JPS6014398B2

JPS6014398B2 - 光電式煙感知器

Info

Publication number: JPS6014398B2
Application number: JP56038903A
Authority: JP
Inventors: 博本間
Original assignee: Hochiki Corp
Current assignee: Hochiki Corp
Priority date: 1981-03-18
Filing date: 1981-03-18
Publication date: 1985-04-12
Also published as: SE8201696L; AU538594B2; AU8152282A; GB2097917A; SE452812B; DE3209994A1; US4481506A; DE3209994C2; GB2097917B; CH655192A5; JPS57153397A

Description

【発明の詳細な説明】本発明は、検煙室に流入した煙による散乱光を検出して
受信機に発報信号を送出するようにした光電式煙感知器
に関し、特に、高い信頼性の確保と消費電流及び製造コ
ストのズホ富な低減を図るようにした光電式煙感知器に
関する。

従来、この種の光電式煙感知器としては、第１図のブロ
ック図に示すものが実用化されている。

第１図において、１はダイオードブリッジで、受信機か
ら引出された亀源兼用信号線１，，１２の接続極性が入
れ替っても常に所定の樋性出力を得るために設けられ、
このダイオードブリッジ１に続いて、火災を検出したと
きに電源兼用信号線１，，１２間を導通して発報信号を
送出するサィリスタを有するスイッチング回路２、電流
制限機能付の定電圧回路３、パルス制御回路を含んだ発
振回路４、発振回路４からのパルス信号に応じ間欠的に
発光駆動される発光ダイオード５、険煙部６に流入した
煙による散乱光を受光して導適する逆バイアスされた受
光ダイオード７、受光ダイオード７の導通で得られた受
光電圧が基準電圧以上のとき出力する比較回路８、比較
回路８の出力が連続して２回得られたときに火災検出信
号を出力してスイッチング回路２を作動する蓄積回路９
のそれぞれが設けられている。このような回路構成は、
この種の感知器においてすでに定形化されているが、消
費電流の低減を図るため、発光ダイオード５を間欠的に
パルス駆動する他に、比較回路８についても、発光ダイ
オード５の駆動に同期して発振回路４から間欠的に電源
供給を行ない、パルス光が出力されている間だけ比較動
作を行なわせるようにしている。

また、各デバイスにＣ−ＭＯＳ構造のものを使うことに
より全体としての消費電流の低減を図っている。ところ
で、第１図の回路構成のうち最も高い消貴電流の割合を
占めているのは、発光ダイオード５の駆動電流であり、
全体の消費電流の５０％以上となる。

従って、全体の消費電流を低減するためには、発光ダイ
オード５の駆動電流を下げれば良い。

ところが、駆動電流を減らすと、受光ダイオード７に入
射する検煙部６からの散乱光も弱まり、受光出力が低下
する。そこで、比較回路８としては、第２図に示すよう
に、電源に対して逆バイアス接続された受光ダイオード
７と直列に数百キロオームの負荷抵抗Ｒｏを接続し、受
光ダィオ−ド７が煙による散乱光を検出した時に流れる
光電流によって生じる負荷抵抗Ｒｏの端子間電圧を５０
０〜１００の音の高利得を有するオベァンプあるいはト
ランジスタ増幅回路を用いた増幅器１１で増幅し、この
増幅出力がトランジスタＴｒのベース。

ェミッタ間電圧約０．６ボルトを越えたときにトランジ
スタＴｒがオンすることを利用したもの「あるいは第３
図に示すように、受光ダイオード７と並列に数百キロオ
ームの負荷抵抗Ｒｏを後続し、煙による散乱光を検出し
たときに生ずる光起電圧を負荷抵抗Ｒｏの両端から検出
し、５００〜１００Ｍ音の高利得を有するオベアンプあ
るいはトランジスタ増幅回路でなる増幅器１１で増幅し
、この増幅出力力がトランジスタＴｒのベース・ェミッ
タ間電圧約０．６ボルトを越えたときにトランジスタＴ
ｒがオンすることを利用したもの、更には、第４図示す
如く、第２，３図の増幅器１１の出力を基準電圧Ｖでと
比較するコンパレータ１２を用いるようにしたもの等に
より、第１図における比較回路８の出力とするものが一
般的に用いられている。ところで、第２，３図の増幅器
１１としては、安価な２電源用オベアンプあるいは、
トランジスタを２〜３個用いたトランジスタ増幅回路を
用いているが、増幅器１１の消費電流の低減を図るため
、オベアンプの場合にはマイク。

パワー型の２電源オベアンプを、またトランジスタ増幅
回路の場合には、高い直流増幅率を有するトランジスタ
をダーリントン接続し、１１平常時のコレクタ電流を減
少させるため、トランジスタのコレクタ側又はェミッタ
側の抵抗を大きくするなどの手段が鰭じられている。更
には、一般的なオベアンプ、即ち、消費電流が数ミリア
ンベアのオベアンプを使用する手段として、発光ダイオ
ードが駆動される以前の約１０ミリ秒前からオベアンブ
に電源を接続し、オベアンプの動作が安定したときに発
光ダイオードを駆動し、発光ダイオードの駆動が終ると
同時に電源を遮断することにより、増幅器の消費電流を
低減する手法も知られている。

このように、比較回路８の１部を構成する増幅器は、オ
ベアンプによるものと、ディスクリートトランジスタ回
路によるものとに大別されるが、オベアンプの場合には
、オベアンプの持つ特性のうち同相信号除去比（ＣＭＲ
Ｒ）が有効に働き、ノイズに対してはディスクリート回
路に比べて有利である。

一方「オベアンプは２電源のものが一般的であり、この
ため中点電位を得るためにッェナダイオードあるいは分
割抵抗により電源電圧を分割するようにしているが、ツ
ェナー電流あるいは分割抵抗による消費電流の低減を図
る必要が生じ、高インピーダンスとなり易く、別途にノ
イズに対して対策が必要である。このような消費電流の
低減を図るための構成により、従来の感知器では「定常
監視状態（非発報状態）において、全体で約１００仏Ａ
程度の平均消費電流を達成しており、その内訳のうちの
主なものは、次のようになる。

｛ィ）定電圧回路３約２〜５仏Ａ‘ｏ
ー発光ダイオード５の駆動電流約４０〜６０ｒＡＮ
発振回路４約５〜１０ｒＡＢ比
較回路８の増幅器１１約１５ムＡ■ 蓄積回
路９約５〜１０ムＡＮ各デバイス
の漏れ電流約５〜１０仏Ａところで、第２図に
示すように、数肌Ｖ程度の受光電圧を増幅器によって増
幅する方式の場合では、極くわずかなノイズ、例えば１
仇Ｖ程度の／ィズが電磁誘導、静電誘導等によって加わ
っても比較回路８が反転出力を生じて謀作動を起し、ま
た、２電源のオベアンプを用いた方式の場合では、ノイ
ズにより電位が振らついて、同様に謀作動を起すように
なる。

そこで、ノイズによる誤動作を確実に防止するため、従
釆の感知器では、第１図に破線で示すように、回路部全
体をシールドケース１川こ収めることにより、外部から
のノイズによる誤動作を防ぐようにしている。

ところが、シールドケース１川こより回路部を完全にシ
ールドしても、回路部は電源兼用信号線１，，１２を介
して受信機に接続されているために、信号線１，，１２
に強力な議導／ィズが乗った場合には、シールドケース
１０を設けていても誤動作をする恐れがあり、また、回
路部を略完全に近い状態にシールドするような構造のシ
ールドケースを設けることは、コスト的に相当高価なも
のとなり、結局、信頼性と低消費電流化及び製造コスト
の低減を同時に図ることは、技術的に完成された城に達
している従来の感知器においては極めて困難な状況にあ
る。

本発明は上記に鑑みてなされたもので、煙により散乱さ
れた発光ダイオードからのパルス光による散乱光を受光
する受光ダィオードーこ接合容量の４・さし、ものを使
用するようにして大きな受光出力を直接取り出し、この
受光出力の高利得増幅を不要にしてＳ／Ｎ比を大幅に引
き上げると共に消費電流を更に低減し、且つＳ／Ｎ比の
向上でシールドケースそのものを不要にして製造コスト
の大幅な低減を図るようにした光電式煙感知器を提供す
ることを目的とする。

以下本発明を図面に基づいて説明する。

第５図は本発明の一実施例を示した回路図である。

まず構成を説明すると、受信機から引出された電源兼用
信号線１，，１２には、感知器が発銭したときに、感知
器に設けている発報表示灯１３ａを点灯する発報表示灯
回路１３が設けられ、この発鞭表示灯回路１３を介して
電源兼用信号線１・，１２に感知器回路部Ａが接続され
る。

感知器回路部Ａには、まずダイオードブリッジ１４が設
けられ、電源兼用信号線１，，１２の接続極性が入れ替
っても常に所定の極性出力電圧が得られるようにしてお
り、スイッチング素子としてのサイリスタ２８を備えた
スイッチング回賂２７、過電圧防止用のッェナダィオー
ドＺＤ１、定電圧回路１５に電源を供給している。

ここで、ツェナダイオードＺＤＩは、ザージ電圧吸収素
子としての作用を有し、電源兼用信号線１，，１２に誘
起される誘導ノイズやサージノイズからスイッチング回
路２７を含めた他の回路を保護している。定電圧回路１
５は、ダイオードブリッジ１４の出力電圧、例えば約泌
Ｖを、ッェナダィオード血２による基準電圧によるトラ
ンジスタＴｒ２の定電圧制御にて約１３Ｖ‘こ安定化し
、トランジスタＴｒｌを有する電流制限回路１６により
、電源投入時等の負荷電流を、例えば１６０仏Ａを越え
ないように制限している。

電流制限回路１６の出力側には、ダイオードＤＩを介し
て電解コンデンサＣＩが設けられ、このコンデンサＣＩ
の充電電圧により後段の回路部に対して電源供Ｖ給が行
なわれる。

コンデンサＣＩにより電源供給を受ける回路部としては
、発光ダイオード１８を間欠的にパルス駆動する発光駆
動回路１７、比較基準電圧Ｖｒを設定する基準電圧設定
回路１９、受光ダイオード２０の受光出力を微分する微
分回路２１、微分回路２１を介して得られる受光出力を
基準電圧Ｖｒと比較する比較回路２２、約４〜６秒の周
期、例えば３．５秒の周期でデューティ比５０％の矩形
パルスを発振出力する発振回路２３、発振パルスに基づ
いて所定パルス幅の発光制御パルスを遅延回路２５を介
して発光駆動回路１７に出力するパルス制御回路２４、
比較回路２２のＨレベル出力が２回連続して得られたと
きスイッチング回路２７に対してＨレベル出力を生ずる
蓄積回路２６が設けられる。

次に、コンデンサＣＩにより電源供給を受けている各回
路を詳細に説明するに、まず発振回路２３はＣ一Ｍ０６
１Ｃによるインバータａｌ，ａ２，ａ３を３段使用し
非安定マルチパイプレータであり、インバータａｌの消
費電流を抵抗Ｒ，３によって制限することで、発振回路
全体の消費電流を約１０〆Ａに抑えておりその発振周期
は抵抗Ｒ，４とコンデンサＣ２とで定まる約２．波，４
・Ｃ２＝４〜６秒となり、この実施例では３．５秒とし
ている。

パルス制御回路２４は、同じくＣ−ＭＯＳＩＣを用いた
ィンバータｂｌ，ｂ２、抵抗Ｒ１５，Ｒ１６、及びコン
デンサＣ６，Ｃ７によって構成される単安定マルチパイ
プレータであり、この単安定マルチパイプレータは、個
々のＣ一ＭＯＳＩＣのスレツシュホールド電圧のバラツ
キにより出力パルス幅が変動するのを補償する作用を果
し、発振回路２３の出力パルスの立上りでトリガされ、
インバータｂｌの出力側より、例えば、約１．５駅，５
・Ｃ７の時定数で定まるパルス幅（２００マイクロ秒以
下）の制御パルスを出力する。遅延回路２５はＣ−ＭＯ
ＳＩＣのィンバータｂ３、抵抗Ｒ，７、コンデンサＣ８
で構成され、パルス制御回路２４からの出力パルスを、
約０．６駅，７・Ｃ８の時定数だけ遅延させて、発光駆
動回路１７に出力している。発光駆動回路１７は、遅延
回路２５の出力パルスによりオンするトランジスタＴｒ
３，Ｔｒ４をし、トランジスタＴｒ３のコレクタ負荷と
して抵抗Ｒ３を介して発光ダイオード１８を薮綾してお
り、更に、発光ダイオード１８の発光駆動と同時に、基
準電圧設定回路１９及び比較回路２２に電源を供給する
ようにしている。尚、発光ダィオ−ド１８は、発光効率
の高い一般的な赤外発光ダイオードを用いている。発光
ダイオード１８からのパルスを険煙部（図示せず）に照
射したとき、検煙部に流入している煙による散乱光を受
光する受光ダイオード２０は、高抵抗虫。

との直列接続により逆バイアスされており、この受光ダ
イオード２０としては、接合容量がｌｏｗＦ以下のもの
を使用する。このように１０政Ｆ以下の接合容量を有す
る受光ダイオード２０としては、所謂ＰＩＮ型ホトダィ
オードが好適であり、このＰＩＮ型ホトダイオードは、
逆バイアス電圧により接合容量は更に低下して通常２０
〜６０ｐＦ以下の接合容量となり、また、受光時の光電
流としては数十ナノアンベア程度が得られる。このよう
に接合容量が１０仲Ｆ以下と小さい受光ダイオード２０
を用いた場合には、受光電圧Ｖｉｎを取り出すために直
接接続している高抵抗Ｒｏの抵抗値を１〜８ＭＱ以上の
高低抗にすることを可能にする。すなわち、高い受光電
圧ｙｉｎを得るためには、一般に、抵抗Ｘｏの値を大き
くすれば良いが、本発明のように、パルス光を受光する
場合には、受光電圧Ｖｉｎの立上り時定数が受光ダイオ
ード２０の接合容量と抵抗項。との時定数で決まり、パ
ルス光を約２００マイクロ秒以下と短かくすると、１０
ゆＦ以上の接合容量を有する受光ダイオードを使ってい
る従来の感知器では、負荷抵抗Ｒ。はキロオームのオー
ダーでなければ、パルス光のパルス幅内で十分に立上る
こができず、抵抗Ｒｏの値が４・さいため、受光電圧Ｖ
ｉｎも数ミリボルト程度までしか得られなかった。これ
に対し、本発明では、接合容量が１０倣Ｆ以下となる受
光ダイオード２０を用いることにより、高抵抗Ｒｏをメ
グオームのオーダとすることができ、その結果、受光電
圧ｙｉｎを数十ミリボルト以上に引上げることを可能に
している。基準電圧設定回路１９は、ダイオード○２の
順電圧約０．６ボルトを可変抵抗ＶＲにより分圧して基
準電圧Ｖｒを得ており、発光駆動回路１７のトランジス
タＴｒ３がオンしたときにのみ電源供給を受けて、基準
電圧ｙｒを発生す。

ここでダイオード○２の順電圧を分圧して基準電圧Ｖｒ
を得ている理由は、発光ダイオード１８及び受光ダィオ
ー０ド２０の温度による特性変化を補償するためである
。すなわわち、発光ダイオード１８及び受光ダイオード
２０は、素子によって定まる一定の温度特性を有し、発
光ダイオード１８と受光ダイオード２０との温度特性は
、その接続極性により逆の特性となって相殺されるが、
発光ダイオード１８のほうが温度による発光特性の変化
が大きく、結果的に、高温時に受光出力が低下し、低温
時には受光出力が増加する。このため、もし基準電圧Ｖ
ｒが一定であれば、高温になるほど感度が低下するよう
になるので、ダイオ−ド○２によって、温度上昇に応じ
て基準電圧Ｖｒを低下させるような温度特性を持たせて
、感度を一定に保つようにしている。尚、抵抗Ｒ９は可
変抵抗ＶＲの分解能を高めるもので、必ずしも必要では
ない。

比較回路２２は、微分回路２１を介して得られる受光電
圧ｙｉｎｌ【Ｖｉｎの微分電圧）が基準電圧Ｖｒ以上の
ときＨレベル出力を生ずるコンパレータＡＩを有し、こ
のコンパレータＡＩとしては、受光ダイオード２０の負
荷となる高抵抗Ｒｏに対し十分に高い入力インピーダン
スを有し、入力オフセット電圧及び入力オフセット電流
が入力信号に対して十分に小さく、且つ単電源で動作す
ることを要件とし、増幅利得は最も単なオベァンプの増
幅度である１０００倍以上であれば良く、具体的には、
ＭＯＳ−ＦＥＴを入力段に用いた高入力インピーダンス
のオベアンプを用いる。

このようなコンパレータＡＩを使用することは、高抵抗
Ｒｏで得られる受光電圧Ｖｉｎが数十ミＩＪボルト以上
と十分に高いことに起因したもので、数ミリボルト程度
の受光出力しか得られていない従釆の感知器のように中
点電位を基準とした２電源で動作させる必要がなく、こ
のため、回路が簡潔で動作も安定し、また、入力オフセ
ット電圧によって生じるコンパレータの分解館を改善す
るためのオフセット調整回路を削除できる利点を有する
。

高抵抗Ｒｏの受光電圧Ｖｉｎを比較回路２２に入力して
いる微分回路２１は、受光ダイオード２０の階電流ｌｄ
による出力をカットしており、例えば階電流ｌｄ＝ｌｎ
Ａ、高抵抗Ｒｏ＝ＩＭＯとすると、高抵抗Ｒｏの両端に
は１肌Ｖの電圧を生じているが、この電圧出力は微分回
路２１でカットされ、比較回路２２には入力されない。

Ｊ蓄積回路２６は、２段の○フリッ
プフロップＣ１，Ｃ２及びＣ一ＭＯＳＩＣのインバータ
ｂ４で構成され、パルス制御回路２４の出力パルスを各
ＤフリツプフロツプＣ１，Ｃ２のクロツク端子ＣＬに入
力しており、ＤフリツプフロツプＣＩのＤ端Ｚ子に比較
回路２２のコンパレータＡＩの出力を入力接続すると共
に、ＤフリップフロップＣＩのＱ端子を次段の○フリッ
ブフロップＣ２の○端子に接続し、Ｄフリップフロツプ
Ｃ２のＱ端子を、誤動作防止用のッェナダィオード皿３
を介してス２ィッチング回路２７に接続している。この
蓄積回路２６は、パルス制御回路２４の出力パルスに同
期して比較回路２２から２回連続してＨレベル出力が得
られたときにのみ、ＤフリツブフロツプＣ２のＱ端子が
Ｈレベルとなって、スイッチング回２路２７のサイリス
タ２８をターンオンさせる。尚、ッェナダィオード血３
は、電源投入直後の不安定状態でＤフリツプフロツプＣ
２のＱ端子がＨレベルとなってサィリスタ２８が誤動作
するのを防止するために設けており、ツエナーダイオー
ドＺ０３のツェナー電圧に対応した蓄積回路の正常動作
電圧に達するまで、蓄積出力を遮断させている。次に、
第５図の実施例の動作を説明する。

まず、第６図のタイムチャートを参照して、電源投入か
ら定常監視状態までの動作を説明する。

いま時刻らで受信機側の電源を投入したとすると、電源
兼用信号線１，，１２を介して感知器回路部Ａに電源電
圧が加わり、ダイオードブリッジ１４、定電圧回路１５
を介してコンデンサＣＩが電流制限回路１６によって定
まる所定の電流にて充電を始める。コンデンサＣＩの充
電電圧が時刻比２で、定電圧回路１５で定まる一定電圧
、例えば約１３Ｖ‘こ達すると、発振回路２３が動作し
、デューティ比が約５０％で発振周期Ｌ＝３．Ｓｅｃの
矩形パルスをパルス制御回路２４に出力する。

パルス制御回路２４は、発振パルスのＨレベルへの立上
り‘こ同期してトリガされ、コンデンサＣ７と抵抗Ｒ，
５で定まる時定数約１．５球，５・Ｃ７で、２００マィ
タロ秒以下のパルス幅をもつ制御パルスをインバータｂ
ｌの出力側に生じ、遅延回路２５で約０．６駅，７・Ｃ
８の時定数による遅延をもって発光駆動回路１７のトラ
ンジスタＴｒ３のベースに制御パルスを印加し、トラン
ジスタＴｒ３，Ｔｒ４をオンする。また、制御パルスは
蓄積回路２６のＤフリップフロップＣ１，Ｃ２のＣＬ端
子にも直接に加えられる。タ発光駆動回路１７のトラ
ンジスタＴｒ３がオンすると、発光ダイオード１８に駆
動電流が流れて発光し、発光周期が２００マイクロ秒以
下の所定周期となるパルス光を険煙部に照射する。

一方、トランジスタＴｒ３のオンにより、基準０電圧設
定回路１９及び比較回路２２にも電源が印加され、トラ
ンジスタＴｒ３がオンしている間、基準電圧Ｖｒが発生
し、比較回路２２のコンパレータＡＩも比較動作を行な
えるようになる。

ここで、比較回路２２のコンパレータＡｉは、電源をタ
供Ｖ給してから正常動作可能となるまでには約６０山ｓ
ｅｃ程度の遅れをもつが、発光パルスのパルス幅が６０
ｒＳｅＣ以上とすることで、間欠動作であっても問題は
ない。このとき、検煙部には煙の流入がないので、受０
光ダイオード２０には煙による散乱光が入射せず、検煙
部の壁に数回反射して受光ダイオード２川こ達するため
、極めてわずかな反射光と鷹電流によって約数ｎＡ程度
の光電流が流れ、高抵抗Ｒｏには、例えばＲｏ＝ＩＭＯ
とすると、数机Ｖの電圧夕が生じているだけであり、基
準電圧Ｖｒ、即ち数十のＶと比較して十分小さいので、
コンパレータＡＩの出力はＬレベルに保たれている。

一方、蓄積回路２６に印加された制御パルスは、Ｄフリ
ツプフロツプＣＩ，Ｃ２のクロツク端０子をＨレベルに
してデータ講込み可能（セット可能）とするが、この間
に比較回路２２からＨレベル出力が得られないので、各
ＤフリツプフロツプＣＩ．Ｃ２はリセット状態にあり、
蓄積出力はＬレベルに保たれている。

第７図は第６図の時刻Ｌ．【２を含んで火災検知動作を
示したタイムチャートである。

例えば、発振回路２３の出力がＨレベルに立上る時刻ｔ
３〜ｔ４の間で火災が発生し、検煙部に鰹が流入し始め
、時刻ｔ４では発報感度に相当する所定の煙濃度に達し
ていたものとする。

このため、時刻ｔ４で発振回路２３の出力がＨレベルと
なり、パルス制御回路２４がトリガされ、遅延回路２５
を介して時刻ｔ′４で制御パルスが発光駆動回路１７に
印加されると、トランジスタＴｒ４，Ｔｒ３のオンで発
光ダイオード１８が駆動され、険煙部に流入している煙
の粒子で乱反射された散乱光が受光ダイオード２０１こ
入射して導通させるようになる。

散乱光は発光ダイオード１８が発光する２００マイクロ
秒以下の所定周期のあいだ受光され、例えば、受光ダイ
オード２０の接合容量を２倣Ｆ、高抵抗Ｒｏ＝ＩＭＯと
した場合、高抵抗Ｒｏに生ずる受光電圧の立上り時定数
瓜ま、ｔｒ≠ＩＭＯ×２倣Ｆ＝２０マイクロ秒となり、
微分回路２１のコンデンサＣ２５＝０．００１仏Ｆ、Ｒ
，．＝４．７ＭＯとすれば、微分回路２１の時定数丁＝
４．７ミリ秒となり、高抵抗戊ｏに生ずる受光電圧Ｖｉ
ｎの変化は、ほとんど減衰することなくそのまま微分回
路２１の抵抗Ｒ，．の両端に生じ、比較回路２２に加え
られる。

２このことから発光ダイオード１８の騒動時
間は２０マイクロ秒まで短縮できるが、コンパレータＡ
Ｉが電源を加えてから安定動作可能になるまっで約６０
ムｓｅｃを要するので、この動作遅れを見込んだとして
も、発光ダイオード１８の駆動時間は８０３ムｓｅｃあ
れば十分に実用化できる。従って、２００マイクロ秒以
下の所定値としている発光ダイオード１８の駆動パルス
幅は、８０マイクロ秒に縮めることが可能であるが、こ
の実施例では余裕を見込んで２倍となる約１５５マイク
ロ秒としている。３一方、高抵抗Ｒｏに生ずる受光
電圧ｙｉｎは、高抵抗Ｒｏの値を例えば１〜虫け○の値
にすると、受光ダイオード２川こより通常数十ナノアン
ベアの光電流が得られるので、ＩＭＯで数十ミリボルト
の出力が得られる。ただし、負荷抵抗には限界があ刈り
、受光素子の飽和領域では負荷抵抗を大きくしても出力
はあまり変化しなくなる。この受光電圧Ｖｉｎは微分回
路２１を介して略そのまま比較回路２２に入力し、基準
電圧Ｖｒと比鮫され、ここでＶｒ＝５０のＶに設定し、
且つコンパレータＡＩの増幅利得が１００Ｍ音であった
とすると、受光出力Ｖｉｎ＝６０肌Ｖに対しコンパレー
タＡＩのＨレベル出力はＶＨ＝（Ｖｉｎ一Ｖｒ）×１０
００：夕１０Ｖとなり、Ｃ−ＭＯＣ論理回路のスレツシ
ュホールドレベル（電源電圧の１／２）以上の反転出力
が直接得られる。

このように、時刻ｔ′４で比較回路２２がＨレベル出力
を生ずると、発光ダイオード１８が発光をＺＯ停止する
直前の時刻ｔ″４における制御パルス（ｂｌ出力）の立
上りで蓄積回路２６の○フリップフロツプＣＩがセット
され、Ｑ端子にＨレベル出力を生ずる。

このようにして一度セットされたＤフリツプフロツプＣ
Ｉは、リセツト入力又はデータひ端子ＤがＬレベルでク
ロツク端子ＣＬがＨレベル入力が掛からない限り、セッ
ト状態を保持し続ける。次に、時刻ら，ｔ′５で様にし
て比較回路２２からＨレベル出力が生じ、発光ダイオー
ド１８が発光０を停止する直前の時亥比″５で、クロッ
ク端子ＣＬが制御パルス（ｂｌ出力）により再びＨレベ
ルに立上ると、ＤフリツプフロツプＣ２がセットされ、
そのＱ端子のＨレベル出力がツェナダイオードＺＤ３を
介してスイッチング回路２７に印加し、タサイリスタ２
８をターンオンする。

このサィリスタ２８のターンオンにより電源兼用信号線
１，，１２間は、発報表示灯回路１３及びダイオードブ
リッジ１４を介して導通され、信号線１，，１２を流れ
る電流を増加することにより、発銭０信号を受信機に送
出する。

尚、ＤフリップフロップＣ２のＱ出力がＨレベルになる
と、抵抗Ｒ．８を介してコンデンサＣ３が充電され、コ
ンデンサＣ３の端子電圧が電源電圧の約２分の１を越え
たときに○フリツプフ。ツプＣＩにリセツトがかけら夕
れ、同時にインバータｂ４のＨレベル出力でＤフリツプ
フロップＣ２もリセットされて初期状態に戻される。従
って、ＤフリップフロップＣ２がＨレベル出力を生じて
いる時間は、コンデンサＣ３と抵抗Ｒ，８との時定数約
０．６蛇，８・Ｃ３で決まり、０サイリスタ２８をター
ンオンするに十分な時間であれば良いことから、例えば
約７８ｍｓｅｃとなる。一方、時刻Ｌ〜ｔ″４で蓄積回
路２６のＤフリップフロツプＣＩがセットされ、時刻ら
〜ｔ″５においては比較回路２２がＨレベル出力を生じ
なかった場合には、時刻ｔ″５で制御パルス（ｂｌ出力
）がＨレベルに立上るとき、ＤフリツプフロツプＣＩの
Ｄ端子はＬレベルにあるので、ＤフリツブフロツプＣＩ
はＬレベル入力を読み込んでＱ＝Ｌレベルとなり、この
Ｑ：Ｌレベルでインバータｂ４の出力がＨレベルとなつ
てＤフリツプフロツブＣ２にリセットをかけ、蓄積を解
除するようになる。次に、本発明による消費電流の低減
の度合を、基準電圧設定回路１９を含めた比較回路２２
を例にとって説明する。いま、基準電圧設定回路１９及
び比較回路２２の消費電流を、電源電圧ｙｃｃ＝ｉ２Ｖ
として求めてみると、コンパレータＡＩを構成している
オベアンブの消費電流は３机Ａ、基準電圧設定回路１９
は抵抗Ｒ８こ２．兆○で定まる５．４５ｍＡ（＝１２Ｖ
／２．班Ｑ）であるので、８．４５ｗＡとなる。

一方、基準電圧設定回路１９及び比較回路２２は、３．
＄ｅｃに１回ずつ１５５〃ｓｅｃだけ間欠作動している
ので、平均消費電流は、８．４５ｍＡ／（３．Ｓｅｃ／
１５５ｒｓｅｃ）＝０．３７ｒＡとなる。

これは従釆の比較回路及び増幅器の消費電流１５仏Ａに
比べると、４ぴ分の１以下である。また、パルス電源に
よって５００〜１０００倍の高利得増幅を行なう従来の
比較回路では、電源を印加してから増幅動作が安定する
までに約数ミリ秒を要しているので、これに対応して発
光ダイオードの駆動開始時刻以前に増幅器に電源を印加
しておく必要が生じるが本発明では安定するまでに１５
５マイクロ秒と数分の１以下の短かい時間で良いために
、発光ダイオード１８の駆動電流も、従来に比べ数分の
１以下に低減されており、このため回路全体としての消
費電流の大幅な低減が得られている。一方、従来の受光
ダィオード｝こ直列接続した抵抗に生ずる受光出力は数
ミリポルト程度であったが、本発明では数十ミリボルト
から数百ミリボルト以上の高出力が得られているので、
比較回路２２のオフセット調整もほとんどいらず、その
ため、Ｓ／Ｎ比の大幅な向上が得られている。すなわち
、従釆、比較回路で例えば０．５〜ＩＶの高利得増幅を
しているものが、本発明では、受光出力を５〜１０倍と
低利得増幅するだけで０．５〜１．０ＶのＨレベル出力
が得られることを意味する。これは、本発明の場合、増
幅器の利得が従来の１／１０〜１′１００で済むことを
示しており、同じ大きさのノイズが加わった場合、従来
は１０〜１００％の誤差を生じ、覇悪の場合に非火災報
を出力するのに対し、本発明では１〜１０％の誤差を生
ずるにすぎない。

また、上述における０．５〜１．０ｙのＨレベル信号は
、トランジスタのベース・ェミツタ間電圧をスレッシュ
ホールド電圧として火災信号を検出する０場合であるが
、１００坊昔以上の利得を有するオベアンプをコンパレ
ータとして用いた場合を比較しても同様である。

すなわち、すでに説明したように、従来の方式では増幅
利得５００〜１００ぴ音の増幅器を使用して０．５５〜
１．０Ｖの出力を得ていた事から、煙を検出したときの
受光信号レベルは１ＭＶ前後である。

従って、このような従釆の受光信号を本発明の如く直接
コンパレータで比較しようすると、コンパレータの分解
館は数ｒＶ〜数十仏Ｖ程度ないと基準電圧Ｖｒとの正確
な比較はできず、そのため、コンパレータの利得として
１００００Ｍ音程度を必要とするうえ、入力オフセット
電流を受光信号レベル以下にしなければならず、更に、
１０〃Ｖ程度のノイズによって非火災報を出力とするよ
うになるため、雑音防止の回路手段が複雑化し極めて高
精度で高価なコンパレータが必要となり、実用的なもの
でなくなる。これに対し本発明では、利得が１００の音
以上、入力オフセット電圧が数ｍＶ、入力オフセット電
流が数ｐＡ程度の一般的コンパレータであれば、オフセ
ット電圧及び電流の調整も不要で、精度を著しく悪化さ
せることなく、極めて簡単に実現することができ、同じ
回路特性を得るに際し本発明の効果、すなわち、回路構
成、ノイズ防止、コスト消費電流等の種々の要因による
効果は従来に比べて１０〜ＩＯＮ音程度改善できること
がわかる。

この結果として、従来必ず設けていた回路部のシールド
ケースを本発明では全く不要とすることができ、シール
ドケースを除去できたことで、装置の小型化と製造コス
トの大幅な低減を実現している。このシールドケースの
製造コストに占める割合は、従釆の装置では約１割程度
にも及んでいたことから、シールドケ−スの除去による
製造コストの低減は極めて大きいことが判る。以上説明
してきたように、本発明によれば、その構成を、煙によ
り散乱された発光ダイオードからのパルス光による散乱
光を受光する受光ダィオード‘こ１０倣Ｆ以下の接合容
量を有するものを使うことで大きな受光出力を直接取り
出せるようにし、受光出力の比較増幅を低利得増幅で行
なえるようにしたため、比較回路部の回路構成が簡略化
されて安定性の向上、消費電流の低減が図られ、増幅利
得が小さいので間欠的に電源供給を行なったときの安定
状態への移行時間が短く、そのため、発光ダイオードの
駆動時間が短縮化されて、全体の消費電流に大きな割合
を占めている発光ダイオードの駆動電流を大幅に低減で
き、また、大きな受光出力が直接取り出されるので、Ｓ
／Ｎ比が大幅に向上し、その結果として、回路部にシー
ルドケースを設ける必要がなくなり、シールドケースの
除去により製造コストの大幅な低減が達成されるという
優れた効果が得られる。

尚、前記の実施例では、説明を判り易くするため、具体
的な数値を用いて説明しているが、これらの数値によっ
て本発明が限定されるものではないことを付言する。

【図面の簡単な説明】

第１図は従来例を示した回路ブロック図、第２，３、及
び４図は第１図の従来例で用いている２電源方式の比較
回路の具体例を示した回路図、第５図は本発明の一実施
例を示した回路図、第６，７図は第５図の実施例の動作
を示したタイムチャート図である。１，，１２・・・・・・電源兼用信号線、１，１４・・
・・・・ダイオードブリッジ、２，２７……スイッチン
グ回賂、３，１５・…・・定電圧回路、４，２３…・・
・発振回路、５，１８・・・・・・発光ダイオード、６
・・・・・・検煙部「７．２０・・・・・・受光ダィ
オ−ド、８，２２・・．・・・比較回路、９，２６・・
…・蓄積回路、１１・・・…増幅器、１０・・・・・・
シールドケース、１９・・…・基準電圧設定回路、１２
・・・・・・コンパレータ、１３ａ・・・・・・発報表
示灯、１３・・・・・・発報表示灯回路、１６・・・・
・・電流制限回路、２１…・・・微分回路、２４・・・
・・・パルス制御回路、２５・・・・・・遅延回路、Ａ
・・・・・・感知器回路部、ＡＩ……コンパレータ、ａ
ｌ〜ａ３，ｂｌ〜ｂ４……インバータ、ＣＩ，Ｃ２…○
フリツブフロップ、Ｒｏ・・・・・・高抵抗、Ｒ，〜Ｒ
幻・…・・抵抗、ＶＲ・・・・・・可変抵抗、Ｄ，Ｄ，
，Ｄ２・…・・ダィオ‐ド、血１〜ＺＤ３・・・・・・
ツエナダイオード、ＣＩ〜Ｃ７・・・…コンデンサ。第１図第２図第３図第４図第５図第６図第７図

Claims

【特許請求の範囲】

１間欠的に発光駆動され、煙が流入する検煙室にパル
ス光を照射する発光ダイオードと、上記検煙室に流入し
た煙による散乱光を受光して電気信号に変換する１００
ピコフアラド以下の接合容量を有する受光ダイオードと
、該受光ダイオードに直列接続されたメグオームのオー
ダの抵抗値を有する高抵抗と、前記発光ダイオードの駆
動に同期して電源供給を受け、上記高抵抗に生ずる電圧
信号を微分回路を介して一方の入力端子に入力すると共
に、予め定めた基準電圧を上記発光ダイオードの駆動に
同期して他方の入力端子に入力し、上記微分回路の出力
電圧が基準電圧以上となったときに出力する比較器と、
該比較器の出力を蓄積し、比較器の出力が少なくとも２
回連続して得られたときに出力する蓄積回路と、該蓄積
回路の出力により導通して受信機から引出された一対の
電源兼用信号線間をスイツチングして発報信号を送出す
るスイツチング回路とで成ることを特徴とする光電式煙
感知器。