JP3101191B2 - 光電式煙感知器における煙センサ回路 - Google Patents

光電式煙感知器における煙センサ回路

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JP3101191B2 JP07248109A JP24810995A JP3101191B2 JP 3101191 B2 JP3101191 B2 JP 3101191B2 JP 07248109 A JP07248109 A JP 07248109A JP 24810995 A JP24810995 A JP 24810995A JP 3101191 B2 JP3101191 B2 JP 3101191B2
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Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明は、防災システムに利
用されるもので、煙による散乱光を検出することによ
り、その煙を感知する光電式煙感知器における煙センサ
回路に関する。
【0002】
【従来の技術】図7はこの種従来の光電式煙感知器にお
ける煙センサ回路の電気回路図を示している。図7につ
いて説明する。発光素子a,受光素子b及び抵抗素子R
1は温度係数を有しているが、光変換回路Aの出力電圧
VOを温度に関係なく一定とする必要がある。そのため
に、受光素子b及び抵抗素子R1の温度特性により決定
される光変換回路Aの受光量に対する温度係数を打ち消
すように、発光回路Hにおいては、発光素子aの温度係
数を考慮して発光素子aのドライブ電流Iの温度特性に
より調節している。なお、図7中のGは発光駆動回路、
Cは基準電圧回路である。
【0003】
【発明が解決しようとする課題】ところで上記した従来
の光電式煙感知器における煙センサ回路において、光変
換回路Aの出力電圧VOを温度に関係なく一定とする温
度補正手段では、発光素子a,受光素子b及び抵抗素子
R1の温度係数によりドライブ電流Iの温度特性を決定
するために、非常に大きな温度勾配を持つ発光回路Hが
必要となり、そのため発光回路Hの回路構成が非常に困
難となる問題がある。
【0004】またドライブ電流Iの量(電流の大きさ)
の増加により、発光素子a及びドライブ素子に電流容量
の大きい素子を使用する必要があり、大電流素子化に起
因してコストアップとか、発光素子aにより消費電流が
増加するという問題もある。さらにまた従来の煙センサ
回路では、サンプルホールド(S/H)回路S及びアナ
ログ出力回路Jではその温度特性は考慮されていないた
め、光変換回路Aの出力電圧VOを、サンプルホールド
回路S及びアナログ出力回路Jを介して出力するとき、
アナログ出力Vshout が温度の影響を受けて変動すると
いう問題もある。
【0005】本発明に係る光電式煙感知器における煙セ
ンサ回路はこのような問題点に鑑み、その目的とすると
ころは、アナログ出力回路を介して光変換回路の出力電
圧を出力するとき、そのアナログ出力が温度の影響を受
けることにより変動することを防止することにある。
【0006】
【課題を解決するための手段】本発明は前記の目的を達
成するために、請求項1の発明に係る煙感知器における
煙センサ回路は、煙感知器の本体内で光を照射する発光
回路と、煙による発光回路から照射された光の散乱光を
受光して電気信号に変換する光電変換回路と、光電変換
回路の出力電圧をサンプルホールドするサンプルホール
ド回路と、サンプルホールド回路の出力を煙濃度に応じ
たアナログ信号として出力するアナログ出力回路と、発
光回路と光電変換回路及びアナログ出力回路に動作信号
を供給してアナログ出力を受信するシステムとから構成
された光電式煙感知器において、発光回路を動作させな
いで光電変換回路及びアナログ出力を動作させたときの
アナログ信号と、発光回路と光電変換回路及びアナログ
出力を動作させたときのアナログ信号とを検出し、前記
した両者のアナログ信号を演算してアナログ出力を得る
ことを特徴としている。
【0007】請求項1の発明はこのように構成すること
により、発光素子に発光駆動回路で駆動電流を供給して
いないときのアナログ出力回路のアナログ出力電圧と、
発光素子に発光駆動回路で駆動電流を供給しているとき
のアナログ出力回路のアナログ出力電圧とを受信システ
ムで保持し、両者のアナログ信号の差を煙濃度電圧とし
て表すものである。
【0008】また請求項2の発明に係る煙感知器におけ
る煙センサ回路は、煙感知器の本体内で光を照射する発
光回路と、煙による発光回路から照射された光の散乱光
を受光して電気信号に変換する光電変換回路と、光電変
換回路の出力電圧をサンプルホールドするサンプルホー
ルド回路と、サンプルホールド回路の出力を煙濃度に応
じたアナログ信号として出力するアナログ出力回路とか
ら構成された光電式煙感知器において、発光回路と受光
素子の温度係数に合わせて光電変換回路の温度係数を任
意に調整する手段を設けたことを特徴としている。
【0009】請求項2の発明はこのように構成すること
により、光電変換回路の基準電圧回路の出力電圧の温度
変動分を、発光素子、受光素子,帰還抵抗及び発光回路
の特性により、光電流による信号電圧の温度変動分に合
わせて任意の値に設定することでサンプルホールド出力
の温度変動を零とするものである。
【0010】
【発明の実施の形態】以下図面を参照しながら本発明の
実施の形態を説明する。図1は本発明に係る光電式煙感
知器における煙センサ回路の全体構成を示すブロック図
である。図1について説明する。信号処理システムXの
LED点灯信号xにより発光素子aを間歇的に駆動し、
信号処理システムXの煙感知動作信号x′により受光素
子bの電流信号を電圧信号に変換し、所定のアナログ出
力(電圧)yを出力する煙感知システムYと、その煙感
知システムYのアナログ出力yを受信して演算を行う受
信システム(信号処理システムX)とから構成されてい
る。
【0011】図1に示すブロック図の動作について図2
を参照しながら説明する。煙感知システムYは、煙感知
動作信号x′とLED点灯信号xがハイレベル(Hig
h)のとき動作する。今、煙感知動作信号x′とLED
点灯信号xとが、ともにハイレベル(High)のとき
(図2中の符号mの区間)、煙感知システムYは、LE
D点灯信号xの点灯タイミングにより発光素子aを間歇
的に駆動して、発光素子aから照射された光による煙等
による散乱光を受光する受光素子bの電流信号を、電流
電圧変換回路F(図3参照)で電圧信号に変換すること
で所定のアナログ出力yを出力する。そして、アナログ
出力yによる信号を信号処理システムXで受信して保存
する。
【0012】次に煙感知動作信号x′がハイレベル(H
igh)で、LED点灯信号xがローレベル(Low)
のとき(図2中の符号nの区間),煙感知システムY
は、発光素子aを駆動しないで上記した動作と同じ一連
の動作を行う。この動作の終了後、信号処理システムX
には発光素子aが発光したときのアナログ出力電圧値V
A、発光素子aが発光しなかったときのアナログ出力電
圧値VBが保存される。
【0013】この動作中は一定濃度の煙が感知器本体内
に存在しており、そのときの周囲温度をTaとすると、
アナログ出力電圧値VAは、VA=常温での散乱光があ
るときのアナログ出力電圧値+x×( Ta−常温)とな
り、一方アナログ出力電圧値VBは、VB=常温での散
乱光が零のときのアナログ出力電圧値+x×( Ta−常
温)となる(xはアナログ出力電圧の温度係数)。
【0014】ここで(VA−VB)の演算を行い、これ
をアナログ出力電圧とすることで、アナログ出力電圧を
温度Taの変動に関係なく一定とすることができる。図
3は本発明に係る光電式煙感知器における煙センサ回路
の具体的な一例を示す電気回路図である。図3について
説明する。発光素子aから照射された光による煙等の散
乱光を受光する光電変換回路Aと、光電変換回路Aの出
力をサンプルホールドするサンプルホールド回路Bを具
えている。光電変換回路Aは、発光素子aから照射され
た光による煙等の散乱光を受光する受光素子bと、オペ
アンプA1と基準電圧回路Cと電流電圧変換用の帰還抵
抗R1より構成されている。受光素子bは散乱光を受け
て光電流を発生する。
【0015】この光電流はオペアンプA1と帰還抵抗R
1により、基準電圧回路Cの出力電圧Vvef を基準とし
て電流−電圧変換される。オペアンプA2の出力電圧
は、アナログスイッチS1、コンデンサC1により変換
されるサンプルホールド回路Bでサンプルホールドされ
る。これにより、サンプルホールド回路Bの出力電圧V
shout は受光素子bに流れる電流をI1とすると、V
shout =Vvef −(I1×R1)となる。
【0016】図5は基準電圧回路Cの一例を示している
が、定電圧を発生させる抵抗R1,R2,R3、ダイオ
ードD1,D2及びオペアンプA1で構成されたバンド
ギャツプリファレンス回路Dと、バンドギャツプリファ
レンス回路Dの出力電圧VAをVA×(R5/R4)に
変換するためのオペアンプA2と抵抗R4,R5とで電
圧シフト回路Eが構成されている。またバンドギャツプ
リファレンス回路Dは抵抗R1,R2,R3の比により
その温度特性と抵抗R4,R5によりその電圧値を任意
の値に設定できる。
【0017】図6は本発明の動作特性図である。図6に
ついて説明する。発光素子a,受光素子b,帰還抵抗R
1及び発光回路の特性により、光電流による信号電圧V
s(Vs=I1×R1)が傾きを持ち、勾配D1で変化
するとき基準電圧回路Cの出力電圧の温度による電圧勾
配を−D1に設定すると、Vshout は温度の変動に関係
なく一定となる。このように基準電圧回路Cの抵抗R
1,R2,R3,R4,R5の値を適当に選択すること
で、図3及び図4に示す電気回路はサンプルホールド回
路Bの出力の温度特性を総合的に温度変動分を零とする
ことができる。
【0018】図4は本発明に係る光電式煙感知器におけ
る煙センサ回路の具体的な他の一例を示す電気回路図で
ある。この電気回路の全体構成を示すブロック図は図1
の場合と同様である。図4について説明する。発光素子
aから照射された光による煙等の散乱光を受光する光電
変換回路Aと、光電変換回路Aの出力をサンプルホール
ドするサンプルホールド回路Bを具えている。光電変換
回路Aは、発光素子aから照射された光による煙等の散
乱光を受光する受光素子bと、オペアンプA1と基準電
圧回路Cと電流電圧変換用の帰還抵抗R1より構成され
ている。そして受光素子bは散乱光を受けて光電流を発
生する。
【0019】この光電流はオペアンプA1と帰還抵抗R
1により、基準電圧回路Cの出力電圧Vvef を基準とし
て電流−電圧変換される。オペアンプA2の出力電圧は
アナログスイッチS1、コンデンサC1により変換され
るサンプルホールド回路Bでサンプルホールドされる。
そして、サンプルホールド回路Bの出力電圧Vshout
受光素子bに流れる電流をI1とすると、Vshout =V
vef −(I1×R1)となる。なお、図4中のGは発光
駆動回路である。
【0020】
【発明の効果】請求項1の発明は、アナログ出力は同温
度で発光素子を発光させたときのアナログ出力電圧と、
発光素子を発光させなかったときのアナログ出力電圧と
の差により表すことで、アナログ出力回路の温度変動の
影響を受けることなく安定したアナログ出力を得る利点
がある。
【0021】請求項2の発明は、光電変換回路の基準電
圧回路の出力電圧の温度変動分を、発光素子、受光素
子,帰還抵抗及び発光回路の特性により、光電流による
信号電圧の温度変動分に合わせて任意の値に設定するこ
とでサンプルホールド出力の温度変動を零とする利点が
ある。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明に係る光電式煙感知器における煙センサ
回路の全体構成を示すブロック図である。
【図2】同上の動作説明図である。
【図3】同上の具体的な回路の一例を示す電気回路図で
ある。
【図4】同上の具体的な回路の他の一例を示す電気回路
図である。
【図5】基準電圧回路の一例を示す電気回路図である。
【図6】本発明の動作特性図である。
【図7】従来の光電式煙感知器における煙センサ回路の
電気回路図である。
【符号の説明】 X 信号処理システム Y 煙感知システム x LED点灯信号 x′煙感知動作信号 a 発光素子 b 受光素子
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (58)調査した分野(Int.Cl.7,DB名) G08B 17/02 - 17/12 G08B 29/16

Claims (2)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 光電式煙感知器の本体内で光を照射する
    発光回路と、煙による発光回路から照射された光の散乱
    光を受光して電気信号に変換する光電変換回路と、光電
    変換回路の出力電圧をサンプルホールドするサンプルホ
    ールド回路と、サンプルホールド回路の出力を煙濃度に
    応じたアナログ信号として出力するアナログ出力回路
    と、発光回路と光電変換回路及びアナログ出力回路に動
    作信号を供給してアナログ出力を受信するシステムとか
    ら構成されており、発光回路を動作させないで光電変換
    回路及びアナログ出力を動作させたときのアナログ信号
    と、発光回路と光電変換回路及びアナログ出力を動作さ
    せたときのアナログ信号とを検出し、前記した両者のア
    ナログ信号を演算してアナログ出力を得ることを特徴と
    する光電式煙感知器における煙センサ回路。
  2. 【請求項2】 光電式煙感知器の本体内で光を照射する
    発光回路と、煙による発光回路から照射された光の散乱
    光を受光して電気信号に変換する光電変換回路と、光電
    変換回路の出力電圧をサンプルホールドするサンプルホ
    ールド回路と、サンプルホールド回路の出力を煙濃度に
    応じたアナログ信号として出力するアナログ出力回路と
    から構成されており、発光回路と受光素子の温度係数に
    合わせて光電変換回路の温度係数を任意に調整する手段
    を設けたことを特徴とする光電式煙感知器における煙セ
    ンサ回路。
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