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JP3240925B2 - Receiving circuit of proximity sensor - Google Patents

Receiving circuit of proximity sensor

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Publication number
JP3240925B2
JP3240925B2 JP13299896A JP13299896A JP3240925B2 JP 3240925 B2 JP3240925 B2 JP 3240925B2 JP 13299896 A JP13299896 A JP 13299896A JP 13299896 A JP13299896 A JP 13299896A JP 3240925 B2 JP3240925 B2 JP 3240925B2
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
circuit
voltage
sensor
varicap diode
value
Prior art date
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JP13299896A
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Japanese (ja)
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JPH09318746A (en
Inventor
洋一 溝井
吉男 真田
Original Assignee
新神戸電機株式会社
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Publication date
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  • Measurement Of Velocity Or Position Using Acoustic Or Ultrasonic Waves (AREA)

Description

【発明の詳細な説明】DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION

【0001】[0001]

【発明の属する技術分野】本発明は、超音波等を用いた
接近センサの受信回路に関するものである。
BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a receiving circuit of a proximity sensor using ultrasonic waves or the like.

【0002】[0002]

【従来の技術】接近センサを具備する機器にはFAロボ
ット、ゴルフ場で使用するゴルフカート等がある。それ
らは超音波や音波、電磁波等を送信し、障害物等に当
て、反射した前記超音波や音波、電磁波等を受信するこ
とにより前記障害物等との距離を検知している。
2. Description of the Related Art Devices equipped with proximity sensors include FA robots and golf carts used in golf courses. They transmit an ultrasonic wave, a sound wave, an electromagnetic wave, or the like, hit an obstacle or the like, and detect the distance to the obstacle or the like by receiving the reflected ultrasonic wave, the sound wave, the electromagnetic wave, or the like.

【0003】従来、超音波を受信する回路には、図3に
示されるようなものが用いられている。物体に送信して
戻ってきた反射波13を受けるセンサ14と、それを電
気信号に変換されたものを増幅する固定ゲインアンプ1
0、固定抵抗器11及び受信感度制御部からなる。受信
感度制御部は、物体の検出距離に応じてその値を変化さ
せるための可変増幅抵抗器3、可変増幅抵抗器3のスイ
ッチ4、スイッチ4を制御するスイッチ制御回路6で構
成されている。
Conventionally, a circuit for receiving an ultrasonic wave as shown in FIG. 3 is used. A sensor 14 for receiving a reflected wave 13 transmitted back to an object, and a fixed gain amplifier 1 for amplifying a signal obtained by converting the converted signal into an electric signal
0, a fixed resistor 11 and a reception sensitivity control unit. The receiving sensitivity control unit includes a variable amplifying resistor 3 for changing the value according to the detection distance of the object, a switch 4 of the variable amplifying resistor 3, and a switch control circuit 6 for controlling the switch 4.

【0004】例えばゴルフカートで用いる接近センサ
は、超音波を送信し、それが物体に当たり、その反射波
を受信するまでの時間を距離に換算するものが一般的に
使用されている。その反射波の大きさは、物体との距離
の変化に応じて極端に変化する。このため、固定ゲイン
アンプ10は、近距離では反射波が大きいために増幅出
力が飽和してしまい、遠距離では著しいゲイン不足を生
じてしまう。そこで、検出する距離に応じて増幅度を変
化させ、固定ゲインアンプ10の増幅出力を安定にする
必要がある。上記受信感度制御部は、固定ゲインアンプ
10の出力を安定させるためのものである。
[0004] For example, a proximity sensor used in a golf cart generally transmits ultrasonic waves, and converts the time from when the ultrasonic waves hit an object to when the reflected wave is received into a distance to a distance. The magnitude of the reflected wave changes extremely according to the change in the distance to the object. Therefore, the amplified output of the fixed gain amplifier 10 is saturated at a short distance due to a large reflected wave, and a significant shortage of a gain occurs at a long distance. Therefore, it is necessary to change the amplification degree in accordance with the distance to be detected, and to stabilize the amplification output of the fixed gain amplifier 10. The reception sensitivity control section is for stabilizing the output of the fixed gain amplifier 10.

【0005】[0005]

【発明が解決しようとする課題】しかしながら上記従来
の受信感度制御部は、厳密な制御をしようとするに従い
部品点数を多くする必要がある。その理由は、前記受信
感度制御部に厳密な制御を要求すると、必然的に図4に
おける検出距離に対する受信感度制御部の抵抗値の段階
的な制御を細かくし、図4における段数を多くする必要
があるためである。すると図3における可変増幅抵抗器
3、スイッチ4の数を増やし、スイッチ制御回路6に複
雑な制御をさせる必要が生じる。
However, the conventional receiving sensitivity control section needs to increase the number of parts as the strict control is performed. The reason is that if strict control is required of the reception sensitivity control unit, it is inevitably necessary to make the stepwise control of the resistance value of the reception sensitivity control unit with respect to the detection distance in FIG. 4 fine and increase the number of stages in FIG. Because there is. Then, it is necessary to increase the numbers of the variable amplifying resistors 3 and the switches 4 in FIG. 3 and make the switch control circuit 6 perform complicated control.

【0006】本発明が解決しようとする課題は、簡単な
回路構成で固定ゲインアンプへの入力電圧値を安定化さ
せることのできる接近センサの受信回路を提供すること
である。
An object of the present invention is to provide a proximity sensor receiving circuit which can stabilize an input voltage value to a fixed gain amplifier with a simple circuit configuration.

【0007】[0007]

【課題を解決するための手段】上記課題を解決するため
に、本発明の接近センサの受信回路は、物体に送信して
戻ってきた反射波13を受信し、その信号を前記反射波
の大きさに比例した値の交流電圧に変換する機能を有す
るセンサ14と、前記交流電圧から所定の容量リアクタ
ンス値を与えられる固定コンデンサ8と、前記交流電圧
に反比例する電圧値を出力する逆方向電圧回路7と、逆
方向電圧回路7と接続されたバリキャップダイオード9
と、固定ゲインアンプ10で構成されていることを特徴
とする。
In order to solve the above-mentioned problems, a receiving circuit of a proximity sensor according to the present invention receives a reflected wave 13 transmitted back to an object and returns the signal to the size of the reflected wave. A sensor 14 having a function of converting the AC voltage into a value proportional to the AC voltage, a fixed capacitor 8 that is provided with a predetermined capacitance reactance value from the AC voltage, and a reverse voltage circuit that outputs a voltage value that is inversely proportional to the AC voltage. 7 and a varicap diode 9 connected to the reverse voltage circuit 7
And a fixed gain amplifier 10.

【0008】上記構成の受信回路は受信感度制御部に、
図1におけるバリキャップダイオード9及び検出距離に
対する逆方向電圧回路7を用いている。逆方向電圧に対
するバリキャップダイオード9のインピーダンスの関係
は図2に示すとおりである。このようなバリキャップダ
イオード9のインピーダンスの指数関数的な変化特性を
利用し、固定ゲインアンプ10への入力電圧値を安定化
させることができる。このように回路構成を最適化する
ことにより、固定ゲインアンプ10の安定した出力の特
性を得ることが可能となる。
[0008] The receiving circuit having the above-described configuration includes a receiving sensitivity control section,
The varicap diode 9 and the reverse voltage circuit 7 for the detection distance in FIG. 1 are used. The relationship between the reverse voltage and the impedance of the varicap diode 9 is as shown in FIG. By utilizing such an exponential change characteristic of the impedance of the varicap diode 9, the input voltage value to the fixed gain amplifier 10 can be stabilized. By optimizing the circuit configuration in this way, it is possible to obtain a stable output characteristic of the fixed gain amplifier 10.

【0009】[0009]

【発明の実施の形態】以下図面を参照して本発明の実施
の形態の一例を説明する。図1は、本発明の接近センサ
の受信回路を示した図である。まず物体に送信して戻っ
てきた反射波13を超音波センサ14で受信すると、セ
ンサ14はそれを交流電圧に変換する。この交流電圧に
反比例する電圧値を出力するのが逆方向電圧回路7で、
この回路7は、バリキャップダイオード9のカソード側
に接続されて加算回路を構成している。このダイオード
9は、図2に示すとおりの特性を持っているところか
ら、逆方向電圧回路7は、センサ14の検出反射波が大
きい(交流電圧が大)時には、バリキャップダイオード
9のインピーダンス値を小さくし、前記検出反射波が小
さい(交流電圧が小)時には、前記インピーダンス値を
大きくするように、バリキャップダイオード9に対して
前記の反比例電圧値を加算制御する回路構成となってい
る。
An embodiment of the present invention will be described below with reference to the drawings. FIG. 1 is a diagram showing a receiving circuit of the proximity sensor according to the present invention. First, when the reflected wave 13 transmitted to the object and returned is received by the ultrasonic sensor 14, the sensor 14 converts it into an AC voltage. The reverse voltage circuit 7 outputs a voltage value that is inversely proportional to the AC voltage.
This circuit 7 is connected to the cathode side of the varicap diode 9 to form an adding circuit. Since the diode 9 has characteristics as shown in FIG. 2, the reverse voltage circuit 7 sets the impedance value of the varicap diode 9 when the reflected wave detected by the sensor 14 is large (the AC voltage is large). When the detected reflected wave is small (the AC voltage is small), the circuit is configured to add and control the inversely proportional voltage value to the varicap diode 9 so as to increase the impedance value.

【0010】前記交流電圧はセンサ14から出力される
と、固定コンデンサ8に流れ込む。この時、固定コンデ
ンサ8は一般式1/ωcより、ある容量リアクタンスに
換算することができ、前記交流電圧はバリキャップダイ
オード9にも流れ込む。この時バリキャップダイオード
9は、図2に示すような特性を持っているために、物体
と接近センサ14の受信回路との距離が近いときには、
センサ14が変換する交流電圧は大きく、従って前記逆
方向電圧回路7が働いてバリキャップダイオード9のカ
ソード側に加えられる逆方向電圧を小さくすることによ
り、バリキャップダイオード9のインピーダンスも小さ
くなり、この時前記交流圧は図1における矢印aの方向
に多く流れ込むため、固定ゲインアンプ10は増幅出力
が飽和することなく安定した出力が得られる。
When the AC voltage is output from the sensor 14, it flows into the fixed capacitor 8. At this time, the fixed capacitor 8 can be converted to a certain capacitance reactance by the general formula 1 / ωc, and the AC voltage also flows into the varicap diode 9. At this time, since the varicap diode 9 has characteristics as shown in FIG. 2, when the distance between the object and the receiving circuit of the proximity sensor 14 is short,
The AC voltage converted by the sensor 14 is large, so that the reverse voltage circuit 7 operates to reduce the reverse voltage applied to the cathode side of the varicap diode 9, thereby reducing the impedance of the varicap diode 9. At this time, a large amount of the AC pressure flows in the direction of arrow a in FIG. 1, so that the fixed gain amplifier 10 can obtain a stable output without saturating the amplified output.

【0011】また、物体と接近センサの受信回路との距
離が遠いときには、センサ14が変換する交流電圧は小
さく、従って前記逆方向電圧回路7が働いてバリキャッ
プダイオード9のカソード側に加えられる逆方向電圧を
大きくすることにより、バリキャップダイオード9のイ
ンピーダンスも大きくなり、この時前記交流電圧は図1
における矢印bの方向に多く流れ込むため、固定ゲイン
アンプ10はゲイン不足を生じることなく安定した出力
が得られる。上記理由から、物体と接近センサの受信回
路との距離が変化しても固定ゲインアンプ10の出力は
検出距離の変化に対し安定した値を得ることができる。
When the distance between the object and the receiving circuit of the proximity sensor is long, the AC voltage converted by the sensor 14 is small. Therefore, the reverse voltage circuit 7 operates to apply a reverse voltage applied to the cathode side of the varicap diode 9. By increasing the direction voltage, the impedance of the varicap diode 9 also increases.
In the fixed gain amplifier 10, a stable output can be obtained without causing a gain shortage. For the above reason, even if the distance between the object and the receiving circuit of the proximity sensor changes, the output of the fixed gain amplifier 10 can obtain a stable value with respect to the change of the detection distance.

【0012】図1に示した固定抵抗器及び増幅抵抗器
は、接近センサの受信回路を搭載する機器や全体の回路
構成におけるバランスを考慮し適切な抵抗値になるよう
設計する。
The fixed resistor and the amplifying resistor shown in FIG. 1 are designed to have an appropriate resistance value in consideration of the balance in the device on which the receiving circuit of the proximity sensor is mounted and the overall circuit configuration.

【0013】本発明の接近センサの受信回路は、従来に
比して回路構成が簡単であるため、製品の歩留まりを向
上させることができる。またスイッチ4の可動部を有し
ていた従来の接近センサの受信回路は、製品の長期の安
定性が得られなかったが、本発明の回路構成のように可
動部を有さない構成にすることにより製品の性能が長期
に亘り安定する。
The receiving circuit of the proximity sensor according to the present invention has a simple circuit configuration as compared with the related art, so that the yield of products can be improved. Further, the conventional proximity sensor receiving circuit having the movable portion of the switch 4 does not have long-term stability of the product, but has a configuration having no movable portion like the circuit configuration of the present invention. This stabilizes the performance of the product for a long time.

【0014】[0014]

【発明の効果】本発明により、簡単な回路構成で、物体
と接近センサの受信回路との距離の大小にかかわりなく
固定ゲインアンプの出力特性を安定化させることのでき
る接近センサの受信回路を提供することができた。また
従来に比較して接近センサの受信回路の部品点数を低減
し、且つ可動部を有さない接近センサの受信回路を構成
できたため、製品の歩留まり及び長期安定性を向上させ
ることができる。
According to the present invention, there is provided a proximity sensor receiving circuit capable of stabilizing the output characteristics of a fixed gain amplifier regardless of the distance between an object and the proximity sensor receiving circuit with a simple circuit configuration. We were able to. In addition, the number of components of the proximity sensor receiving circuit can be reduced as compared with the related art, and the proximity sensor receiving circuit having no moving part can be configured, so that the product yield and long-term stability can be improved.

【図面の簡単な説明】[Brief description of the drawings]

【図1】本発明の接近センサの受信回路の概要図であ
る。
FIG. 1 is a schematic diagram of a receiving circuit of a proximity sensor according to the present invention.

【図2】本発明の接近センサの受信回路を構成する部品
であるバリキャップダイオードの逆方向電圧に対するイ
ンピーダンス変化の関係を示す図である。
FIG. 2 is a diagram showing a relationship between a reverse voltage and a change in impedance of a varicap diode which is a component of a receiving circuit of the proximity sensor according to the present invention.

【図3】従来の接近センサの受信回路の概要図である。FIG. 3 is a schematic diagram of a receiving circuit of a conventional proximity sensor.

【図4】従来の接近センサの、検出距離の変化に対する
受信感度制御部の抵抗値を示す図である。
FIG. 4 is a diagram illustrating a resistance value of a reception sensitivity control unit with respect to a change in a detection distance of a conventional proximity sensor.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

7は逆方向電圧回路、8は固定コンデンサ、9はバリキ
ャップダイオード、10は固定ゲインアンプ、13は物
体からの反射波、14はセンサ
7 is a reverse voltage circuit, 8 is a fixed capacitor, 9 is a varicap diode, 10 is a fixed gain amplifier, 13 is a reflected wave from an object, and 14 is a sensor.

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (58)調査した分野(Int.Cl.7,DB名) G01S 7/52 - 7/64 H03G 3/20 - 3/34 ──────────────────────────────────────────────────続 き Continued on the front page (58) Field surveyed (Int.Cl. 7 , DB name) G01S 7/ 52-7/64 H03G 3/20-3/34

Claims (1)

(57)【特許請求の範囲】(57) [Claims] 【請求項1】センサ(14)と、固定コンデンサ(8)
と、逆方向電圧回路(7)と、バリキャップダイオード
(9)と、固定ゲインアンプ(10)とを有し、 前記センサ(14)は、物体に送信して戻ってきた反射
波(13)を受信し、その信号を前記反射波の大きさに
比例した値の交流電圧に変換する機能を有するものであ
り、 前記固定コンデンサ(8)は、前記交流電圧から所定の
容量リアクタンス値が与えられるものであり、 前記逆方向電圧回路(7)は、前記交流電圧に反比例す
る電圧値を出力するものであり、 前記センサ(14)は、一方の出力端子が前記固定コン
デンサ(8)を介して固定ゲインアンプ(10)の一方
の入力端子に接続され、他方の出力端子が接地されてな
り、 前記バリキャップダイオード(9)は、カソード側が前
記センサ(14)と前記固定コンデンサ(8)間に接続
され、アノード側が接地されてなり、 前記逆方向電圧回路(7)は、前記バリキャップダイオ
ード(9)のカソード側に接続されて加算回路を構成し
てなり、 前記固定ゲインアンプ(10)は、他方の入力端子が抵
抗を介して接地されてなり、 前記逆方向電圧回路(7)は、前記センサ(14)の検
出反射波が大きい時には前記バリキャップダイオード
(9)のインピーダンス値を小さくし、前記反射波が小
さい時には前記インピーダンス値を大きくするように、
該バリキャップダイオード(9)に対して前記の反比例
電圧値を加算制御するように回路構成せしめてなる、 接近センサの受信回路。
1. A sensor (14) and a fixed capacitor (8).
And a reverse voltage circuit (7), a varicap diode (9), and a fixed gain amplifier (10). The sensor (14) transmits a reflected wave to an object and returns (13). And converts the signal into an AC voltage having a value proportional to the magnitude of the reflected wave. The fixed capacitor (8) is provided with a predetermined capacitance reactance value from the AC voltage. Wherein the reverse voltage circuit (7) outputs a voltage value that is inversely proportional to the AC voltage, and the sensor (14) has one output terminal via the fixed capacitor (8). The fixed gain amplifier (10) is connected to one input terminal and the other output terminal is grounded. The cathode of the varicap diode (9) is the sensor (14) and the fixed capacitor ( ), The anode side is grounded, the reverse voltage circuit (7) is connected to the cathode side of the varicap diode (9) to form an addition circuit, and the fixed gain amplifier ( 10) The other input terminal is grounded via a resistor, and the reverse voltage circuit (7) is configured to detect the impedance value of the varicap diode (9) when the reflected wave detected by the sensor (14) is large. So as to increase the impedance value when the reflected wave is small,
A receiving circuit for a proximity sensor, wherein a circuit is configured to add and control the inversely proportional voltage value to the varicap diode (9).
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