高温時には長くなるように構成しているものであ
る。
The configuration of the present invention will be described below with reference to illustrated embodiments. FIG. 1 is a block diagram showing the circuit configuration of the present invention, the main parts of which are a transmitting circuit 1 that emits ultrasonic pulses intermittently, and a gate that opens an appropriate time after emitting ultrasonic waves to reflect them. A wave receiving circuit 2 that receives, amplifies and detects waves, a level detection circuit 3 whose output is turned on when the detected output of the wave reception circuit 2 exceeds a predetermined threshold level, and a level detection circuit 3.
The circuit comprises a pulse width detection circuit 4 whose output is turned on when the output width of the pulse width exceeds a predetermined detection width, a flip-flop 5 operated by the output of the detection circuit 4, a switching circuit 6, and a relay 7. Among these, the transmitter circuit 1 includes a time constant circuit 8 that determines the emission period of the ultrasonic pulse, a monostable multivibrator 9 that determines the pulse width of the ultrasonic pulse, and a monostable multivibrator 9 that operates. Oscillation circuit 1 that oscillates ultrasonic waves only during the period
0, which drives the ultrasonic transducer 11 to transmit ultrasonic pulses into the air. Next, the ultrasonic pulse reflected from the floor surface 12 is received by the wave receiving circuit 2 via the microphone 13. Here, the wave receiving circuit 2 includes an amplification circuit 14, a filter circuit 15, and a detection circuit 17 which is driven by a distance setting circuit 16 and also functions as a gate circuit.
It is composed of. The filter circuit 15 allows only the ultrasonic frequency component to pass through, and the distance setting circuit 16 opens a gate provided in the detection circuit 17 after an appropriate amount of time has elapsed after emitting the ultrasonic pulse to receive reflected waves. It is intended to do so. By the way, this gate was originally the ultrasonic vibrator 11.
The gate is set to open after the gate stops oscillating and the reverberant sound completely disappears, but the reverberation time is longer at low temperatures than at room temperature, so the reverberant sound remains even after the gate opens. In such cases, malfunctions may occur. Figure 2 is a time chart showing this situation.
When an ultrasonic pulse with a pulse width W A is emitted as shown in Figure 2, the reverberation sound at room temperature attenuates relatively quickly as shown by the solid line in Figure b, and after the reverberation time T A has elapsed, the reverberant sound decays relatively quickly as shown in the solid line in Figure b. As shown in Figure b, the output of the distance setting circuit 16 becomes H and the gate in the detection circuit 17 opens, but at low temperatures, the attenuation of reverberant sound becomes relatively slow, as shown by the dotted line in Figure b. Even if the gate is opened after the reverberation time T A at room temperature has elapsed, the reverberant sound may not completely disappear. In such a case, there is a risk of malfunction, but as described above, delaying the timing of opening the gate is not desirable because reflected waves from a short distance cannot be detected. Therefore, in the present invention, in order to be able to automatically set the pulse width of the emitted ultrasonic waves and the detection width of the pulse width detection circuit to be short at low temperatures, a circuit configuration as shown in FIGS. 3a and 3b is used. It's getting better. That is, the CR time constant circuit 18 of the monostable multivibrator 9 for setting the pulse width of the ultrasonic pulse to be emitted.
and setting the detection width of the pulse width detection circuit 4.
A temperature sensing element 20 having a positive temperature resistance characteristic is used as a part of the resistor constituting the CR integration circuit 19, and the firing pulse width and pulse detection width are short at low temperatures.
It is constructed so that it becomes longer when the temperature is high.

以下第3図の実施例について本発明の動作を説
明すると、まず第3図aにおいて時定数回路8の
出力は通常Hであり、またノツト回路Nの出力も
通常Hであるのでナンド回路Qの出力は通常Lと
なつている。この状態で時定数回路8からインパ
ルス状の立上り信号が出るとナンド回路Qの出力
はHになり、したがつてノツト回路Nの出力がL
になるので時定数回路8の出力が再びHになつて
もナンド回路Qの出力はHの状態のままとなりノ
ツト回路Nの出力はLの状態のままとなる。この
状態でコンデンサC1が感温素子20を通して充
電されると、ノツト回路Nの入力がやがては低電
位となるのでノツト回路Nの出力は再びHの状態
に戻り、ナンド回路Qの出力もLの状態に戻つて
初めの状態に復帰する。したがつて以上の回路ブ
ロツクによつて単安定マルチバイブレータ9が構
成されているものであるが、この単安定マルチバ
イブレータ9の出力パルス幅はCR時定数回路1
8の時定数によつて決定されるものであり、本実
施例の場合にはこの時定数回路18の一部に正温
度抵抗特性の感温素子20を用いているために、
低温時にはパルス幅が短くなり高温時にはパルス
幅が長くなるように動作するものである。次に第
3図bに示す回路図はパルス幅検出回路4の一実
施例を示すものであり、同図に示すように検出幅
を決定するCR積分回路19の抵抗の一部に正温
度抵抗特性の感温素子20を用いているので、低
温時にはパルス検出幅が短くなり高温時にはパル
ス検出幅が長くなるように動作するものである。
The operation of the present invention will be explained below with respect to the embodiment shown in FIG. 3. First, in FIG. The output is normally L. In this state, when an impulse-like rising signal is output from the time constant circuit 8, the output of the NAND circuit Q becomes H, and therefore the output of the NAND circuit N becomes L.
Therefore, even if the output of the time constant circuit 8 becomes H again, the output of the NAND circuit Q remains in the H state and the output of the NAND circuit N remains in the L state. When the capacitor C1 is charged through the temperature sensing element 20 in this state, the input of the NAND circuit N will eventually become a low potential, so the output of the NAND circuit N will return to the H state again, and the output of the NAND circuit Q will also become L. and return to the initial state. Therefore, the monostable multivibrator 9 is composed of the above circuit blocks, and the output pulse width of the monostable multivibrator 9 is determined by the CR time constant circuit 1.
8, and in the case of this embodiment, since the temperature sensing element 20 with positive temperature resistance characteristics is used as a part of this time constant circuit 18,
It operates so that the pulse width becomes short when the temperature is low and becomes long when the temperature is high. Next, the circuit diagram shown in FIG. 3b shows one embodiment of the pulse width detection circuit 4, and as shown in the same figure, a positive temperature resistance is used as a part of the resistance of the CR integration circuit 19 that determines the detection width. Since a temperature sensitive element 20 with a specific temperature is used, the pulse detection width is short when the temperature is low, and the pulse detection width is long when the temperature is high.

以上のように本発明においては、残響時間の長
くなる低温時には発射する超音波のパルス幅なら
びにパルス検出幅を自動的に短く設定できるよう
にすることにより、ゲートが開いたのちまで発射
した超音波の残響音が残留し誤動作の原因となる
ことはない。また本発明においては第3図a,b
の実施例に示すように、CR時定数回路と論理回
路とを用いて簡単に構成することができる単安定
マルチバイブレータ回路ならびにパルス幅検出回
路に正温度抵抗特性の感温素子を各1個ずつ接続
するだけで上記目的を達成することができるもの
であり、生産コストが安く、産業上の利用価値が
頗る大きいものである。
As described above, in the present invention, the pulse width and pulse detection width of the emitted ultrasonic waves can be automatically set short at low temperatures where the reverberation time becomes long, so that the ultrasonic waves emitted until after the gate opens The reverberant sound will not remain and cause malfunction. In addition, in the present invention, FIGS.
As shown in the example, one temperature sensing element with positive temperature resistance characteristics is installed in each of the monostable multivibrator circuit and the pulse width detection circuit, which can be easily configured using a CR time constant circuit and a logic circuit. The above purpose can be achieved just by connecting, the production cost is low, and the industrial value is great.

なお、本発明に係るパルス幅設定回路において
高温になるにつれてパルス幅が長くなるように構
成したのは、その温度において用い得る最も長い
パルスを使用することにより、なるべく外来の電
気ノイズ等による誤動作を防ぐためである。
The reason why the pulse width setting circuit according to the present invention is configured so that the pulse width becomes longer as the temperature increases is that by using the longest pulse that can be used at that temperature, it is possible to prevent malfunctions due to external electrical noise, etc. This is to prevent it.

【図面の簡単な説明】[Brief explanation of the drawing]

第1図は本発明の一実施例の回路構成を示すブ
ロツク図、第2図a乃至dは同上の動作を示すタ
イムチヤート、第3図a,bは同上の要部回路図
である。 1は送波回路、2は受波回路、3はレベル検出
回路、4はパルス幅検出回路、9は単安定マルチ
バイブレータ、18はCR時定数回路、19はCR
積分回路、20は感温素子である。
FIG. 1 is a block diagram showing the circuit configuration of an embodiment of the present invention, FIGS. 2a to 2d are time charts showing the operation of the same, and FIGS. 3a and 3b are circuit diagrams of the main parts of the same. 1 is a transmitting circuit, 2 is a receiving circuit, 3 is a level detection circuit, 4 is a pulse width detection circuit, 9 is a monostable multivibrator, 18 is a CR time constant circuit, 19 is a CR
In the integrating circuit, 20 is a temperature sensing element.

Claims (1)

【特許請求の範囲】[Claims] 1 間欠的に超音波パルスを発射する送波回路
と、超音波を発射してから適宜時間後にゲートを
開いて反射波を受信し増幅および検波を行なう受
波回路と、受波回路の検波出力が所定の閾値レベ
ルを越えたときに出力がオンになるレベル検出回
路と、レベル検出回路の出力幅が所定の検出幅を
越えたときに出力がオンになるパルス幅検出回路
とからなる反射式超音波スイツチにおいて、発射
する超音波パルスのパルス幅を設定するための単
安定マルチバイブレータのCR時定数回路および
パルス幅検出回路の検出幅を設定するCR積分回
路を構成する抵抗の一部に正温度抵抗特性を持つ
感温素子を用い、上記発射パルス幅ならびにパル
ス検出幅が低温時には短く、高温時には長くなる
ように構成して成ることを特徴とする反射式超音
波スイツチ。
1. A transmitting circuit that emits ultrasonic pulses intermittently, a receiving circuit that opens a gate at an appropriate time after emitting ultrasonic waves to receive reflected waves, amplifies and detects them, and detects the detection output of the receiving circuit. Reflection type consisting of a level detection circuit that turns on the output when the output exceeds a predetermined threshold level, and a pulse width detection circuit that turns on the output when the output width of the level detection circuit exceeds the predetermined detection width. In an ultrasonic switch, a part of the resistor that makes up the CR time constant circuit of the monostable multivibrator, which sets the pulse width of the emitted ultrasonic pulse, and the CR integral circuit, which sets the detection width of the pulse width detection circuit, is A reflection type ultrasonic switch characterized in that it uses a temperature sensing element having temperature resistance characteristics and is configured such that the emitted pulse width and the pulse detection width are short when the temperature is low and long when the temperature is high.
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