JP4781146B2 - Fire detector - Google Patents
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Description
本発明は、例えば、炎の赤外線を感知して火災を判別する火災感知器に関するものである。 The present invention relates to a fire detector that senses a fire by detecting infrared rays of a flame, for example.
従来の感知器として、煙濃度が低くなるとセンサ(散乱光式煙感知器)の感度を上げ、煙濃度が高くなるとその感度を下げるようにしたものがある。例えば、各感度で設定された範囲において煙濃度が変化し、その感度では後段側のA/D変換器などのダイナミックレンジを超える場合、これを閾値で判別し、次の感度設定データに切り替えることで、ダイナミックレンジを再び利用するようにしている。また、この感知器の他の例として、増幅器の帰還抵抗を変えて増幅率を変化させるものがある(例えば、特許文献1参照)。 As a conventional sensor, there is a sensor that increases the sensitivity of a sensor (scattered light type smoke detector) when the smoke concentration is low and decreases the sensitivity when the smoke concentration is high. For example, if the smoke density changes within the range set for each sensitivity, and that sensitivity exceeds the dynamic range of the A / D converter on the rear stage side, etc., this is discriminated by a threshold value and switched to the next sensitivity setting data The dynamic range is used again. Another example of this sensor is one that changes the amplification factor by changing the feedback resistance of the amplifier (see, for example, Patent Document 1).
増幅器の帰還抵抗を変えて増幅率を変化させる回路として例えば図2に示すものがある。この図は赤外線を感知するセンサ11を備えた火災感知器の回路図で、そのセンサ11が炎の赤外線を感知し、赤外線量に基づく感知信号を出力すると、感知信号に含まれる1Hz〜10Hzの赤外線の信号がHPF12、LPF14及びHPF15によって選択されると共に、前段のアンプ13により増幅され、次段のアンプ16に出力される。アンプ16に入力された増幅信号は、帰還抵抗R1側に接続された切替スイッチS1とHPF17の抵抗R9側に接続された切替スイッチS2とのオン/オフの組合せに応じた増幅度で増幅され、後段のアンプ19によりさらに増幅されて出力される。このアンプ19から出力される増幅信号は、HPF17、HPF18及びLPF20の各フィルタによって、増幅された赤外線の信号が選択されたものである。
An example of a circuit that changes the amplification factor by changing the feedback resistance of the amplifier is shown in FIG. This figure is a circuit diagram of a fire detector having a
従来は、A/D変換器などのダイナミックレンジを効率よく利用するようにした場合、感度を切り替えた後、信号が飽和していないか、また信号が小さ過ぎないかの状態を確認しなければならず、問題があれば感度を元に戻すなどの複雑な判断が必要となっていた。また、切替スイッチS1、S2の切り替えによるアンプ16の過渡応答が安定してから、その増幅信号を読み込まなければならず、その間、火災判断ができなかった。
Conventionally, when the dynamic range such as an A / D converter is used efficiently, it is necessary to confirm whether the signal is not saturated or the signal is not too small after switching the sensitivity. In other words, if there was a problem, complicated judgments such as returning the sensitivity to the original level were necessary. Further, after the transient response of the
本発明は、前述のような課題を解決するためになされたもので、感度を切り替えた後の状態を確認することなく、また、センサからの増幅信号の増幅度切替前後で増幅信号を連続的に処理し、正確に火災判別ができる火災感知器を提供することを目的とする。 The present invention has been made in order to solve the above-described problems. The amplified signal is continuously transmitted before and after switching the sensitivity of the amplified signal from the sensor without checking the state after switching the sensitivity. The purpose is to provide a fire detector that can process and accurately determine fire.
本発明に係る火災感知器は、火災を感知し、その感知に基づく感知信号を出力するセンサと、センサの感知信号から所定の周波数成分の信号を選択して増幅する第1の増幅部と、切替スイッチを有し、第1の増幅部からの増幅信号を所定の増幅度で増幅し、切替スイッチの接続状態が切り替えられたとき、所定の増幅度よりも低い増幅度で増幅信号を増幅する第2の増幅部と、第2の増幅部からの増幅信号に基づいて火災の有無を判別し、その増幅信号が所定のレベル幅内に入っていないときは、切替スイッチの接続状態を切り替える火災判別部とを有する火災感知器において、第1の増幅部は、センサの感知信号から所定の周波数成分の信号を選択する複数の第1のフィルタと、この第1のフィルタによって選択された所定の周波数成分の信号を増幅する第1のアンプと、第1のアンプにより増幅された所定の周波数成分の増幅信号を通過させる複数の第2のフィルタとで構成され、第2の増幅部は、リアクタンス成分を含んでいない。
また、本発明に係る火災感知器は、切替スイッチを切り替えたときの過渡応答時間が火災判別部のサンプリング間隔よりも短くなっている。
A fire detector according to the present invention detects a fire, outputs a detection signal based on the detection, a first amplification unit that selects and amplifies a signal having a predetermined frequency component from the detection signal of the sensor, Having a changeover switch, amplifying the amplified signal from the first amplification unit with a predetermined amplification degree, and amplifying the amplified signal with an amplification degree lower than the predetermined amplification degree when the connection state of the changeover switch is switched Fire that determines the presence or absence of a fire based on the second amplification unit and the amplified signal from the second amplification unit, and switches the connection state of the changeover switch when the amplified signal is not within a predetermined level width In the fire detector having the determination unit, the first amplifying unit includes a plurality of first filters for selecting a signal having a predetermined frequency component from the sensor detection signal, and a predetermined filter selected by the first filter. Of frequency components A first amplifier for amplifying an issue, is composed of a plurality of second filter which passes the amplified signal of a predetermined frequency component amplified by the first amplifier, the second amplifier unit contains a reactance component Not .
In the fire detector according to the present invention, the transient response time when the changeover switch is switched is shorter than the sampling interval of the fire discrimination unit.
本発明においては、センサの感知信号から所定の周波数成分の信号を選択して増幅する第1の増幅部と、切替スイッチを有し、第1の増幅部からの増幅信号を所定の増幅度で増幅し、切替スイッチの接続状態が切り替えられたとき、所定の増幅度よりも低い増幅度で増幅信号を増幅する第2の増幅部と、第2の増幅部からの増幅信号に基づいて火災の有無を判別し、その増幅信号が所定のレベル幅内に入っていないときは、切替スイッチの接続状態を切り替える火災判別部とを有する火災感知器において、第1の増幅部を、センサの感知信号から所定の周波数成分の信号を選択する複数の第1のフィルタと、この第1のフィルタによって選択された所定の周波数成分の信号を増幅する第1のアンプと、第1のアンプにより増幅された所定の周波数成分の増幅信号を通過させる複数の第2のフィルタとで構成し、第2の増幅部をリアクタンス成分を含んでいない構成としたので、増幅度の切替前後において増幅信号を連続的に処理でき、火災か否かの判断ができない期間をなくすことが可能になる。
In the present invention, a first amplifying unit that selects and amplifies a signal having a predetermined frequency component from the sensor detection signal and a changeover switch, and the amplified signal from the first amplifying unit has a predetermined amplification degree. When the amplification switch is switched and the connection state of the change-over switch is switched, a second amplification unit that amplifies the amplified signal with an amplification degree lower than a predetermined amplification degree, and a fire based on the amplification signal from the second amplification part In a fire detector having a fire discriminating unit that switches the connection state of the changeover switch when the presence / absence is discriminated and the amplified signal is not within the predetermined level width, the first amplifying unit is connected to the sensor sensing signal. A plurality of first filters for selecting a signal of a predetermined frequency component from the first amplifier, a first amplifier for amplifying a signal of a predetermined frequency component selected by the first filter, and the first amplifier Predetermined lap Constituted by a plurality of second filter for passing amplified signal of several components, the second amplifying portion since the configuration does not contain a reactive component, it can continuously process the amplified signal before and after switching of the amplification degree It becomes possible to eliminate the period during which it is not possible to determine whether or not a fire has occurred.
図1は本発明の実施の形態に係る火災感知器の構成を示す回路図である。
図1に示す火災感知器は、赤外線を感知するセンサ1、回路全体のバイアス電圧を供給する電源2、センサ1の感知信号から所定の周波数成分(赤外線の周波数)を選択して増幅する第1の増幅部3、増幅度を切り替える切替スイッチS1を有する第2の増幅部4、及び第2の増幅部4の出力から火災の有無を判別する制御回路部5を備えている。センサ1は、例えば炭酸ガス共鳴帯のセンサからなり、予め設定された警戒区域内で出火すると、その炎の赤外線を感知し、赤外線量に基づく感知信号を出力する。センサ1によって感知される赤外線は、炎のちらつきによって主に周波数が1Hz〜10Hzの範囲内で変化する。
FIG. 1 is a circuit diagram showing a configuration of a fire detector according to an embodiment of the present invention.
The fire detector shown in FIG. 1 includes a
第1の増幅部3は、センサ1の出力端に設けられたハイパスフィルタ(C4,R6)31(以下、「HPF31」とする)、非反転端子(+)がHPF31の出力端と接続された第1のアンプ32、第1のアンプ32の出力端(OUT)と反転端子(−)との間に設けられたローパスフィルタ(C1,R3)33(以下、「LPF33」とする)、第1のアンプ32の反転端子と電源2の出力端との間に設けられたHPF(R7,C5)34、第1のアンプ32の出力端とアース側との間に設けられたLPF(R8,C6)35、このLPF35の出力端とアース側との間に設けられたHPF(C3,R10)36、HPF36の出力端に設けられたHPF(C2,R9)37を備えている。
The first amplifying unit 3 includes a high-pass filter (C4, R6) 31 (hereinafter referred to as “HPF 31”) provided at the output end of the
HPF31、LPF33及びHPF34によって第1のバンドパスフィルタが構成され、各フィルタ及び第1のアンプ32によってセンサ1の感知信号に含まれる1Hz〜10Hzの赤外線の信号が選択されて増幅される。また、第1のアンプ32の出力端側に設けられたLPF35、HPF36及びHPF37によって第2のバンドパスフィルタが構成され、各フィルタにより、増幅された赤外線の信号(増幅信号)のみが通過する。第1のアンプ32の増幅度は例えば20倍に設定されている。
The HPF 31,
第2の増幅部4は、反転端子がHPF37の出力端と接続され、非反転端子(+)が電源2の出力端と接続された第2のアンプ41、この第2のアンプ41の出力端と反転端子との間に設けられた並列接続の帰還抵抗R1,R2、帰還抵抗R1と第2のアンプ41の出力端との間に挿入された切替スイッチS1、反転端子が抵抗R5を介して第2のアンプ41の出力端と接続され、非反転端子が電源2の出力端と接続され、さらに、出力端と反転端子との間に帰還抵抗R4が接続された第3のアンプ42を備えている。前記の切替スイッチS1は、通常オフ状態で、後述する切替信号が入力されたときにオンする。
The second amplifier 4 includes a
第2のアンプ41は、例えば、切替スイッチS1がオフ状態のとき高増幅度(例えば16倍)となり、第1アンプ32によって20倍に増幅された増幅信号(赤外線の信号)を16倍して320倍に増幅し、切替スイッチS1がオンされたときは低増幅度(例えば1倍)となり、第1のアンプ32からの増幅信号(20倍)をそのまま出力する。第3のアンプ42は、増幅度が例えば16倍に設定されており、第2のアンプ41の増幅信号が第1のアンプ32との合計で320倍のときは5120倍(320×16)に増幅し、第の2アンプ41の増幅信号が1倍のときは320倍(20×16)に増幅する。切替スイッチS1の切り替えによる増幅信号の過渡応答時間は、LPF、HPFを構成しているリアクタンス成分に影響を与えないために極めて短い。これにより、後述の所定間隔でのサンプリング時間内で過渡応答が終了し、連続したサンプリングを行うことができる。
For example, the
制御回路部5は、例えば、第3アンプ42の出力端と接続されたA/D変換器51、及び火災判別部機能を有するマイコン52を備えている。このマイコン52は、A/D変換器51に第3のアンプ42の増幅信号(5120倍)が入力されると、その増幅信号のデジタル値(例えば電圧)を所定間隔(20mS〜100mS)毎にサンプリングし、デジタル値が所定のレベル幅内に入っているか否かを判定する。増幅信号のデジタル値が所定のレベル幅内にないときは切替信号を切替スイッチS1に出力してオフ状態からオンにする。その切替スイッチS1のオンにより、320倍の増幅信号がA/D変換器51に入力されると、前記と同様にその増幅信号のデジタル値を所定間隔毎にサンプリングし、デジタル値が所定のレベル幅内に入っているか否かを判定する。
The control circuit unit 5 includes, for example, an A /
5120倍の増幅信号又は320倍の増幅信号のデジタル値が所定のレベルを超えて、その状態が所定時間継続しているときは火災発生と判断して、その旨を受信機(図示せず)に通知する。増幅信号を5120倍から320倍に切り替えているのは、炎の赤外線量の増加によって飽和状態になったときであり、また逆に320倍から5120倍に切り替えるときは、赤外線量の減少によって炎と判別しにくくなったときである。これは、炎のちらつきによる赤外線の強弱を連続的に認識するためである。 When the digital value of the 5120-fold amplified signal or 320-fold amplified signal exceeds a predetermined level and the state continues for a predetermined time, it is determined that a fire has occurred, and a receiver (not shown) to that effect Notify The amplification signal is switched from 5120 times to 320 times when it becomes saturated due to the increase in the amount of infrared rays of the flame, and conversely when it is switched from 320 times to 5120 times, the flame amount is reduced due to the decrease in the amount of infrared rays. When it becomes difficult to distinguish. This is for continuously recognizing the intensity of infrared rays caused by flickering of flame.
次に、前記のように構成された火災感知器の動作を説明する。
予め設定された警戒区域内で出火すると、センサ1がその炎の赤外線を感知し、赤外線量に基づく感知信号を第1の増幅部3に出力する。この時、感知信号に含まれる1Hz〜10Hzの赤外線の信号がHPF31、LPF33及びHPF34によって選択されると共に、第1のアンプ32により20倍に増幅され、第2のバンドパスフィルタを構成するLPF35→HPF36→HPF37を順に通過して第2の増幅部4の第2のアンプ41に至る。この第2のアンプ41は、切替スイッチS1がオフ状態であるため、第1のアンプ32からの増幅信号(赤外線の信号)を16倍して320倍に増幅し、第3のアンプ42に出力する。第3のアンプ42は、第2のアンプ41の増幅信号が入力されると、さらに16倍して5120倍に増幅し、制御回路部5のA/D変換器51に出力する。
Next, the operation of the fire detector configured as described above will be described.
When a fire breaks out in a preset alert area, the
一方、マイコン52は、A/D変換器51に5120倍に増幅された増幅信号が入力されると、増幅信号のデジタル値(例えば電圧)を所定間隔毎にサンプリングし、デジタル値が所定のレベル幅内に入っているか否かを判定する。デジタル値が所定のレベルを超えているときは、所定時間経過したどうかを判定し、その状態が所定時間継続されたときは、火災発生と判断してその旨を受信機に通知する。また、サンプリングした増幅信号(5120倍)のデジタル値が所定のレベル幅内にないときは、飽和状態になっていると判断して、切替信号を切替スイッチS1に出力し、オフ状態からオンに切り替える。その切替スイッチS1がオンになってから、リアクタンス成分を含まない第2のアンプ41が安定するまでの時間は、次のサンプリング時間よりも短いので、サンプリングの抜けが発生せず、連続的なデータ取得ができる。
On the other hand, when the amplified signal amplified 5120 times is input to the A /
この時、第2のアンプ41は、増幅度が16倍から1倍と低くなり、第1のアンプ32からの増幅信号(20倍)をそのままの状態で第3アンプ42に出力する。第3のアンプ42は、第2のアンプ41からの増幅信号が入力されると、その増幅信号を16倍して320倍に増幅し、A/D変換器51に出力する。マイコン52は、A/D変換器51に320倍に増幅された増幅信号が入力されると、前記と同様に、増幅信号のデジタル値(例えば電圧)を所定間隔毎にサンプリングし、デジタル値が前述した所定のレベル幅内に入っているか否かを判定する。デジタル値が所定のレベルを超えているときは、所定時間経過したどうかを判定し、その状態が所定時間継続されたときは、火災発生と判断してその旨を受信機に通知する。また、サンプリングした増幅信号(320倍)のデジタル値が所定のレベル幅内にないときは、その増幅度では炎と判別しにくくなっていると判断して、切替信号を切替スイッチS1に出力し、オン状態からオフに切り替える。
At this time, the
以上のように実施の形態によれば、第1の増幅部3側にハイパスフィルタ(HPF)及びローパスフィルタ(LPF)を組合せてなる第1及び第2のバンドパスフィルタを設け、第2の増幅部4側に第2のアンプ41の増幅度を切り替える切替スイッチS1を設けて、増幅度の異なる増幅信号を選択できるようにしたので、第2の増幅部4側の過渡応答時間をサンプリング間隔よりも短くすることが可能になり、このため、増幅度の切替前後において増幅信号を連続的に処理でき、火災か否かの判断ができない期間をなくすことが可能になる。
As described above, according to the embodiment, the first amplification unit 3 is provided with the first and second band-pass filters formed by combining the high-pass filter (HPF) and the low-pass filter (LPF), and the second amplification. Since the changeover switch S1 for switching the amplification degree of the
1 センサ、2 電源、3 第1の増幅部、31 HPF、32 第1のアンプ、33 LPF、34 HPF、35 LPF、36 HPF、37 HPF、4 第2の増幅部、41 第2のアンプ、42 第3のアンプ、S1 切替スイッチ、5 制御回路部、51 A/D変換器、52 マイコン。
DESCRIPTION OF
Claims (2)
該センサの感知信号から所定の周波数成分の信号を選択して増幅する第1の増幅部と、
切替スイッチを有し、前記第1の増幅部からの増幅信号を所定の増幅度で増幅し、前記切替スイッチの接続状態が切り替えられたとき、前記所定の増幅度よりも低い増幅度で前記増幅信号を増幅する第2の増幅部と、
該第2の増幅部からの増幅信号に基づいて火災の有無を判別し、その増幅信号が所定のレベル幅内に入っていないときは、前記切替スイッチの接続状態を切り替える火災判別部とを有する火災感知器において、
前記第1の増幅部は、前記センサの感知信号から所定の周波数成分の信号を選択する複数の第1のフィルタと、該第1のフィルタによって選択された所定の周波数成分の信号を増幅する第1のアンプと、該第1のアンプにより増幅された所定の周波数成分の増幅信号を通過させる複数の第2のフィルタとで構成され、
前記第2の増幅部は、リアクタンス成分を含んでいないことを特徴とする火災感知器。 A sensor for detecting a fire and outputting a detection signal based on the detection;
A first amplifying unit that selects and amplifies a signal having a predetermined frequency component from the sensing signal of the sensor;
Having a changeover switch, amplifying the amplified signal from the first amplification unit with a predetermined amplification degree, and when the connection state of the changeover switch is switched, the amplification with a lower amplification degree than the predetermined amplification degree A second amplifier for amplifying the signal;
A fire discriminating unit that discriminates the presence or absence of a fire based on the amplified signal from the second amplifying unit, and switches the connection state of the changeover switch when the amplified signal is not within a predetermined level width; In the fire detector,
The first amplifying unit a plurality of first filters for selecting a signal having a predetermined frequency component from the sensing signal of the sensor, and a first filter for amplifying the signal having a predetermined frequency component selected by the first filter. 1 amplifier and a plurality of second filters that pass the amplified signal of a predetermined frequency component amplified by the first amplifier,
The fire detector, wherein the second amplifying unit does not include a reactance component .
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