JPH0432353B2 - - Google Patents
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- JPH0432353B2 JPH0432353B2 JP18639487A JP18639487A JPH0432353B2 JP H0432353 B2 JPH0432353 B2 JP H0432353B2 JP 18639487 A JP18639487 A JP 18639487A JP 18639487 A JP18639487 A JP 18639487A JP H0432353 B2 JPH0432353 B2 JP H0432353B2
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- Measurement Of Velocity Or Position Using Acoustic Or Ultrasonic Waves (AREA)
Description
(技術分野)
本発明は超音波による雪検知装置に関する。
(背景技術)
超音波を利用した雪検知装置は、超音波を屋根
上の雪面に対して送波し、その反射波を受波し、
送波から受波までに要する時間から積雪高を測定
し、積雪高が所定値よりも大となつた時に検知動
作をするようになつている。
第17図はこの種の雪検知装置の取付状態の概
念図を示したものであり、1はセンサ部、ROOF
は屋根である。しかして、センサ部1のセンサマ
イクロホンMにより超音波が送波されると共に反
射波が受波されるものであり、センサマイクロホ
ンMの屋根面からの距離L0が一定の場合、セン
サマイクロホンMから積雪面Sまでの距離Lが短
いほど屋根面の積雪量は多く、逆に距離Lが長い
ほど屋根面の積雪量は少なくなる。
今、L0−L=H(H;屋根面の積雪高)とする
と、L0=LのときH=0となり、積雪高Hが0
であることを表わす。ここで、雪検知装置の積雪
高Hが検出誤差δと積雪高Hとの関係を示すと以
下のようになる。
δ=L・α(α;誤差定数)
L=L0−H
∴δ=(L0−H)・α
よつて、積雪高Hが小さくなるほど雪検知装置の
検出誤差δは大きくなる。
従来の雪検知装置による積雪高の検出は上記の
検出誤差δによつて積雪高Hが数cm以下での積雪
の有無についての判定が不安定で曖昧なものであ
つた。すなわち、積雪があるかどうかを判断でき
る最小の積雪高Hは5〜6cmであつた。なお、非
常に精密な構成とすることにより微小な積雪高の
検出も理論的には可能であるが、この種の融雪を
目的とした雪検知装置としてはコストがかかり過
ぎ、実現は不可能である。
ところで、ある種の融雪装置、例えば地下水、
海水等を汲み上げ、消雪パイプにより放出して屋
根や道路の雪を融かすタイプの融雪装置では、屋
根にうつすらと雪が積もつた時点(数mmの積雪)
で消雪ポンプを作動させ、屋根に雪がたくさん積
もらないうちに雪を融かし落としてしまう必要が
ある。そのため、前述した積雪高が5〜6cmの検
知では消雪タイミングが遅れてなかなか融雪でき
なくなつてしまうという欠点があつた。
(発明の目的)
本発明は上記の点に鑑み提案されたものであ
り、その目的とするところは、所定の積雪高を越
えた際に信号を出力する通常の動作に加え、うつ
すらと雪が積もつた状態(5〜10mm)をも検知す
ることができ、2種類の融雪手段に対応すること
ができる超音波による雪検知装置を提供すること
にある。
(発明の開示)
以下、実施例を示す図面に沿つて本発明を詳述
する。
第1図は本発明の超音波による雪検知装置の一
実施例を示すブロツク構成図であり、第2図ない
し第12図はその動作を示すタイムチヤート、第
13図および第14図は家屋への取付状態を示す
図である。
以下、実施例の説明に先立つて本発明の動作原
理について説明する。
本発明の動作は大きく次の2つのモード
モードA;積雪検知モード
モードB;微小積雪(雪化粧状態)検知モード
に分けられ、各モードは更に細かなモードに分け
られる。なお、モードA,Bは後述する積雪検知
モード切替スイツチにより切り替えられる。
しかして、第15図はモードAの各検知領域を
示した図であり、1はセンサ部、ROOFは屋根で
ある。しかして、LTHは積雪検知レベルであり、
融雪装置等をオンさせたい積雪レベル(積雪高)
を示す。なお、この設定はユーザがスイツチ等を
操作することにより行われる(例えば、3段階の
設定値の中から選択する。)。
また、図に示す各領域〜は次の如くであ
る。
領域:屋根面から積雪検知レベルLTHまでの領
域(長さはxとする。)
領域:積雪検知レベルLTHから不検知領域の終
端までの領域(長さはLとする。)
領域:センサ部1より下方の不検知領域(長さ
はlとする。)
領域:センサ部1より上方の不検知領域
しかして、センサ部1は屋根ROOFに対して超
音波を送波し、その反射波を受波し、送波から受
波に至るまでの時間からどの領域からの反射であ
るかを検知するが、その状態により下表のような
モード分けが可能である。まお、雪検知装置の出
力によりルーフヒータを動作させる場合について
示している。
(Technical Field) The present invention relates to an ultrasonic snow detection device. (Background technology) A snow detection device using ultrasonic waves transmits ultrasonic waves to the snow surface on the roof, receives the reflected waves, and
The snow height is measured from the time required from wave transmission to wave reception, and a detection operation is performed when the snow height exceeds a predetermined value. Figure 17 shows a conceptual diagram of the installation state of this type of snow detection device, where 1 is the sensor section, ROOF
is the roof. Therefore, ultrasonic waves are transmitted by the sensor microphone M of the sensor section 1, and reflected waves are received.If the distance L0 of the sensor microphone M from the roof surface is constant, The shorter the distance L to the snow surface S, the greater the amount of snow on the roof surface, and conversely, the longer the distance L, the less the amount of snow on the roof surface. Now, if L 0 -L=H (H: snow height on the roof surface), then when L 0 = L, H=0, and the snow height H is 0.
It means that. Here, the relationship between the snow height H of the snow detection device and the detection error δ is as follows. δ=L・α (α; error constant) L=L 0 −H ∴δ=(L 0 −H)・α Therefore, as the snow height H becomes smaller, the detection error δ of the snow detection device becomes larger. In the detection of the snow height by the conventional snow detection device, due to the above-mentioned detection error δ, the judgment as to the presence or absence of snowfall when the snow height H is several centimeters or less is unstable and ambiguous. That is, the minimum snow height H at which it could be determined whether there was snow was 5 to 6 cm. Although it is theoretically possible to detect minute snow heights with a very precise configuration, it would be too expensive to use as a snow detection device for this type of snow melting, making it impossible to implement. be. By the way, some kind of snow melting equipment, such as underground water,
With snow melting equipment that pumps up seawater, etc. and releases it through a snow melting pipe to melt snow on roofs and roads, when snow has piled up evenly on the roof (several millimeters of snow)
It is necessary to activate the snow removal pump and melt the snow before it accumulates on the roof. Therefore, the above-mentioned detection of a snow height of 5 to 6 cm has the disadvantage that the timing of snow melting is delayed, making it difficult to melt the snow. (Object of the Invention) The present invention has been proposed in view of the above points, and its purpose is to perform a normal operation of outputting a signal when a predetermined snow height is exceeded, as well as to prevent the snow from falling evenly. An object of the present invention is to provide an ultrasonic snow detection device that can detect even accumulated snow (5 to 10 mm) and is compatible with two types of snow melting means. (Disclosure of the Invention) The present invention will be described in detail below with reference to the drawings showing embodiments. Fig. 1 is a block configuration diagram showing an embodiment of the ultrasonic snow detection device of the present invention, Figs. 2 to 12 are time charts showing its operation, and Figs. 13 and 14 are It is a figure showing an attached state. Hereinafter, the principle of operation of the present invention will be explained before explaining the embodiments. The operation of the present invention can be broadly divided into the following two modes: Mode A; Snow accumulation detection mode; Mode B; Minute snow accumulation (snow covering state) detection mode, and each mode is further divided into finer modes. Note that modes A and B can be switched by a snow detection mode changeover switch, which will be described later. FIG. 15 is a diagram showing each detection area in mode A, where 1 is the sensor section and ROOF is the roof. Therefore, L TH is the snow detection level,
Snow level at which you want to turn on snow melting equipment, etc. (snow height)
shows. Note that this setting is performed by the user operating a switch or the like (for example, selecting from three levels of setting values). Further, each region shown in the figure is as follows. Area: Area from the roof surface to snow detection level L TH (length is x) Area: Area from snow detection level L TH to the end of the non-detection area (length is L) Area: Sensor Non-detection area below part 1 (length is l) Area: Non-detection area above sensor part 1 Therefore, sensor part 1 transmits ultrasonic waves to the roof ROOF, and the reflected waves are It receives the wave and detects from which area the reflection is coming from based on the time from sending the wave to receiving the wave, and depending on the state, it is possible to classify the mode as shown in the table below. By the way, the case where the roof heater is operated by the output of the snow detection device is shown.
このモードは反射波が領域および領域の両
方ともない場合である。これは、例えば、領域
あるいは領域まで積雪があつて、反射波が完全
に振動子の送波時間内あるいは残響時間内に隠れ
ていることを示す。従つて、積雪が積雪検知レベ
ルLTH以上であると判断し、ルーフヒータをオン
としてよい。
〔モード〕
このモードは反射波が領域にのみ存在する場
合である。これは、例えば、積雪がゼロで屋根
ROOFからの反射波が存在する場合、あるいは積
雪検知レベルLTH以下の積雪がある場合である。
従つて、この状態では積雪が積雪検知レベルLTH
以下であると判断し、ルーフヒータをオフとして
よい。
〔モード〕
このモードは領域に反射波が存在する場合で
ある。これは、設定した積雪検知レベルLTHを越
えて領域に積雪があるか、また、領域にまで
積雪があつて、その多重反射が領域に現れてい
る場合である。したがつて、積雪が積雪検知レベ
ルLTH以上であると判断し、ルーフヒータをオン
としてよい。
〔モード〕
このモードは領域および領域の両方に反射
波がある場合である。これは、設定した積雪検知
レベルLTHを越えて領域に積雪があり、その多
重反射が領域にも現われている場合である。し
たがつて、積雪が積雪検知レベルLTH以上である
と判断し、ルーフヒータをオンとしてよい。
このようにモード分けを行い、各モードに応じ
て積雪検知信号を送出することにより、不検知領
域に達する積雪がある場合にも検知動作を行わせ
ることができる。
次に、第16図はモードBの各検知領域を示し
た図である。モードAは超音波の反射波の反射時
間によつて細かいモードを設定しているが、この
モードBはそれに加えて反射波の反射レベルによ
つて少量の雪の積雪状態を判断し、細かいモード
を規定している。
第16図において各領域〜は次の如くであ
る。
領域:屋根面から積雪検知レベルLTH′までの領
域(長さはx′とする。)
領域:積雪検知レベルLTH′からモードAの積雪
検知レベルLTHまでの領域(長さはx−x′で
ある。)
領域:モードAの領域と同じ。
領域:モードAの領域と同じ。
領域:モードAの領域と同じ。
しかして、センサ部1は屋根ROOFに対して超
音波を送波し、その反射波を受波する。ここで、
積雪が全くなく屋根ROOFに直接超音波が当たつ
た時の受波レベルをER1とすると、積雪がある場
合は雪により超音波が吸収あるいは乱反射され、
反射波の受波レベルはER1よりも小さくなる。そ
こで、屋根面に積雪し始めて融雪装置をオンさせ
たい積雪検知レベルLTH′に達した時の受波レベル
をER2とすると、受波レベルをER2よりも小さいか
どうかを判断に考慮することにより微小な積雪を
検出することができる。なお、積雪検知レベル
LTH′はモードAの積雪検知レベルLTHに対しては
極めて小さいものである。また、積雪高が更に増
しても、少なくともモードAの積雪検知レベル
LTHを越えるまでは積雪検知レベルLTH′の時より
も受波レベルが増えることがないことは確認され
ている。
一方、積雪高が積雪検知レベルLTH′に達した時
の受波レベルER2と積雪がない時の受波レベルER1
とを比較した場合、
ER1≫ER2
となり、両者の受波レベルには数倍以上の差があ
る。よつて、積雪検知レベルLTH′に達した時の受
波レベルER2がスレシユホールドレベルになるよ
うに受波増幅率および後続の積分回路の定数を設
定するようにする。
この結果、モードBにおいて下表のようなモー
ド分けが可能であることを見い出した。なお、雪
検知装置の出力によりルーフヒータを動作させる
場合について示している。また、下表において
“0”は設定された受波増幅率ではスレシユホー
ルドレベルに達する反射波が検出されないこと
を、“1”はスレシユホールドレベルに達する反
射波が検出されることを夫々示している。
This mode is the case where there is no reflected wave in both the area and the area. This indicates, for example, that the region or regions are covered with snow and that the reflected waves are completely hidden within the transmission time or reverberation time of the vibrator. Therefore, it may be determined that the snowfall is equal to or higher than the snowfall detection level LTH , and the roof heater may be turned on. [Mode] This mode is a case where reflected waves exist only in a region. This means, for example, that a roof with zero snowfall
This occurs when there is a reflected wave from the ROOF, or when there is snow below the snow detection level LTH .
Therefore, in this state, the snowfall is at the snowfall detection level L TH
It may be determined that the following conditions are met and the roof heater may be turned off. [Mode] This mode is when reflected waves exist in the area. This occurs when there is snow in the area that exceeds the set snow detection level LTH , or when there is snow in the area and its multiple reflections appear in the area. Therefore, it may be determined that the snowfall is at or above the snowfall detection level LTH , and the roof heater may be turned on. [Mode] This mode is when there are reflected waves in both the area and the area. This is a case where there is snow in the area exceeding the set snow detection level L TH and multiple reflections of it are also appearing in the area. Therefore, it may be determined that the snowfall is at or above the snowfall detection level LTH , and the roof heater may be turned on. By dividing into modes in this way and sending snow detection signals according to each mode, a detection operation can be performed even when there is snow that reaches a non-detection area. Next, FIG. 16 is a diagram showing each detection area of mode B. Mode A sets a detailed mode based on the reflection time of the reflected ultrasonic wave, but in addition to that, mode B determines the snow cover condition of a small amount of snow based on the reflection level of the reflected wave, and sets a detailed mode. stipulates. In FIG. 16, each area is as follows. Area: Area from the roof surface to snow detection level L TH ′ (length is x′) Area: Area from snow detection level L TH ′ to snow detection level L TH in mode A (length is x− x′) Area: Same as mode A area. Area: Same as mode A area. Area: Same as mode A area. Thus, the sensor section 1 transmits ultrasonic waves to the roof ROOF and receives the reflected waves. here,
If there is no snow at all and the received wave level is E R1 when an ultrasonic wave hits the roof ROOF directly, then if there is snow, the ultrasonic wave will be absorbed or reflected diffusely by the snow.
The received level of the reflected wave becomes smaller than E R1 . Therefore, if the received wave level is E R2 when the snow starts to accumulate on the roof and reaches the snow detection level L TH ′ at which you want to turn on the snow melting device, then consider whether the received wave level is smaller than E R2 when making a judgment. This makes it possible to detect minute amounts of snow. In addition, snow detection level
L TH ′ is extremely small compared to the mode A snow detection level L TH . In addition, even if the snowfall height increases further, at least the snowfall detection level of mode A will be maintained.
It has been confirmed that the received wave level does not increase more than at the snow detection level L TH ′ until it exceeds L TH . On the other hand, the received wave level E R2 when the snow height reaches the snow detection level L TH ′ and the received wave level E R1 when there is no snow cover.
When compared, E R1 ≫ E R2 , and the received wave level of the two differs by several times or more. Therefore, the received wave amplification factor and the constant of the subsequent integrating circuit are set so that the received wave level E R2 when the snow detection level L TH ' is reached becomes the threshold level. As a result, it was found that mode B can be divided into modes as shown in the table below. Note that a case is shown in which the roof heater is operated based on the output of the snow detection device. In addition, in the table below, "0" means that reflected waves reaching the threshold level are not detected at the set received wave amplification factor, and "1" means that reflected waves reaching the threshold level are detected. It shows.
このモードは反射波が領域および領域,
にわたつて存在しない場合である。これは、例え
ば領域,まで積雪があるために受波レベルが
ER2より大きくならないため、反射波が存在しな
いことによるものである。従つて、積雪が積雪検
知レベルLTH′,LTH以上であると判断し、ルーフ
ヒータをオンとしてよい。すなわち、判定ロジツ
クをモードAと共用させることによりモードAに
おけるモードと似た状態になる。なお、モード
Aのモードと異なる点は、反射波は残響時間内
にも隠れておらず、どこにも存在しない点であ
る。
〔モード′〕
このモードは反射波が領域のみに存在する場
合である。これは、例えば積雪がゼロで屋根
ROOFからの反射波が存在する場合、あるいは積
雪検知レベルLTH′以下の積雪の場合である。すな
わち、積雪検知レベルLTH′以下の積雪であるなら
ば受波レベルは必ずER2より大きくなるため、ス
レシユホールドレベル以上となり、反射波有りと
なる。従つて、この状態では積雪が積雪検知レベ
ルLTH′以下であると判断し、ルーフヒータをオフ
としてよい。
〔モード′〕
このモードは反射波が領域に存在する場合で
ある。これは、極めて反射率の高い残雪が領域
にあるか、もしくは領域にまで残雪があつて、
その多重回反射が領域に現われている場合であ
る。従つて、積雪が積雪検知レベルLTH′,LTH以
上であると判断し、ルーフヒータをオンとしてよ
い。
〔モード′〕
このモードは反射波が領域から領域までの
全域にわたつて存在しない場合である。これは、
例えば領域まで積雪があつて、それが残雪等の
場合、反射波が完全に振動子の残響時間内に隠れ
ている状態の時に起こる。また、それが新雪等の
場合、吸収により領域から領域までの全域に
わたつて反射波が存在しない状態の時に起こる。
従つて、積雪が積雪検知レベルLTH′,LTH以上で
あると判断し、ルーフヒータをオンとしてよい。
〔モード′〕
このモードは領域および領域の両方に反射
波がある場合である。これは、モードAでの積雪
検知レベルLTHを越えて領域,に積雪があり、
その多重反射がモードAの領域にも現われてい
る場合である。従つて、積雪が積雪検知レベル
LTH′,LTH以上であると判断し、ルーフヒータを
オンとしてよい。
このように、モードBにおいてもモードAとロ
ジツクを共用することにより、モードAと同様に
モード分けができ、各モードに応じて積雪検知信
号を送出することにより、領域のみに反射波が
ある場合はルーフヒータをオフ、それ以外のいか
なる状態においてもルーフヒータをオンとするよ
うな検知動作を行わせることができる。
次に第1図に戻つて本発明の実施例について説
明する。
第1図において、1は超音波の送波および受波
を行うセンサ部、2は分電盤、3はセンサ部1お
よび分電盤2と接続されて積雪の検知および融雪
動作の制御を行う検知回路部である。まお、Hは
屋根ROOF上に配設されたルーフヒータ、ACは
商用電源である。また、地下水、海水等を汲み上
げ、消雪パイプにより放出して屋根や道路の雪を
融かすタイプの融雪装置では、ルーフヒータHに
代えて消雪ポンプを用いる。
第13図および第14図は家屋への取付の例を
示したものであり、第13図はルーフヒータを用
いる場合、第14図は消雪ポンプを用いる場合で
ある。図において、4は屋根ROOF上の所定位置
にセンサ部1を取り付けるための支柱、5,7は
配線コード、6は検知回路ボツクス、Pは消雪ポ
ンプ、SPは消雪パイプ、Sは雪である。
第1図に戻り他の構成を説明すると、検知回路
部3内の送波周期設定回路11、送波幅設定回路
12、基準発振回路13、送波回路14を介して
センサ部1の送波回路15に間欠的に発生する超
音波信号が与えられ、この送波回路15の出力に
よりセンサ部1に設けられた振動子16が駆動さ
れるようになつている。また、振動子16は送受
兼用で用いられており、その両端に発生した信号
はセンサ部1内の受波ヘツドアンプ17を介した
後、検知回路部3内の積雪検知モード切替スイツ
チ29によつてモードA検知回路32もしくはモ
ードB検知回路33のいずれか一方に切り替えら
れ、モードA検知回路32およびモードB検知回
路33の出力信号がアンドゲートAND1,AND2
の一方の入力端子に共通に与えられるようになつ
ている。
ここで、モードA検知回路32およびモードB
検知回路33について説明する。先ず、モードA
検知回路32は受波増幅回路18,19、積分回
路20の縦続接続となつているが、モードB検知
回路33は受波増幅回路30、積分回路31の縦
続接続となつている。両者の相違点は、その受波
増幅率と積分回路(A−D変換回路)のコンパレ
ートレベルにあり、それによつて生じる検知信号
の現われ方に差が出る。すなわち、モードA検知
回路32は受波増幅率が高いため、屋根面および
領域,、および領域の一部に存在する積雪
の雪質にかかわりなく全て検知信号を出力してア
ンドゲートAND1,AND2の一方の入力端子に与
えるが、モードB検知回路33は受波増幅率が低
いため、積雪のない屋根面、もしくは屋根面に積
もり始めて数mm以内程度で雪が超音波を吸収しき
れない状態(積雪検知レベルLTH′以下の積雪)の
時、および極めて反射率の高い雪質の時のみに検
知信号を出力してアンドゲートAND1,AND2の
一方の入力端子に与える。なお、領域では受波
増幅率が低いため、雪質にかかわりなく検知出力
は与えられない。
第1図において他の構成を説明すると、送波周
期設定回路11の出力には不検知領域ゲート設定
回路21,積雪検知領域ゲート設定回路22,
積雪検知領域ゲート設定回路24が順次接続さ
れ、アンドゲートAND1の他方の入力端子には積
雪検知領域ゲート設定回路24の出力が与えら
れ、アンドゲートAND2の他方の入力端子には積
雪検知領域ゲート設定回路22の出力が与えら
れるようになつている。なお、積雪検知領域ゲ
ート設定回路22は複数の積雪検知領域ゲート
設定回路22−1〜22−nが並列に設けられて
おり、積雪検知レベル設定スイツチ23の操作に
より積雪検知領域ゲート設定回路22−1〜2
2−nのいずれか1つが選択されるようになつて
いる。
次いで、アンドゲートAND1,AND2の出力端
子はフリツプフロツプFF1,FF2の一方の入力端
子に夫々接続され、フリツプフロツプFF1,FF2
の他方の入力端子には送波周期設定回路11の出
力が共通に与えられ、フリツプフロツプFF1,
FF2の出力は積雪検知判定回路25に与えられる
ようになつている。
次いで、積雪検知判定回路25の出力は出力回
路26に送出され、この出力回路26の出力は分
電盤2内のルーフヒータ制御部27に与えられる
ようになつている。なお、ルーフヒータ制御部2
7は出力回路26から積雪を示す信号(積雪検知
信号)を受けると商用電源ACをルーフヒータH
に供給する動作を行う。また、28は検知回路部
3内の各部に直流電源を供給するための電源回路
である。
以下、第2図ないし第12図に示すタイムチヤ
ートに従つて動作を説明する。なお、各信号は第
1図において同符号を付した点の波形を示してお
り、第2図はモードA,Bに共通な波形、第3図
ないし第6図はモードAにおける各モードの波
形、第7図ないし第12図はモードBにおける各
モードの波形である。
先ず、第2図は送波のタイミングと不検知領域
ゲート設定回路21、積雪検知領域ゲート設定
回路22、積雪検知領域ゲート設定回路24の
信号との関係を示したものである。すなわち、不
検知領域ゲート設定回路21は送波周期設定回路
11の出力の立上りからT1なる幅の信号G1を発
生し、積雪検知領域ゲート設定回路22は不検
知領域ゲート設定回路21の出力信号G1の立下
りからT21〜T2oなる幅の信号G21〜G2oを発生す
る。また、積雪検知領域ゲート設定回路24は
積雪検知領域ゲート設定回路22の出力信号
G21〜G2oのうち選択されたものの立下がりから
T31〜T3oなる幅の信号G31〜G3oを発生する。な
お、不検知領域ゲート設定回路21の出力信号
G1の幅T1は第15図における領域の距離lに
対応し、積雪検知領域ゲート設定回路22の出
力信号G2(G21〜G2o)の幅T2(T21〜T2o)は領域
の距離Lに対応し、積雪検知領域ゲート設定
回路24の出力信号G3(G31〜G3o)の幅T3(T31〜
T3o)は領域の距離xに対応する。
次に、第3図ないし第6図はモードAにおける
各モードの波形、第7図ないし第12図はモード
Bにおける各モードの波形を示したものである。
しかして、送波周期設定回路11では所定の送
波周期で信号S1を送出し、送波幅設定回路12で
は所定の送波幅T2となる信号S2に加工する。次
いで、基準発振回路13は送波幅設定回路12か
らハイレベルの信号が与えられている期間に周波
数fの信号(超音波信号)S3を発生し、送波回路
14,15により所定のレベルに増幅して振動子
16に与える。なお、送波回路15の出力側の信
号S5にはaの如き残響が生じると共に、反射があ
る場合には反射波b,cが現われる。
また、振動子16の両端に現われる信号S5は受
波ヘツドアンプ17、受波増幅回路18,19も
しくは受波ヘツドアンプ17、受波増幅回路30
を介して夫々所定のレベルに増幅され、信号R3
もしくはR5の如く矩形状の包絡線を有する信号
とされる。次いで、この信号R3もしくはR5は積
分回路20もしくは31により信号R4もしくは
R6のように高周波成分が除去され緩やかに立ち
上がる信号とされ、アンドゲートAND1,AND2
の一方の入力端子に印加される。なお、このよう
に積分回路20,31を設けることによりノイズ
による誤動作が防止できる。
しかして、アンドゲートAND1では積雪検知領
域ゲート設定回路24の出力信号G3がハイレ
ベルとなつている期間に積分回路20もしくは3
1の出力信号R4もしくはR6がハイレベルとなれ
ば、論理積をとつた信号がハイレベルとなり、領
域もしくは領域,から反射があることを示
す。ただし、モードBでは領域からの反射は起
こり得ない。また、アンドゲートAND2では積雪
検知領域ゲート設定回路22の出力信号G2が
ハイレベルとなつている期間に積分回路20もし
くは31の出力信号R4もしくはR6がハイレベル
となれば、論理積をとつた信号がハイレベルとな
り、領域または領域から反射があることを示
す。なお、これらの信号は短期間しか得られない
ため、フリツプフロツプFF1,FF2により保持し
信号P11,P12として出力する。
次いで、積雪検知判定回路25では前述の表に
ルーフヒータのオン・オフとして示した論理演算
を行い、積雪検出信号を送出する。これにより出
力回路26を介して分電盤2のルーフヒータ制御
部27が動作し、ルーフヒータHに商用電源AC
より電力を供給して融雪動作を行わせる。
(発明の効果)
以上のように本発明にあつては、超音波を発射
し、その反射時間から積雪高を測定し、積雪高が
所定の値を越えた際に検知動作する超音波による
雪検知装置において、超音波を発射し、この反射
波を受信する送受波器と、この送受波器に対面す
る反射面からの反射波を高増幅する積雪検知モー
ドの検知回路部と、この送受波器に対面する積雪
高が小さい場合の反射面からの一定範囲のレベル
の反射波を低増幅する微小積雪検知モードの検知
回路部と、この送受波器からの距離に応じて設定
された複数の各領域に対応した領域ゲート設定回
路を設け、通常の積雪高測定の場合は、前記積雪
検知モードの検知回路部からの出力と前記領域ゲ
ート設定回路からの出力により積雪領域を検知
し、微小積雪の有無を検知する場合は、前記微小
積雪検知モードの検知回路部からの出力と前記領
域ゲート設定回路からの出力により行うので、
(イ) 所定の積雪高を越えた際に信号を出力する通
常の動作に加え、うつすらと雪が積もつた状態
(5〜10mm)をも検知することができ、多様な
融雪方式に対応することができる。
(ロ) 2つの検知モードがほとんどの回路部を共用
して行えるので、コストアツプを招かない。
(ハ) 消雪パイプ方式の融雪装置の場合、ユーザが
雪検知装置あるいは融雪装置の電源をオフして
旅行等に出かけ、その間に大雪等になつても、
帰宅してからモードBとして運転することによ
り、屋根面に完全に雪がなくなるまで融雪装置
を動作させることができる。
等の効果がある。
In this mode, the reflected waves are
This is a case where the This is because, for example, there is snow in the area, so the received wave level is low.
This is because there is no reflected wave because it does not become larger than E R2 . Therefore, it may be determined that the snowfall is equal to or higher than the snowfall detection levels L TH ′, L TH and the roof heater may be turned on. That is, by sharing the determination logic with mode A, a state similar to mode A is achieved. Note that the difference from mode A is that the reflected wave is not hidden within the reverberation time and does not exist anywhere. [Mode'] This mode is a case where reflected waves exist only in a region. For example, if there is no snow on the roof
This is the case when there is a reflected wave from the ROOF, or when the snowfall is below the snowfall detection level L TH '. That is, if the snowfall is below the snowfall detection level L TH ', the received wave level will always be higher than E R2 , and therefore will be above the threshold level, and there will be a reflected wave. Therefore, in this state, it may be determined that the snowfall is below the snowfall detection level L TH ', and the roof heater may be turned off. [Mode'] This mode is when a reflected wave exists in the area. This is because there is residual snow with extremely high reflectance in the area, or there is snow remaining in the area.
This is a case where multiple reflections appear in the area. Therefore, it may be determined that the snowfall is equal to or higher than the snowfall detection levels L TH ′, L TH and the roof heater may be turned on. [Mode'] This mode is a case where reflected waves do not exist over the entire area from area to area. this is,
For example, if there is snow covering the area and it is leftover snow, this occurs when the reflected wave is completely hidden within the reverberation time of the vibrator. Furthermore, in the case of fresh snow, etc., this occurs when there is no reflected wave over the entire area from area to area due to absorption.
Therefore, it may be determined that the snowfall is equal to or higher than the snowfall detection levels L TH ′, L TH and the roof heater may be turned on. [Mode'] This mode is when there are reflected waves in both regions. This means that there is snow in the area exceeding the snow detection level L TH in mode A,
This is a case where the multiple reflections also appear in the mode A region. Therefore, the snowfall is at the snowfall detection level.
L TH ′, It is determined that the temperature is higher than L TH and the roof heater can be turned on. In this way, by sharing the logic with mode A, mode B can be divided into modes in the same way as mode A, and by sending snow detection signals according to each mode, it can be used to detect reflected waves only in areas. It is possible to perform a detection operation such as turning off the roof heater in any other state, and turning on the roof heater in any other state. Next, referring back to FIG. 1, an embodiment of the present invention will be described. In Fig. 1, 1 is a sensor unit that transmits and receives ultrasonic waves, 2 is a distribution board, and 3 is connected to the sensor unit 1 and distribution board 2 to detect snow accumulation and control snow melting operations. This is the detection circuit section. Well, H is the roof heater installed on the roof ROOF, and AC is the commercial power supply. Furthermore, in a snow melting device that pumps up groundwater, seawater, etc. and discharges it through a snow melting pipe to melt snow on roofs and roads, a snow melting pump is used in place of the roof heater H. FIGS. 13 and 14 show examples of installation in a house; FIG. 13 shows the case where a roof heater is used, and FIG. 14 shows the case where a snow removal pump is used. In the figure, 4 is a support for attaching the sensor part 1 to a predetermined position on the roof ROOF, 5 and 7 are wiring cords, 6 is a detection circuit box, P is a snow removal pump, SP is a snow removal pipe, and S is a snow removal pipe. be. Returning to FIG. 1 and explaining the other configuration, the wave transmission circuit of the sensor unit 1 is connected to the wave transmission cycle setting circuit 11, the wave transmission width setting circuit 12, the reference oscillation circuit 13, and the wave transmission circuit 14 in the detection circuit unit 3. An intermittently generated ultrasonic signal is applied to the transmitter circuit 15, and the output of the wave transmitter circuit 15 drives a vibrator 16 provided in the sensor section 1. Furthermore, the vibrator 16 is used for both transmitting and receiving purposes, and the signal generated at both ends of the vibrator passes through the receiving head amplifier 17 in the sensor section 1 and then is switched by the snow detection mode changeover switch 29 in the detection circuit section 3. It is switched to either mode A detection circuit 32 or mode B detection circuit 33, and the output signals of mode A detection circuit 32 and mode B detection circuit 33 are connected to AND gates AND 1 , AND 2
It is designed to be commonly applied to one input terminal of the . Here, mode A detection circuit 32 and mode B
The detection circuit 33 will be explained. First, mode A
The detection circuit 32 has a receiving amplifier circuit 18, 19 and an integrating circuit 20 connected in cascade, whereas the mode B detecting circuit 33 has a receiving amplifier circuit 30 and an integrating circuit 31 connected in cascade. The difference between the two lies in the received wave amplification factor and the comparator level of the integrating circuit (A-D conversion circuit), and there is a difference in the appearance of the detection signal caused by this. That is, since the mode A detection circuit 32 has a high received wave amplification factor, it outputs all detection signals regardless of the snow quality of the snow that exists on the roof surface, the area, and a part of the area, and performs the AND gate AND 1 , AND However , since the Mode B detection circuit 33 has a low receiving amplification factor, the ultrasonic wave cannot be absorbed by the roof surface without snow, or within a few millimeters of snow starting to accumulate on the roof surface. A detection signal is output and applied to one input terminal of the AND gates AND 1 and AND 2 only when the snow is below the snow detection level L TH ′ or when the snow quality is extremely high in reflectance. Note that since the received wave amplification factor is low in this area, no detection output is given regardless of the snow quality. To explain other configurations in FIG. 1, the output of the wave transmission cycle setting circuit 11 includes a non-detection area gate setting circuit 21, a snow detection area gate setting circuit 22,
The snow detection area gate setting circuits 24 are connected in sequence, the output of the snow detection area gate setting circuit 24 is given to the other input terminal of the AND gate AND 1 , and the snow detection area gate setting circuit 24 is given to the other input terminal of the AND gate AND 2 . The output of the gate setting circuit 22 is applied thereto. The snow detection area gate setting circuit 22 includes a plurality of snow detection area gate setting circuits 22-1 to 22-n provided in parallel, and the snow detection area gate setting circuit 22-n is set by operating the snow detection level setting switch 23. 1-2
Any one of 2-n is selected. Next, the output terminals of the AND gates AND 1 and AND 2 are connected to one input terminal of the flip-flops FF 1 and FF 2 , respectively .
The output of the transmission cycle setting circuit 11 is commonly given to the other input terminal of the flip-flops FF 1 ,
The output of FF 2 is provided to a snow detection/judgment circuit 25. Next, the output of the snow detection and determination circuit 25 is sent to an output circuit 26, and the output of this output circuit 26 is provided to a roof heater control section 27 in the distribution board 2. Note that the roof heater control section 2
7 receives a signal indicating snowfall (snowfall detection signal) from the output circuit 26 and connects the commercial power AC to the roof heater H.
performs the operation of supplying the Further, 28 is a power supply circuit for supplying DC power to each part in the detection circuit section 3. The operation will be explained below according to the time charts shown in FIGS. 2 to 12. In addition, each signal shows the waveform of the point with the same symbol in Fig. 1, Fig. 2 shows the waveform common to modes A and B, and Figs. 3 to 6 show the waveform of each mode in mode A. , FIGS. 7 to 12 show waveforms of each mode in mode B. First, FIG. 2 shows the relationship between the timing of wave transmission and the signals of the non-detection area gate setting circuit 21, the snow detection area gate setting circuit 22, and the snow detection area gate setting circuit 24. That is, the non-detection area gate setting circuit 21 generates a signal G 1 having a width of T 1 from the rising edge of the output of the transmission cycle setting circuit 11 , and the snow detection area gate setting circuit 22 generates a signal G 1 having a width of T 1 from the rise of the output of the transmission cycle setting circuit 11 . Signals G 21 to G 2o having a width of T 21 to T 2o are generated from the falling edge of the signal G 1 . The snow detection area gate setting circuit 24 also outputs the output signal of the snow detection area gate setting circuit 22.
From the falling edge of the selected one among G 21 ~ G 2o
Signals G 31 to G 3o with a width of T 31 to T 3o are generated. Note that the output signal of the non-detection area gate setting circuit 21
The width T 1 of G 1 corresponds to the distance l of the area in FIG . Corresponding to the area distance L, the width T 3 (T 31 - G 3o ) of the output signal G 3 (G 31 - G 3o ) of the snow detection area gate setting circuit 24 is
T 3o ) corresponds to the distance x of the region. Next, FIGS. 3 to 6 show the waveforms of each mode in mode A, and FIGS. 7 to 12 show the waveforms of each mode in mode B. Thus, the transmission cycle setting circuit 11 sends out the signal S 1 at a predetermined transmission cycle, and the transmission width setting circuit 12 processes the signal S 2 into a signal S 2 having a predetermined transmission width T 2 . Next, the reference oscillation circuit 13 generates a signal (ultrasonic signal) S3 of frequency f during the period when the high-level signal is given from the transmission width setting circuit 12, and the signal is adjusted to a predetermined level by the transmission circuits 14 and 15. It is amplified and given to the vibrator 16. Note that the signal S 5 on the output side of the wave transmitting circuit 15 has reverberation as shown in a, and if there is reflection, reflected waves b and c appear. Further, the signal S5 appearing at both ends of the vibrator 16 is sent to the receiving head amplifier 17, the receiving amplifying circuits 18, 19, or the receiving head amplifier 17, the receiving amplifying circuit 30.
are respectively amplified to a predetermined level via R 3
Alternatively, it is a signal having a rectangular envelope like R5 . Next, this signal R 3 or R 5 is converted into a signal R 4 or R 5 by the integrating circuit 20 or 31.
The high frequency component is removed and the signal rises slowly like R 6 , and the AND gate AND 1 , AND 2
is applied to one input terminal of Note that by providing the integrating circuits 20 and 31 in this manner, malfunctions due to noise can be prevented. Therefore, in the AND gate AND 1 , the integration circuit 20 or
When the output signal R 4 or R 6 of 1 becomes high level, the ANDed signal becomes high level, indicating that there is reflection from the region or regions. However, in mode B, no reflection from the area can occur. Furthermore, in the AND gate AND 2, if the output signal R 4 or R 6 of the integrating circuit 20 or 31 is at a high level during the period when the output signal G 2 of the snow detection area gate setting circuit 22 is at a high level, the AND gate is processed. The signal with a high level indicates that there is a reflection from the area or area. Note that since these signals can only be obtained for a short period of time, they are held by flip-flops FF 1 and FF 2 and output as signals P 11 and P 12 . Next, the snow detection/judgment circuit 25 performs the logical operations shown in the above table as turning on/off the roof heater, and sends out a snow detection signal. As a result, the roof heater control section 27 of the distribution board 2 operates via the output circuit 26, and the roof heater H is connected to the commercial power AC.
The snow melting operation is performed by supplying more power. (Effects of the Invention) As described above, according to the present invention, ultrasonic waves are emitted, the snow height is measured from the reflection time, and when the snow height exceeds a predetermined value, the detection operation is performed. The detection device includes a transducer that emits ultrasonic waves and receives the reflected waves, a detection circuit section in snow detection mode that highly amplifies the reflected waves from the reflective surface facing the transducer, and the transducer and receiver. A detection circuit for a minute snow detection mode that low-amplifies reflected waves within a certain range from a reflecting surface when the snow height facing the transducer is small, and multiple sensors set according to the distance from the transducer. An area gate setting circuit corresponding to each area is provided, and in the case of normal snow height measurement, the snow area is detected by the output from the detection circuit section in the snow detection mode and the output from the area gate setting circuit, and minute snow accumulation is detected. When detecting the presence or absence of snow, it is done by the output from the detection circuit section of the minute snow accumulation detection mode and the output from the area gate setting circuit. In addition to this operation, it can also detect the state of evenly piled-up snow (5 to 10 mm), making it compatible with a variety of snow melting methods. (b) Since the two detection modes can be performed by sharing most of the circuit parts, no increase in cost is caused. (c) In the case of a snow melting device using a snow pipe, even if the user turns off the power to the snow detection device or snow melting device and goes on a trip, etc., and it snows heavily during that time,
By operating in mode B after returning home, the snow melting device can be operated until the roof surface is completely free of snow. There are other effects.
第1図は本発明の超音波による雪検知装置の一
実施例を示すフロツク構成図、第2図ないし第1
2図はその動作を示すタイムチヤート、第13図
および第14図は家屋への取付状態を示す図、第
15図および第16図は検知領域の説明図、第1
7図は超音波による雪検知の概念図である。
1……センサ部、2……分電盤、3……検知回
路部、4……支柱、5,7……配線コード、6…
…検知回路ボツクス、H……ルーフヒータ、P…
…消雪ポンプ、SP……消雪パイプ、29……積
雪検知モード切替スイツチ、32……モードA検
知回路、33……モードB検知回路。
FIG. 1 is a block diagram showing one embodiment of the ultrasonic snow detection device of the present invention, and FIGS.
Figure 2 is a time chart showing its operation, Figures 13 and 14 are diagrams showing how it is installed in a house, Figures 15 and 16 are explanatory diagrams of the detection area, Figure 1
Figure 7 is a conceptual diagram of snow detection using ultrasonic waves. 1... Sensor section, 2... Distribution board, 3... Detection circuit section, 4... Support column, 5, 7... Wiring cord, 6...
...Detection circuit box, H...Roof heater, P...
... Snow removal pump, SP ... Snow removal pipe, 29 ... Snow accumulation detection mode changeover switch, 32 ... Mode A detection circuit, 33 ... Mode B detection circuit.
Claims (1)
測定し、積雪高が所定の値を越えた際に検知動作
する超音波による雪検知装置において、 超音波を発射し、この発射波を受信する送受波
器と、 この送受波器に対面する反射面からの反射波を
高増幅する積雪検知モードの検知回路部と、 この送受波器に対面する積雪高が小さい場合の
反射面からの一定範囲のレベルの反射波を低増幅
する微小積雪検知モードの検知回路部と、 この送受波器からの距離に応じて設定された複
数の各領域に対応した領域ゲート設定回路を設
け、 通常の積雪高測定の場合は、前記積雪検知モー
ドの検知回路部からの出力と前記領域ゲート設定
回路からの出力により積雪領域を検知し、 微小積雪の有無を検知する場合は、前記微小積
雪検知モードの検知回路部からの出力と前記領域
ゲート設定回路からの出力により行うことを特徴
とする超音波による雪検知装置。[Claims] 1. An ultrasonic snow detection device that emits ultrasonic waves, measures snow height from the emission time, and detects when the snow height exceeds a predetermined value, comprising: , a transducer that receives this emitted wave, a detection circuit section in a snow detection mode that highly amplifies the reflected wave from a reflective surface facing this transducer, and when the snow height facing this transducer is small. A detection circuit for a micro-snow detection mode that low-amplifies reflected waves of a certain level from the reflecting surface of the transducer, and an area gate setting circuit corresponding to each of the multiple areas set according to the distance from the transducer. In the case of normal snow height measurement, the snow area is detected by the output from the detection circuit section in the snow detection mode and the output from the area gate setting circuit, and in the case of detecting the presence or absence of minute snow accumulation, the A snow detection device using ultrasonic waves, characterized in that the detection is performed using an output from a detection circuit section in a minute snow accumulation detection mode and an output from the area gate setting circuit.
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP18639487A JPS6429791A (en) | 1987-07-24 | 1987-07-24 | Detecting device for snow by ultrasonic wave |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP18639487A JPS6429791A (en) | 1987-07-24 | 1987-07-24 | Detecting device for snow by ultrasonic wave |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS6429791A JPS6429791A (en) | 1989-01-31 |
| JPH0432353B2 true JPH0432353B2 (en) | 1992-05-29 |
Family
ID=16187629
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP18639487A Granted JPS6429791A (en) | 1987-07-24 | 1987-07-24 | Detecting device for snow by ultrasonic wave |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPS6429791A (en) |
-
1987
- 1987-07-24 JP JP18639487A patent/JPS6429791A/en active Granted
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPS6429791A (en) | 1989-01-31 |
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