CN102077256A - 烟传感器 - Google Patents

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Abstract

电流-电压转换电路(2)设置有第一反馈电路(5)和校正晶体管(Q1)。第一反馈电路(5)输出的输出电压(V10)的电压与不大于或等于预定的第一截止频率的低频成分的大小相应。校正晶体管(Q1)从传感器电流(I10)提取与第一反馈电路(5)的输出的大小相应的校正电流(I21)。第一反馈电路(5)具有第一积分电路(9)和采样保持电路(10)。第一积分电路(9)对转换部(3)的输出电压(V10)进行积分。采样保持电路(10)在输入脉冲检测信号的感测周期期间采样并且保持第一积分电路(9)的输出。结果，能够简化或省略用于防止环境光入射到受光部的装置。

Description

烟传感器
技术领域
本发明涉及一种检测在火灾期间生成的烟且发出警报的烟传感器。
背景技术
在已知配置中(例如日本专利No.2783945)，这种常规的烟传感器A例如包括：外壳20、LED(发光部)6和光电二极管(受光部)PD，如图30(a)所示。在于日本专利No.2783945中公开的烟传感器A中，LED6间歇地向外壳20内的感测空间输出光，而布置在来自LED6的直射光(direct light)无法入射的位置上的光电二极管PD，将所接收的光转换成电流。当烟流入烟传感器A的感测空间后，烟使来自LED6的光在感测空间内发生漫射和反射。这会引起来自LED6的光量的增加(即光电二极管PD接收的光量的增加)，从而增加了光电二极管PD所输出的电流量。
LED 6和光电二极管PD包括：布置在LED6前面的投影透镜(projectionlens)23、布置在光电二极管PD前面的受光透镜24和光学模块25。外壳20包括主体26和覆盖件27。主体26装有光学模块25，该光学模块25的下面具有开口，以此方式来自LED6的光向开口出射。覆盖件27底部为管状，其顶面有开口，并且与主体26连结以覆盖主体26的开口。用于烟进口(intake)的开窗(opening window)形成在覆盖件27的外周壁(peripheral wall)中。在覆盖件27内形成感测空间。防止昆虫闯入(intrusion)感测空间的窗纱(insectscreen)28与防止环境光入射到感测空间中的迷宫(libyrinth)21布置在覆盖件27内，以包围(surround)该感测空间。为了防止各类环境光(例如来自荧光灯、白炽灯(incandescent lamp)等等)的闯入并且在感测空间中无烟的状态下防止将来自LED 6的光射到光电二极管上(photodiode from being struck by lightfrom the LED 6)，迷宫21使用具有回旋(convolute)光路的复杂结构，。
在这种烟传感器A中，将来自光电二极管PD的输入电流转换成电压且输出该电压的电流-电压转换电路(IV转换电路)2，设置在装于外壳20内的电路模块1中，如图30(b)。烟传感器A以这样一种方式配置，即(in such a mannerthat)来自电流-电压转换电路2的输出电压经过(pass through)放大器电路12和滤波器电路13，被输入到作为确定处理部(processing section)的警报发出确定电路14，并且在输出电压的变化量超过预定火灾确定标准(level)时由警报发出电路15(蜂鸣器等等)发出警报。电路模块1包括将电力供应(supply)到各个电路的电源电路16，驱动例如其它的警报发出装置(means)的驱动电路17，和使LED6以脉冲的形式周期性地发光的LED驱动电路18。LED驱动电路18包括与LED6串联的晶体管Tr1(图31)。
这里(herein)使用的电流-电压转换电路2具有包括运算放大器(operational amplifier)OP1的转换部3，例如如图31所示。在转换部3中，将转换电阻器R2连接到运算放大器OP1的反相(inverting)输入端与输出端之间。以这种方式配置转换部3，以在输出端Tout输出输出电压V10，其中该输出电压V10的值根据输入到反相输入端的输入电流I20的波动而进行波动。在图31的实例中，基准电压Vs施加到同相(non-inverting)输入端。因此，输出电压V10由V10＝Vs-(I20×r2)表示，其中r2是转换电阻器R2的电阻值。电流-电压转换电路2在光电二极管PD未接收来自LED6的光的稳态(steady state)下，以输出电压V10为工作点，使输出电压V10根据输入电流I20的波动而相对于工作点波动。
由于烟传感器A安装简单，因此，近年来人们已经目睹了对电池作为电源的烟传感器A的不断增长的需求。当使用电池作为烟传感器A的电源时，为了延长电池的寿命且约束(curb)烟传感器A的平均电力(power)消耗，必须间歇地驱动后者。在这种情形下，将电力间歇地供应到图32(a)所示的电流-电压转换电路2。因此，驱动LED6以在向电流-电压转换电路2供应电力期间输出脉冲光，如图32(b)所示。在光电二极管PD接收来自LED6的光后，一旦(upon)烟闯入到感测空间中，电流-电压转换电路2的输出电压V10的变化量ΔV就会变得越来越大，并且达到附图中的火灾确定标准，如图32(c)的实线所示。相反，如果感测空间中无烟，则输出电压的变化量ΔV就很小且不会达到火灾确定标准，如图32(c)的虚线所示。
在如图31所示的电流-电压转换电路2中，运算放大器OP1的动态范围限制(is restricted between)在电源电压VDD与运算放大器OP1的地GND之间，如图33(a)所示。结果，上述输出电压V10在动态范围内波动。因此，当输入电流I20等于或大于给定大小(given magnitude)时会使输出电压V10变饱和。
例如，尽管有迷宫21，上述烟传感器A中的感测空间仍无法完全与外界隔开(cut off from exterior)，因此，环境光虽然很少，但还是会射到光电二极管PD上。通常(ordinarily)，随着时间的推移，环境光会呈现(exhibit)出小波动。因此，当接收环境光时，光电二极管PD输出随着时间的推移具有很小波动的电流(下文称为低频率成分(component))。当含在输入电流I20中的低频率成分等于或大于一定大小(certain magnitude)时，在某些情形下会使输出电压V10变饱和。
具体而言，如果输入电流I20不包括低频率成分，则输出电压V10的工作点变成了基准电压Vs，如图33(a)所示。因此，如果输入电流I20波动，则输出电压V10也随着输入电流I20的波动而波动。相反，当输入电流I20包括低频率成分时，输出电压V10的工作点下降，如图33(b)所示。如果输入电流I20增大，则在中途(halfway through)使输出电压V10变饱和。特别地，如果低频成分很大且输出电压V10的工作点降至大约地电位GND，如图33(c)所示，无论(regardless of)输入电流I20的波动多大，都会使输出电压V10进入饱和状态，且输出电压V10不(fails to)跟随输入电流I20的增大而增大。
例如，假设转换电阻器R2的电阻值r2为1MΩ且基准电压Vs为1V，则对于1μA的输入电流I20，转换电阻器R2两端之间的压降(voltage drop)是1V。结果，在0V使电流-电压转换电路2的输出电压V10变饱和。在这种情形下，电流-电压转换电路2的输出电压V10饱和，因此即使一旦光电二极管PD接收来自LED6的光就将脉冲输入电流I20输入到电流-电压转换电路2，也不会再有任何进一步的波动。因此，在这种情形下，有警报失败的可能性，因为输出电压V10的变化量ΔV没有达到火灾确定标准。
此外，当输出电压V10的瞬时值(instantaneous value)达到预定火灾确定标准时，可想到将这种烟传感器A配置为发出警报。同样(as well)在此情形下，即使输出电压V10没有饱和，但是当输出电压V10的工作点本身由于低频成分的影响而波动时，也有警报失败和错误警报(alarms)的可能性。尽管(despite)感测空间中有烟，但是当输出电压V10没有达到火灾确定标准时也会发生(occur)警报失败；尽管感测空间内无烟，但是当输出电压V10达到火灾确定标准时也会发生错误警报。
在上述烟传感器A中，迷宫27防止(prevent)环境光射入感测空间，因此抑制(suppress)由于环境光的影响而引起的输出电压V10的工作点的波动，从而使得上述警报失败和错误警报不太可能发生。
但是，在上述烟传感器A中，防止环境光入射到感测空间中的迷宫21具有复杂的(complex)结构。迷宫21的制造成本使烟传感器A的总体成本无法减少(preclude reducing)。因此，期望通过尽量简化迷宫21的结构或通过省略迷宫21本身来降低烟传感器A的总体成本。
但是，简化或者省略迷宫21会导致(result in)光电二极管PD接收的环境光强度更大，且导致含在输入电流I20中的低频成分更多，这样会使(cause)输出电压V10的工作点发生波动。结果，更有可能发生警报失败和错误警报，这样会出现问题。如上所述，在烟传感器A使用电池作为电源的特殊(particular)情形下，运算放大器OP1的电源电压很低(low)，且运算放大器OP1的动态范围较窄。结果，输出电压V10容易饱和。
发明内容
本发明的目的是提供一种烟传感器，在该烟传感器中，能够简化或省略用于防止环境光入射到受光部上的装置(means)。
根据本发明的烟传感器包括：发光部、受光部、电流-电压转换电路、电流源和确定处理部。发光部以预定的感测周期(period)向感测空间输出脉冲光。受光部布置在不被来自发光部的直射光射到但是被来自发光部的光(即被流入感测空间的烟漫射和反射)射到的位置处。电流源配置为使得大小与受光强度相对应的传感器电流在受光部中流动。电流-电压转换电路具有转换部，且转换部配置为将输入电流转换成输出电压，且从输出端输出该输出电压。输入电流被输入到与受光部连接的转换部的输入端。确定处理部基于输出电压来确定感测空间中有没有(presence or absence)烟。电流-电压转换电路具有低频校正(correction)装置。低频校正装置提取(extract)输出电压的低频成分，该低频成分不大于或等于截止频率，该截止频率低于脉冲检测信号的频率，该脉冲检测信号的频率在受光部从发光部接收光时生成，使大小与低频成分相应的校正电流而流动，并且将校正电流和输入电流的组合电流作为传感器电流，以从而减少校正电流的输入电流。
在上述配置中，如果流经(flow through)受光部的电流包括低频成分，则低频校正装置能够，通过输出端与输入端之间的反馈(feedback)来抑制输出电压由于低频成分而引起的饱和。低频校正装置使大小与低频成分相应的的校正电流流动，由此从输入电流中减去低频成分，并且抑制了低频成分对输出电压的影响。因此，即使包含在流经受光部的传感器电流中的低频成分由于该受光部所接收的强环境光而较大时，也能够抑制低频成分对在转换部的输出端生成的输出电压的影响。结果，能够简化或省略用于防止环境光入射到受光部上的装置。
在更优选实施例中，传感器电流是从受光部流入输入端的电流，且低频校正装置配置为从受光部提取大小与校正电流相对应的电流。
在上述配置中，低频校正装置从受光部提取校正电流。因此，从输入到转换部的输入电流中减去低频成分，并且能够抑制低频成分对输出电压的影响。
在另一优选实施例中，传感器电流是从转换部流向受光部中的电流，并且低频校正装置配置为向受光部供应大小与校正电流相对应的电流。
在上述配置中，低频校正装置向受光部供应校正电流，由此(whereby)从由转换部向受光部供应的输入电流中减去低频成分，并且能够抑制低频成分对输出电压的影响。
在又一个更优选实施例中，低频校正装置包括第一反馈电路和校正晶体管。第一反馈电路输出低频成分不大于或等于第一截止频率的输出电压，其中该第一截止频率低于检测信号的频率。校正晶体管插入(inserted)到预定的电位点(potential point)与预定的输入端之间，并且以控制端连接到第一反馈电路的输出的方式配置，由此使得大小与第一反馈电路的输出相应的校正电流流动。
在上述配置中，作为校正晶体管中的校正电流，不大于第一截止频率的低频成分能够流动，且能够流动比校正电流流经电阻器的情形下更大的校正电流。因此，即使包含在输入电流中的低频成分由于受光部所接收的强环境光而较大，也能够抑制低频成分对在转换部的输出端生成的输出电压的影响。结果，能够简化或省略用于防止环境光入射到受光部上的装置。
在另一优选实施例中，低频校正装置包括第二反馈电路和校正电阻器。第二反馈电路输出的输出电压的电压与不大于或等于第二截止频率的低频成分相对应，其中该第二截止频率低于检测信号的频率。校正电阻器插入到第二反馈电路的输出与输入端之间，并且以这种方式配置，以使大小与第二反馈电路的输出相应的校正电流流动。
在上述配置中，作为校正电流，不大于第一截止频率的低频成分能够流动到校正电阻器。因此，能够放宽(widen)能够抑制对输出电压的影响的低频成分的大小上限(upper limit)，与校正电流仅在校正晶体管中流动的情形相比。因此，与输入电流包括较大(larger)低频成分的情形相比，能够抑制低频成分对在转换部的输出端生成的输出电压的影响。
在又一个优选实施例中，第一反馈电路具有频率切换(switch)装置。该频率切换装置配置为在感测周期将第一截止频率切换(switch)到低于第二截止频率，且在除了感测周期以外的其它周期将第一截止频率切换高于第二截止频率。
在上述配置中，在感测周期中，第一反馈电路允许消除(avoid)检测信号在校正晶体管中的流动，即使在除了感测周期以外的其它周期较宽的低频成分流向校正晶体管。在感测周期中，第二反馈电路允许不大于第二截止频率的低频成分在校正电阻器内流动。
在又一个优选实施例中，第一反馈电路具有积分电路(integrating circuit)，该积分电路输出该输出电压的积分值成分。频率切换(switching)装置包括采样保持电路(sample-and-hold)，且该采样保持电路具有插入到积分电路的输出与校正晶体管的控制端之间的第一开关(switch)。在感测周期(period)，频率切换电路配置为断开(switch off)第一开关，以从而操作采样保持电路，并且配置为将积分电路所保持的输出电压施加到校正晶体管的控制端。
在上述配置中，在感测周期，通过断开第一开关而将积分电路的输出与校正晶体管的控制端隔开(cut off)。结果，能够通过在积分电路处生成的稳态噪声(stationary noise)(诸如闪烁噪声等)防止对输入所施加的影响，SN比(ratio)因而增加了。
在又一个优选实施例中，第二开关连接在转换部的输出端与输入端之间。在第一开关接通(is on)时接通(switch on)该第二开关。
在上述配置中，通过第二开关的接通降低转换部的输出端与输入端之间的增益。从而能够抑制通过第一开关的接通而引起的系统振荡(oscillation)。
在又一个优选实施例中，第一开关的断开电阻值(off-resistance value)设置为(is set to)小于预定电位点与校正晶体管的控制端之间的电阻值。
即使在断开第一开关的感测周期，这种配置也允许小电流流经第一开关的断开电阻。因而，能够防止校正晶体管的控制端的电位由于漏电流(发生在校正晶体管的控制端与预定电位点之间)而下降。结果，能够抑制由于校正晶体管的控制端电位的下降而引起的输出电压的波动。
在又一个优选实施例中，第一反馈电路具有积分电路，该积分电路输出该输出电压的积分值成分。频率切换装置包括低通滤波电路，且该低通滤波电路具有电容器、电阻器和第三开关的并联电路。电容器连接在预定电位点与校正晶体管的控制端之间，并联电路连接在校正晶体管的控制端与积分电路的输出之间。在感测周期，频率切换电路配置为断开(switch off)第三开关，从而操作低通滤波电路。
在这种配置中，电流也能够在感测期间(断开第三开关的时间)流经电阻器。因而，能够防止校正晶体管的控制端的电位由于漏电流(发生在校正晶体管的控制端与预定电位点之间)而下降。结果，能够抑制由于校正晶体管的控制端电位的下降而引起的输出电压的波动。此外，在感测周期中，能够设置具有良好精度(precision)的第一截止频率。因此，在检测信号在校正晶体管中不流动的范围内，能够将第一截止频率设置为更高。结果，还是在该感测周期，较宽的低频成分能够流向校正晶体管。
在又一个优选实施例中，第一反馈电路具有积分电路，该积分电路具有由第一电阻器和电容器确定的时间常数(time constant)。频率切换装置包括第二电阻器和第四开关的串联电路，且该串联电路与第一电阻器并联。在感测周期(period)，频率切换装置配置为断开(switch off)第四开关。
与提供采样保持电路的情形相比，这种配置允许减小(reducing)电路尺寸(size)及电力消耗。此外，在感测周期中，能够设置具有良好精度(precision)的第一截止频率。因此，在检测信号在校正晶体管中不流动的范围内，能够将第一截止频率设置为更高。结果，还是在该感测周期，较宽的低频成分能够流向校正晶体管。
在又一个优选实施例中，第二反馈电路包括第二有源滤波器，且该第二有源滤波器输出与输入电流的相位相反的电压。第一反馈电路包括第一有源滤波器，且该第一有源滤波器配置为输出与输入电流的同相的电压。
在这种配置中，有源滤波器通过第一及第二反馈电路来实现。因此，第一及第二反馈电路对于(towards)低频成分具有高增益，且能够可靠地抑制由于低频成分引起的输出电压的波动。
在又一个优选实施例中，第二反馈电路包括第二有源滤波器，且该第二有源滤波器输出与从转换部向受光部供应的电流同相的电压。第一反馈电路包括第一有源滤波器，且该第一有源滤波器配置为输出与从转换部向受光部供应的电流反相的电压。
在这种配置中，有源滤波器通过第一及第二反馈电路来实现。因此，第一及第二反馈电路对于(towards)低频成分具有高增益，且能够可靠地抑制由于低频成分引起的输出电压的波动。
在更优选实施例中，设置多个校正晶体管，并且电流-电压转换电路包括选择开关和开关控制电路。选择开关插入到输入端与各个校正晶体管之间。开关控制电路以接通的选择开关的数量随着第一反馈电路的输出变大而增多的方式，根据该第一反馈电路的输出来控制这些选择开关的接通和断开。
在上述配置中，校正电流越大，校正电流流经的校正晶体管的数量越多。这样会允许各个校正晶体管中的沟道宽度与沟道长度之比保持很小，在考虑到(allow for)输入电流的重要(significant)校正的同时。结果，可以将每校正晶体管的稳态噪声保持为很小。
在更优选实施例中，第一反馈电路和第二反馈电路共享(share)一个运算放大器，且电流-电压转换电路包括模式切换装置。该模式切换装置配置为在第一反馈电路中利用运算放大器的操作模式与第二反馈电路中利用运算放大器的操作模式之间进行切换。
在上述配置中，第一反馈电路和第二反馈电路共享(share)一个运算放大器，因此，可以将电路制作为小于在每个反馈电路中均设置运算放大器的情况(state)。
在更优选实施例中，第一反馈电路的电源电压设置为高于其它电路的电源电压。
在上述配置中，第一反馈电路的输出的上限值高于第一反馈电路的电源电压与其它电路的电源电压相同的(identical to)情形。这样会允许放宽在校正晶体管中流动的电流的大小的上限。
在另一优选实施例中，根据本发明的烟传感器包括：发光部、受光部、传感器输出处理部和运算处理部。发光部向感测空间间歇地输出脉冲光。受光部布置在不被来自发光部的直射光射到，但是被来自发光部的被流入感测空间的烟漫射和反射的光射到的位置处，并且该受光部以接收光且将光转换成电流的方式配置。传感器输出处理部将通过受光部输入的输入电流转换成输出电压。运算处理部基于输出电压来确定感测空间中有没有烟。当输入电流波动时，传感器输出处理部根据波动量而瞬间(transiently)改变输出电压的瞬时值。运算处理部具有检测装置和确定装置。检测装置在第一采样时间和第二采样时间(设置为用于输入电流的输出电压的瞬态响应周期)检测输出电压的瞬时值，作为各个测量值。确定装置通过将预定阈值与通过检测装置所检测的两个测量值之间的差值进行比较，来检测感测空间中有没有烟。第一采样时间和第二采样时间设置为得出(elicit)两个测量值之差。
在上述配置中，运算处理部在第一采样时间和第二采样时间(设置为用于输入电流的输出电压的瞬态响应周期)检测输出电压的瞬时值，作为各个测量值。运算处理部通过将预定阈值与通过检测装置所检测的两个测量值之间的差值进行比较，来检测感测空间中有没有烟。因此，低频成分实质上(virtually)没有对差值施加影响，即使在输入电流中包含由于大量低频成分而引起的输出电压的工作点的波动。因此，能够在没有(free of)低频成分的影响的同时确定感测空间中有没有烟。结果，在避免警报失败和错误警报的同时，能够简化或省略迷宫，这是有利的。
在更优选实施例中，传感器输出处理部具有带通(band pass)装置，且该带通装置配置为在根据来自发光部的光的脉冲宽度决定的频率带处生成增益峰值。传感器输处理部输出作为在工作点(是在受光部不接收来自发光部的光的状态下的瞬时值)的正负侧之间振荡的信号的输出电压。检测装置分别检测工作点两侧的测量值。
在这种配置中，检测装置分别检测输出电压的工作点两侧的测量值。因此，能够使这两个测量值之间的差值大于在工作点一侧检测两个测量值的情况(state)。SN比因而增加，这是有利的。
在更优选实施例中，带通装置具有积分电路和微分电路(differentiatingcircuit)，且该积分电路配置为对输入电流进行积分，而微分电路配置为对积分电路的输出进行微分。
在这种配置中，通过利用积分电路和微分电路的较简单配置，能够因而将输出电压变成在输出电压的工作点正负两侧振荡的信号。
在另一优选实施例中，基于同一时钟确定来自发光部的光的脉宽与第一采样时间和第二采样时间。
即使来自发光部的光的脉宽由于例如发光部的驱动电路的温度特性而变化，上述配置也允许第一采样时间和第二采样时间响应于脉宽的变化而变化(vary)。结果，能够抑制由于来自发光部的脉宽的变化而产生(arise)的测量值的变化(variability)。
在又一优选实施例中，第一采样时间和第二采样时间设置为在输出电压的瞬时值峰值之前。
即使传感器输出处理部的增益由于例如传感器输出处理部的温度特性而变化，与在输出电压的瞬时值的峰值处检测测量值的情形相比，上述配置也允许由于上述增益变化产生的测量值保持很小的变化。
在又一优选实施例中，运算处理部配置为在发光部输出光之前以预备周期读出输出电压的瞬时值，作为预备值(preliminary value)，并且如果该预备值不在预先决定的正常范围内则不执行(carry out)确定装置的确定。
在上述配置中，在输出电压的工作点本身由于低频成分的影响而波动且脱离(deviate from)正常范围的情况下不执行确定装置的确定。这样允许防止由于低频成分的影响而引起的输出电压的饱和而发生的警报失败，以及通过光受光部没有准确地检测来自发光部的输出电压的波动量(脱离接收的)而发生的警报失败。
在又一优选实施例中，间歇地驱动传感器输出处理，且发光部配置为在该传感器输出处理部的驱动期间输出光。
这种配置允许将平均电力消耗保持在低于一直驱动传感器输出处理部的情形。因此，即使输出电压的瞬时值在传感器输出处理部的启动期间波动，在传感器输出处理部的启动(startup)期间，仍然能够在没有(free of)输出电压的波动的影响的同时确定感测空间中有没有烟。
在又一优选实施例中，检测装置包括AD转换器，并且该AD转换器配置为使瞬时值量化(quantize)以从而获得包括数字值(digital value)的测量值。
在上述配置中，检测装置包括AD转换器，并且因此能够相对简化运算处理部的电路配置。
在另一优选实施例中，根据本发明的烟传感器包括：发光部、受光部、检测处理部和确定处理部。发光部将光间歇地输出到感测空间中。受光部布置在不被来自发光部的直射光射到但是被来自发光部的被流入感测空间的烟漫射和反射的光射到的位置处。检测处理部配置为受光部的受光强度基于来获得与感测空间中的烟浓度相对应的检测置。确定处理部配置为基于检测值来确定有没有火灾。此外，确定处理部具有存储装置和确定装置，存储装置存储(store)多个确定标准，并且确定装置将检测值与确定标准进行比较。确定标准包括基准标准、火灾确定标准和状态确定标准。在感测空间中无烟的状态下，基准标准与检测值相对应。火灾确定标准设置为高于基准标准并且构成(constitute)火灾的判据(criterion)，并且将状态确定标准设置为低于火灾确定标准并且利用多个基准标准和火灾确定标准之中(among)至少一个来计算该状态确定标准。确定装置配置为：如果检测值等于或高于火灾确定标准，则确定有火灾(fire)；如果检测值小于火灾确定标准，则根据检测值与状态确定标准之间的大小关系确定预定操作状态。
在上述配置中，如果检测值等于或高于火灾确定标准，则确定装置确定有火灾；如果检测值小于火灾确定标准，则确定装置根据检测值与状态确定标准之间的大小关系来确定预定操作状态。因此，能够在比较检测值和确定值的单一(single)过程中确定操作状态与有没有火灾。这是有利的，与仅仅执行火灾确定的情形相比，因为能够避免(avoid)电路配置更加复杂，并且同样避免确定所需的更长时间，即使除了有没有火灾之外还同时确定操作状态的条件下。
在更优选实施例中，状态确定标准包括：故障(malfunction)确定标准，设置为低于基准标准；和确定装置，配置为确定操作状态为故障，如果检测值小于故障确定标准。
在上述配置中，能够确定已经发生了故障，当检测值位于(lie)正常范围以外(outside)时，例如由于光学系统中的异常(abnormality)。
在又一更优选实施例中，利用基准标准来计算故障确定标准。
在这种配置中，无需独立地(independently)设置故障确定标准，并且因而可减少设置确定标准的负担(burdensome)，这是有利的。
在又一更优选实施例中，状态确定标准包括设置为高于基准标准的污染(contamination)确定标准。确定装置配置为：如果确定值等于或大于污染确定值并且小于火灾确定值，则确定操作状态为在感测空间中有污染；并且，一旦确认(confirmation)在预定时间有没有污染，如果污染被确定为以等于或大于规定值(prescribed value)的频率出现，则该确定装置将存储装置中的火灾确定标准校正到较高的标准。
在上述配置中，一旦确认在预定时间有没有污染，如果污染被确定为以等于或大于规定值(prescribed value)的频率出现，则将存储装置中的火灾确定标准校正到更高的标准。因此，相对(vis-a-vis)传统配置(在该传统配置中每次执行火灾确定时都需要消减校正(subtractive correction))能够减少频率校正。结果，这是有利的，因为，在防止由于感测空间中的无污染而发生错误警报的同时，相对传统配置情形，它能够减少确定火灾发生所需过程的数量。
在更优选实施例中，利用基准标准和火灾确定标准二者来计算污染确定标准。
在这种配置中，无需独立地设置污染确定标准，并且因而可减少确定标准的设置负担，这是有利的。此外，利用火灾确定标准来计算污染确定标准，因此当校正了火灾确定标准后也能校正污染确定标准。这样当感测空间被污染后就无需校正污染确定标准。
附图说明
图1是示出本发明的实施例1的配置的示意性电路图；
图2是示出实施例1的配置的框图；
图3是示出实施例1的电流-电压转换电路的增益的特性图；
图4是示出实施例1的操作的时序图(timing chart)；
图5是示出实施例1的烟传感器的透视图；
图6是示出本发明的实施例2的配置的示意性电路图；
图7是示出本发明的实施例3的配置的示意性电路图；
图8是示出本发明的实施例4的配置的示意性电路图；
图9是示出本发明的实施例5的配置的示意性电路图；
图10是示出实施例5的操作的时序图；
图11是示出本发明的实施例5的另一种配置的示意性电路图；
图12是示出本发明的实施例6的配置的示意性电路图；
图13是示出实施例5的操作的时序图；
图14是示出实施例6的操作的波形图；
图15是示出实施例6的操作的时序图；
图16是示出实施例6的操作的时序图；
图17是示出本发明的实施例7的配置的示意性电路图；
图18(a)是示出实施例7的传感器输出处理部中的增益的特性图，(b)是实施例6的传感器输出处理部中的增益的特性图；
图19是示出实施例6的操作的时序图；
图20是示出实施例7的操作的时序图；
图21是示出实施例7的操作的时序图；
图22是示出实施例7的操作的时序图；
图23是示出本发明的实施例8的配置的示意性框图；
图24是示出实施例8中的确定标准的说明图(explanaatory)；
图25是示出实施例8的操作的流程图；
图26(a)和(b)示出实施例9的配置，其中图26(a)是示意性平面视图，而(b)是示意性局部(partial)纵向横截面图；
图27是示出实施例9中的烟检测室(chamber)的内部结构的示意性平面视图；
图28(a)和(b)示出实施例9的另一种配置，其中图28(a)是示意性平面视图，而(b)是示意性局部纵向横截面图；
图29是示本发明的实施例10中的烟检测室的内部结构的示意性平面视图；
图30(a)和(b)示出传统的烟传感器，其中图30(a)是示意图而(b)是电路框图；
图31是示出传统的烟传感器的电流-电压转换电路的示意性电路图；
图32是示出传统的烟传感器的操作的时序图；以及
图33是示出传统的烟传感器中的输出电压的说明图。
具体实施方式
(实施例1)
本实施例的烟传感器A在外壳20中具有感测空间。此外，烟传感器A还具有发光部、受光部和电路模块1。发光部向感测空间间歇地输出脉冲光。受光部布置在来自发光部的直射光无法入射的位置处，并且将所接收的光转换成电流。基于来自受光部的输入电流，电路模块1以检测感测空间中的烟的方式来配置。当烟流入(flow into)烟传感器A中的感测空间时，通过感测空间中的烟来漫射和反射来自发光部的光，其结果增加了在受光部接收的来自发光部的光量，并且增加了该受光部输出的电流量。在这里例示的烟传感器A中，使用电池作为电源。为了约束平均电力消耗且延长电池寿命，间歇地进行(perform)驱动。
电路模块1包括电流-电压转换电路与确定处理(processing)部(与图30(b)的警报发出确定电路14相对应)。电流-电压转换电路将从受光部输入的输入电流转换成其值根据输入电流的波动而波动的输出电压，并且输出该输出电压。确定处理部基于电流-电压转换电路的输出电压来确定感测空间中有没有烟。
如图2所示，电流-电压转换电路2包括转换部3，该转换部3将从连接端Tin输入的输入电流I20转换成输出电压V10，并从输出端Tout输出该输出电压V10。此外，电流-电压转换电路2还包括：第二反馈电路4与校正电阻器R1、以及第一反馈电路5与校正晶体管Q1，作为低频校正装置。第二反馈电路4输出的输出电压V10的电压与不大于预定第二截止频率fc2的低频成分的大小相应。校正电阻器R1插入到第二反馈电路4的输出与转换部3的连接端Tin之间。第一反馈电路5输出该输出电压V10的、与不大于预定第一截止频率fc1的低频成分的大小相应的电压。校正晶体管Q1以从传感器电流I10提取与第一反馈电路5的输出的大小相应的电流的方式来配置。传感器电流I10由电流源供应，流经作为受光部的光电二极管PD(图1)，并且大小与该光电二极管PD的受光强度相应。
低频校正装置使与低频成分的大小相应的校正电流I21、I22流动，并且将校正电流I21、I22与输入电流I20的组合电流用作传感器电流I10，从而通过校正电流I21、I22来减少输入电流I20。下面将参照图1说明电流-电压转换电路2的具体配置。
如图1所示，转换部3包括运算放大器OP1，以使转换电阻器R2连接在运算放大器OP1的输出端与反相输入端之间，并且将基准电压Vs施加到运算放大器OP1的同相输入端。运算放大器OP1的反相输入端作为(functionas)转换部3的输入端。作为受光部，光电二极管PD，连接到上述连接端Tin。经由(via)连接端Tin，将来自光电二极管PD的传感器电流I10从输入端(反相输入端)输入到转换部3。
转换部3具有与转换电阻器R2并联的电容器C1，并且作为低通滤波器。转换部3中的转换电阻器R2与电容器C1的电路常数以仅使频率不大于预定截止频率fc0的输入电流I20通过(pass)的方式来设置。利用电容器C1的常数c 1与转换电阻器R2的电阻值r2，截止频率fc0由fc0＝1/(2π×r2×c1)来表示，并且以至少允许检测信号通过的方式来设置。这里，检测信号指的是(refer to)基于(upon)光电二极管PD从作为发光部的LED6(图30)接收光而生成的脉冲传感器电流I10。
因此，在来自光电二极管PD的传感器电流I10为0的状态下，电流-电压转换电路2将输出电压V10(这里为基准电压Vs)用作工作点，并且根据传感器电流I10的波动使输出电压V10关于(with reference to)工作点波动。
第二反馈电路4具有反相放大器电路7和第二积分电路8。反相放大器电路7使转换部3的输出电压V10反相并且将其放大。第二积分电路8对被反相放大器电路7反相且放大的输出电压V10进行积分，并且输出与输出电压V10的积分值成分相对应的积分电压Vdc。
第二积分电路8包括运算放大器OP2，以使得该运算放大器OP2的反相输入端经由电阻器R3连接到反相放大器电路7的输出并且使得电容器C2连接到运算放大器OP2的输出端与反相输入端之间。结果，第二积分电路8作为时间常数由电阻器R3和电容器C2确定的低通滤波器。时间常数以第二积分电路8具有用于阻挡至少上述检测信号的截止频率fc2(即低于检测信号的频率的频率)的方式来设置。
为了使积分电路8的输出与转换部3的输出电压V10相位相同，设置反相放大器电路7。反相放大器电路7包括运算放大器OP3，以使得运算放大器OP3的反相输入端经由电阻器R4连接到转换部3的输出端Tout，并且使得电阻器R5连接到运算放大器OP3的输出端与反相输入端之间。基准电压Vs施加到运算放大器OP2、OP3二者的同相输入端。
如果在转换部3的输入电流I20中包含检测信号和低频成分，则积分电路8输出的积分电压Vdc就变成了与低频成分相对应的电压。在这种情形下，首先在转换部3中使输入电流I20相位颠倒，并且在每个反相放大器电路7和积分电路8中使其再次颠倒。结果，在积分电路8的输出中出现了与输入电流I20的相位相反的积分电压Vdc。这里，基准电压Vs施加到转换部3的连接端Tin，因此，在校正电阻器R1两端点(end)之间产生(arise)了电位差(从基准电压Vs中减去积分电压Vdc)。结果，使得大小与积分电压Vdc相对应的校正电流I22流经校正电阻器R1，由此能够从传感器电流I10提取校正电流I22。即，在传感器电流I10中包含低频成分的情形下，将已经减去低频成分的电流输入到转换部3，作为输入电流I20，其结果是从输出电压V10去除了低频成分。
如果使用电阻值很小的元件(element)作为校正电阻器R1，则校正电阻器R1本身的热噪声会增加，并且电流-电压转换电路2的输入转换噪声也会增加。结果，这样会出现问题，因为这样会使SN比下降(drop)，该SN比是作为检测目标的、来自光电二极管PD的信号成分(传感器电流I10)与上述噪声之比。因此，校正电阻器R1的电阻值设置为稍大(somewhat large)。
在本发明的烟传感器A中，第一反馈电路5具有第一积分电路9和采样保持电路10。第一积分电路9对转换部3的输出电压V10进行积分。采样保持电路10采样并且保持第一积分电路9的输出。
第一积分电路9包括运算放大器OP4，以使得该运算放大器OP4的反相输入端经由电阻器R6连接到输出端Tout，并且使得电阻器C3连接到运算放大器OP4的输出端与反相输入端之间。结果，第一积分电路9作为时间常数由电阻器R6和电容器C3确定的低通滤波器。时间常数以第一积分电路9的第一截止频率fc1高于第二积分电路8的第二截止频率fc2的方式来设置(即fc2＜fc1)。基准电压Vs施加到运算放大器OP4的同相输入端。
校正晶体管Q1插入到连接端与地(预定电位点)之间。这里，将校正晶体管Q1配置为N沟道MOSFET，以以下这种方式，即，与第一积分电路9的输出相应的校正电流I21从转换部3的连接端Tin流向地。以校正晶体管Q1的漏极连接到连接端Tin，源极接地，以及栅极经由采样保持电路10连接到第一积分电路9的输出(运算放大器OP4的输出端)的方式来设置校正晶体管Q1。
采样保持电路10具有电容器C4和常闭合(normally closed)的第一开关SW1。第一开关SW1插入到第一积分电路9的输出与校正晶体管Q1的栅极之间。电容器C4连接到校正晶体管Q1的栅极与地之间。采样保持电路10在预定时间断开第一开关SW1，由此，对于上述预定时间，持续(sustain)第一积分电路9的输出，作为电容器C4的输出电压。
由于上述配置，通过第一积分电路9对转换部3的输出电压V10的积分，转换部3的输出电压V10的、不大于第一截止频率fc1的低频成分出现在第一积分电路9的输出中。在这种情形下，首先在转换部3中使输入电流I20相位颠倒，并且在第一积分电路9中使其再次颠倒。结果，在第一积分电路9的输出中出现了与输入电流I20的相位相同(in phase with)的低频成分。第一积分电路9的输出经由采样保持电路10被施加到校正晶体管Q1的栅极。结果，在采样保持电路10的开关SW1处于通态的情况下(in an on-state)，与积分电路9的输出的大小(输出电压V10的低频成分)相应的校正电流I21在校正晶体管Q1的漏极与源极之间进行流动。因此，能够将不大于第一截止频率fc1且包含在传感器电流I10中的低频成分提取到校正晶体管Q1，并且总体上在电流-电压转换电路2中能够减少低频成分的增益。
当采样保持电路10的开关SW1断开(switch off)时，第一积分电路9的输出与校正晶体管Q1的栅极隔开。但是，作为电容器C4的两端电压的第一积分电路9的输出持续不变。结果，能够使在即将断开开关SW1之前与第一积分电路9的输出的大小相应的校正电流I21继续在校正晶体管Q1的漏极与源极之间进行流动。换言之，当采样保持电路10操作时，通过断开开关SW1，能够使在校正晶体管Q1中流动的校正电流I21的频率的上限值(第一截止频率fc1)下降。通过在校正晶体管Q1旁边提取DC成分，能够将其从输出电压V10去除。
在本实施例中，根据烟传感器A的LED6输出脉冲光的周期(即检测有没有烟在感测空间中流动的周期(下文称为感测周期)来设置采样保持电路10的开关SW1断开的时间。因而，在本实施例的烟传感器A中，在上述感测周期期间，光电二极管从LED6接收光时生成的检测信号被转换成电压并且被输出，作为输出电压V10。因此，开关SW1在感测周期断开，以这种方式阻止(preclude)在感测周期期间将检测信号提取到校正晶体管Q1。
在更详细的说明中，第一积分电路9的第一截止频率fc1设置为比第二积分电路8的第二截止频率fc2更接近于(close to)检测信号的频率。结果，在开关SW1处于通态的情况下，能够将检测信号提取到校正晶体管Q1，并且总体上能够减小电流-电压转换电路2中的检测信号的增益。因此，采样保持电路10通过在感测周期中断开开关SW1来操作，由此能够防止将检测信号提取到校正晶体管Q1，并且总体上在电流-电压转换电路2中将检测信号的增益保持为高。
如上所述，在间歇地驱动烟传感器A的情形下，也将电力间歇地供应到电流-电压转换电路2，并且将上述感测周期设置在将电力供应到电流-电压转换电路2周期内。开关SW1仅在感测周期期间被断开。从开始向电流-电压转换电路2供应电力到开始感测周期之前(until)，以及从结束感测周期到停止(discontinuation)向电流-电压转换电路2供应电力之前，开关SW1是接通的(switch on)。
在断开开关SW1的感测周期中，将第一反馈电路5的输出固定为即将断开该开关SW1之前的值。因此，能够连续地将包含在传感器电流I10中的无波动(fluctuation-free)DC成分提取到校正晶体管Q1。另一方面，即使该低频成分不大于第一截止频率fc1，也不会将具有波动且包含在传感器电流I10中低频成分提取到校正晶体管Q1。
但是，在感测周期中，作为第二反馈电路4的输出，通过将不大于第二截止频率fc2的低频成分去除，能够将其提取到校正电阻器R1。
在具有上述配置的烟传感器A中，在除了感测周期以外的各周期期间，传感器I10的、不大于第一截止频率fc1的低频成分通过第一反馈电路5来反馈，并且被提取到校正晶体管Q1。因此，即使传感器电流I10包括低频成分，输出电压V10的工作点也会稳定到(settles down)基准电压Vs。在感测周期中，传感器I10的、不大于第二截止频率fc2的低频成分通过第二反馈电路4来反馈，并且被提取到校正电阻器R1。因此，即使传感器电流I10包括低频成分，输出电压V10的工作点也会稳定到基准电压Vs。在这种情形下，开关SW1断开，并且将第一反馈电路5的输出保持在紧邻所述感测周期之前的值(value immediately before the sensing period)。因此，在没有将检测信号提取到校正晶体管Q1的情况下，能够输出与检测信号相对应的输出电压V10。
即，与仅由校正电阻器R1提取低频成分的情形相比，通过将校正晶体管Q1和校正电阻器R1用作用于提取包含在传感器电流I10中的低频成分的装置，能够提取更大的电流成分。此外，在除了感测周期以外的周期，通过设置很高的第一截止频率fc1，能够在较宽范围上(over)从输出电压V10去除低频成分。此外，在感测周期期间接通和断开采样保持电路10的开关SW1允许防止作为检测目标的检测信号的衰减。
第一反馈电路5的第一截止频率fc1设置为高于第二反馈电路4的第二截止频率fc2。结果，当开始将电力供应到电流-电压转换电路2时，第一反馈电路5的输出在第二反馈电路4的输出之前(ahead of)响应(respond)。结果，在没有用于切断(shut off)第二反馈电路4的辅助装置的情况下，也能够将不大于第一截止频率fc1的大部分低频成分提取到校正晶体管Q1。这样允许减小电路尺寸。
此外，通过使用采样保持电路10作为在感测周期期间降低(lower)第一反馈电路5的第一截止频率fc1的频率切换装置，在感测周期中将第一积分电路9的输出与校正晶体管Q1隔开。这样允许在输入电流I20不受第一积分电路9中生成的噪声(闪烁(flicker)噪声等)的影响的情况下，容易地增加SN比。
在具有上述配置的电流-电压转换电路2的具体实例中，第一反馈电路5的第一截止频率fc1设置为高于至少120Hz。结果，在光电二极管PD接收来自荧光灯的光的情形下，即使受到来自这种荧光灯的光的闪烁的影响，其中荧光灯是利用Cu-Fe镇流器(ballast)由商用电源(60Hz AC电源)点亮(light)的，电流-电压转换电路2的输出电压V10也不会波动。第二反馈电路4的第一截止频率fc2也设置为高于至少120Hz。结果，同样在开关SW1断开的感测周期期间，以将低频成分提取到校正晶体管Q1的方式通过第二反馈电路4来反馈受到来自荧光灯的光影响的不大于120Hz的低频成分。
在图1中，设置第二开关SW2，并且该第二开关SW2与转换部3的转换电阻器R2并连。开关SW2是常闭合的开关，其与第一开关SW1同时断开且具有下述功能。
假想(hypothetically)，如果仅设置第一开关SW1，则第一反馈电路5的第一截止频率fc1在第一开关SW1接通时会移至(shift to)高频侧，结果，当第一开关SW1接通时，总体上由电流-电压转换电路2的增益频率特性中的实线表示的低频侧的增益塌陷(collapse)，如图3(a)所示。增益峰值相应地(accordingly)出现在截止频率fc0与第一截止频率fc1之间，并且系统振荡变得更有可能了，即输出电压V10更有可能振荡。结果，这样会出现问题，因为，如果第一开关SW1在输出电压V10为低时(由图4(c)中的虚线表示)断开，则会使输出电压V10的上升延迟。
相反，在本实施例中，第二开关SW2与转换部3的转换电阻器R2并联。结果，从开启(turn on)电源开始直到感测周期开始之前，在第一开关SW1接通期间，通过与第一开关SW1一起(together with)接通第二开关SW2，转换部3的增益通过转换电阻器R2两端点之间的连接而塌陷，如图3(b)所示。这样允许消除上述增益峰值，并且允许抑制由于第一开关SW1的接通而引起的系统振荡。
此外，在本实施例中，用作第一及第二反馈电路5、4的积分电路8、9不是无源电路(passive circuit)而是具有运算放大器OP2、OP4的有源电路。结果，第一及第二反馈电路5、4对于(toward)低频成分具有高增益，并且能够对运算放大器OP2、OP4的开环增益(open gain)进行反馈。具体而言，在利用无源电路的配置中，当第一反馈电路5操作时，输出电压V10经受(suffer)压降(压降量依据增益而改变。之后当采样保持电路10操作时，输出电压V10同样(likewise)基于第二反馈电路4的操作而波动。这种波动最后出现在最终输出中。因此，在这种波动期间，检测信号可能是错误的。可想到，为了抑制上述波动，在生成检测信号的时间之前(prior to)，可以立即停止采样保持电路10的操作。但是，这将会使电路总体上承担(entail)更大的电流消耗。相反(by contrast)，在本实施例中使用有源滤波器，因此能够在同样确实避免输出电压V10的饱和的同时，防止由于低频成分而引起的输出电压V10的下降。
优选地，第一反馈电路5的电源电压高于电流-电压转换电路2中除了第一反馈电路5以外的其它电路的电源电压。这允许增加第一反馈电路5的输出电压(即校正晶体管Q1的栅极电压)，并且因此允许在该校正晶体管Q1中提取较大的校正电流I21。结果，这是有利的因为，在传感器电流I10包括较大振幅(amplitude)的低频成分时也能够从输出电压V10去除低频成分，并且还可为能够抑制对输出电压V10的影响的低频成分的大小设置更大的上限。
在某些情形下，还是在采样保持电路10正在工作的感测周期期间，由于出现在地与校正晶体管Q1的栅极之间的漏电流的影响，校正晶体管Q1的栅极电压也会随着时间的推移而逐渐减小。在此情形下，在校正晶体管Q1的漏极与源极之间提取的校正电流I21也逐渐减小，因此，响应于此，输出电压V10也可以波动。作为对策，可想到在第一开关SW1中使用这样一种元件(例如模拟开关)，即该元件的断开电阻小于校正晶体管Q1的栅极与源极之间的电阻值的。结果，还是在开关SW1断开的感测周期期间，由于很小的电流经由开关SW1的断开电阻流动，因此这样允许抑制由于漏电流而引起的栅极电压的下降，并且抑制输出电压V10的波动。
如上所述，在本实施例的烟传感器A中，在传感器电流I10包括由于将强环境光入射到光电二极管PD上而产生的很大的低频成分时，也能够抑制低频成分对输出电压V10的影响。因此，可以简化迷宫21，并且例如能够将该烟传感器A制得更薄，如图5所示。图5的烟传感器A，在外壳20的前面(in front of)具有感测空间(当将外壳20附于(affix to)天花板时在该外壳20以下)，并且在光电二极管PD接收来自LED6、被流入感测空间中的烟漫射和反射的光时检测烟。
(实施例2)
本实施例中的烟传感器A与实施例1中的烟传感器A不同之处为现在设置了多个校正晶体管Q1，如图6所示。
具体而言，在本实施例中，多个校正晶体管Q1在连接端Tin与地(预定电位点)之间并联，以使得第一反馈电路5的输出连接到每个校正晶体管Q1的栅极。选择开关SW11、SW12...分别插入到各连接点(每个连接点均为连接端Tin与每个校正晶体管Q1的漏极之间的连接点)，以使得开关控制电路11控制选择开关SW11、SW12...的接通与断开。
开关控制电路11以这种方式来配置，以监视(monitor)施加到校正晶体管Q1的栅极的第一反馈电路5的输出。开关控制电路11以第一反馈电路5的输出越大则接通的选择开关SW11、SW12...越多的方式来根据第一反馈电路5的输出的大小来控制选择开关SW11、SW12...的接通与断开。因此，由于从传感器电流I10提取的校正电流I21变大了，所以在连接端Tin与地之间并联的校正晶体管Q1的数量，以及用于电流提取(current extraction)的校正晶体管Q1的数量都增加了。
为了增加能够被校正晶体管Q1(校正晶体管Q1从传感器电流I10提取校正电流I21)处理(coped with)的电流值，必须增加沟道宽度(W)与沟道长度(L)之比(W/L)。但是，即使所提取的电流量保持(stay)不变，上述比(W/L)的增加也使校正晶体管Q1承担了更多的热噪声。相反，本实施例是有利的，因为，在提取较大电流时，通过并联多个校正晶体管Q1，能够在保持热噪声与上述比(W/L)很小的同时处理较大的电流。
其它特征和功能与实施例1相同。
(实施例3)
本实施例中的烟传感器A与实施例1中的烟传感器A不同之处为现在设置了低通滤波器10’，如图7所示，其取代(instead of)采样保持电路10作为切换第一反馈电路5的截止频率fc1的频率切换装置。
低通滤波器10’包括：电阻器R7、电容器C5和常闭合的第三开关SW3。电阻器R7插入在第一积分电路9的输出与校正晶体管Q1的栅极之间。电容器C5连接在校正晶体管Q1的栅极与地之间。第三开关SW3与电阻器R7并联。低通滤波器10’允许通过(let through)不大于预定截止频率的低频成分，该预定频率由电阻器R7和电容器C5确定。
在上述配置中，当第三开关SW3处于通态时，将第一积分电路9的输出直接施加到校正晶体管Q1。相反，当第三开关SW3处于断态时(off state)，经由低通滤波器10’将第一积分电路9的输出施加到校正晶体管Q1。因此，通过该第三开关SW3的断开，降低了第一反馈电路5的截止频率fc1。
在本实施例中，根据烟传感器A的LED6输出脉冲光(感测周期)的周期来设置断开低通滤波器10’的开关SW3的时间。即，在感测周期断开开关SW3，以这种方式阻止在感测周期期间将检测信号提取到校正晶体管Q1。
其它特征和功能与实施例1相同。
(实施例4)
本实施例中的烟传感器A与实施例1中的烟传感器A不同之处为现在设置了第二电阻器R8与第四开关SW4的串联电路，取代(instead of)采样保持电路10，作为频率切换装置，如图8所示。
电阻器R8与常闭合的第四开关SW4的串联电路与第一积分电路9的第一电阻器R6并联。结果，当第四开关SW3处于通态时，第一反馈电路5的截止频率fc1通过由电阻器R6、电阻器R8和电容器C3依次确定的时间常数来确定。相反，当第四开关SW4处于断态时，第一反馈电路5的截止频率fc1通过由电阻器R6和电容器C3依次确定的时间常数来确定。因此，通过该第四开关SW4的断开，降低了第一反馈电路5的截止频率fc1。
在本实施例中，根据烟传感器A的LED6输出脉冲光(感测周期)的周期来设置断开第一积分电路9的第四开关SW4的时间。即，在感测周期断开开关SW4，以这种方式阻止在感测周期期间将检测信号提取到校正晶体管Q1。
其它特征和功能与实施例1相同。
(实施例5)
本实施例中的烟传感器A与实施例1中的烟传感器A不同之处为现在用一个运算放大器OP2兼做第二反馈电路4与第一反馈电路5，如图9所示。
具体而言，在本实施例中，运算放大器OP2的第二反馈电路4兼做第一反馈电路5。烟传感器A包括用于在操作第二反馈电路4的操作模式与操作第一反馈电路5的操作模式之间进行切换的多个开关(模式切换装置)SW5至SW10。在更详细的说明中，开关SW5插入在校正电阻器R1与运算放大器OP2的输出之间。开关SW6插入在输出端Tout与电阻器R3之间。开关SW7插入在输出端Tout与反相放大器电路7的输入(电阻器R4)之间。开关SW8插入在电阻器R3与反相放大器电路7的输出之间。包括电阻器R6’与开关SW9的串联电路与连接到运算放大器OP2的反相输入端的电阻器R3并联。电容器C3连接在运算放大器OP2的输出端与反相输入端之间。包括电容器C2’和开关SW10的串联电路与电容器C3并联。
如图10所示，通过与第一开关SW1同时地接通开关SW6、SW9来操作第一反馈电路5。此时，断开其它开关SW5、SW7、SW8、SW10。在这种情形下，经由电阻器R3与电阻器R6’的并联电路，将输出端Tout连接到运算放大器OP2的反相输入端，并且将运算放大器OP2的输出端连接到校正晶体管Q1的栅极。此外，电容器C3连接在运算放大器OP2的输出端与反相输入端之间。
通过同时接通SW5、SW7、SW8、SW10来操作第二反馈电路4，如图10所示。此时，断开其它开关SW1、SW6、SW9。在这种情形下，经由反相放大器电路7与电阻器R3将输出端Tout连接到运算放大器OP2的反相输入端，并且将运算放大器OP2的输出端连接到校正电阻器R1。此外，电容器C3与电容器C2’的并联电路连接在运算放大器OP2的输出端与反相输入端之间。
因而，尽管反相放大器电路OP2构成了处于两种状态的积分电路，但是在每种状态中，该反相放大器电路OP2的截止频率是不同的。具体而言，在开关SW1、SW6、SW9处于通态的情况下，通过电容器C3和包括有电阻器R3与电阻器R6’的并联电路，将截止频率设置为第一截止频率fc1。相反，在开关SW5、SW7、SW8、SW10处于通态的情况下，通过电阻器R3和包括有电容器C3与电容器C2’的并联电路，将截止频率设置为第二截止频率fc2。
在本实施例的上述配置中，第二反馈电路4与第一反馈电路5二者中都使用运算放大器OP2。结果，与在反馈电路4、5中分别设置单独的(separate)运算放大器的情形相比，这样会允许减小尺寸和电力消耗。
其它特征和功能与实施例1相同。
当光电二极管PD接收光时，上述实施例已经对假设传感器电流I10从该光电二极管PD流到连接端Tin的配置进行了说明。但是，实施例不限于此种配置，当光电二极管PD接收光时，其也可以是这样一种配置：传感器电流I10的流向(orientation)相对于连接端Tin颠倒，以使得传感器电流I10从连接端Tin流向光电二极管PD。在这种情形下，电流-电压转换电路2作为向光电二极管PD供应传感器电流I10的电流源。
具体而言，在这种情形下，电流-电压转换电路2具有如图11所示的电路配置。这里，校正晶体管Q1包括连接在连接端Tin与预定电位点Vcc之间的P沟道MOSFET，并且以与第一反馈电路5的输出相应的校正电流I21从预定电位点Vcc流向连接端Tin的方式来配置。结果，校正电阻器R1和校正晶体管Q1不是用于从光电二极管PD提取校正电流I21、I22，而是用于向光电二极管PD供应校正电流I21、I22。
在具有图11配置的烟传感器A中，在除了感测周期以外的其它周期中，通过校正晶体管Q1反馈作为校正电流I21的传感器电流I10的、不大于第一截止频率fc1的低频成分。因此，除了转换部3的输入电流I20之外，校正电流I21也流入光电二极管PD。在感测周期中，通过校正电阻器R1，反馈作为校正电流I22的传感器电流I10的、不大于第二截止频率fc2的低频成分。因此，除了转换部3的输入电流I20之外，校正电流I22也流入光电二极管PD。
同样，在图11的配置中，因而，低频校正装置使校正电流I21、I22流动，并且使用校正电流I21、I22和输入电流I20的组合电流作为传感器电流I10，由此，通过校正电流I21、I22能够减少输入电流I20。
在图11的实例中，用作校正晶体管Q1的P沟道MOSFET的空穴迁移率(hole mobility)低于N沟道MOSFET。因此，该校正晶体管Q1产生的噪声成分小于在N沟道MOSFET用作校正晶体管Q1的情形下产生的成分。特别地，众所周知，在P沟道MOSFET中，能够将闪烁噪声降至N沟道MOSFET的闪烁噪声的大约1/3，其中闪烁噪声是通过在Si/SiO2界面(interface)的悬挂键(dangling bond)中捕获与释放电子而引起的。因此，利用P沟道MOSFET作为校正晶体管Q1在增强SN比方面是有效的。
在上述实施例中，将光电二极管PD例示为受光部。但是，实施例不限于这一种实例。例如，能够在受光部中使用CdS或诸如热敏电阻(thermistor)等元件。即，本发明的烟传感器A可以使用这样一种受光部，即不但包括自身生成光电动势(photoelectromotive force)的元件(诸如光电二极管PD)，而且还包括自身不生成光电动势的无源元件(CdS或诸如热敏电阻)的受光部。
(实施例6)
本实施例的烟传感器A在外壳20中具有感测空间。此外，烟传感器A还具有发光部、受光部和电路模块30。发光部向感测空间间歇地输出脉冲光。受光部布置在来自发光部的直射光无法入射的位置处，并且将所接收的光转换成电流。基于来自受光部的输入电流，电路模块30以检测感测空间中的烟的方式来配置。当烟流入烟传感器A中的感测空间中时，通过感测空间中的烟来漫射和反射来自发光部的光，其结果增加了在受光部所接收的来自发光部的光量，并且增加了该受光部输出的电流量。在这里例示的烟传感器A中，使用电池作为电源。为了约束平均电力消耗且延长电池寿命，间歇地进行驱动。
本实施例的电路模块30包括传感器输出处理部31和运算处理部32，如图21所示。传感器输出处理部31将从受光部输入的传感器电流I10转换成输出电压V30，并且输出该输出电压V30，其中，输出电压V30的电压值根据传感器电流I10的波动而进行波动。在传感器输出处理部2之后设置的运算处理部32，基于输出电压V30来确定感测空间中有没有烟。传感器电流I10是流经作为受光部的光电二极管PD且大小与该光电二极管PD的受光强度相应的电流源供应的电流。
传感器输出处理部31包括电流-电压转换电路33，其将从连接端Tin输入的输入电流I20转换成输出电压，并且输出该输出电压，如图12所示。传感器输出处理部31还包括：高通滤波器34，连接到电流-电压转换电路33的输出；以及电压放大电路35，使经过高通滤波器34的输出电压放大。
电流-电压转换电路33包括运算放大器OP31。转换电阻器R31连接在运算放大器OP31的输出端与反相输入端之间。电流-电压转换电路33以将基准电压Vs1施加到运算放大器OP31的同相输入端的方式来配置。运算放大器OP31的反相输入端作为电流-电压转换电路33输入端。作为受光部的光电二极管PD连接到上述连接端Tin。经由连接端Tin，通过输入端(反相输入端)将来自光电二极管PD的传感器电流I10输入到电流-电压转换电路33。
本实施例的电流-电压转换电路33具有与转换电阻器R31并联的电阻器C31，并且也作为低通滤波器。电流-电压转换电路33中的转换电阻器R31与电阻器C31的电路常数使频率不大于预定截止频率fc0的输入电流I20通过的方式来设置。利用电容器C31的常数c31与转换电阻器R31的电阻值r31，截止频率fc0由fc0＝1/(2π×r31×c31)来表示，并且以至少允许检测信号通过的方式来设置。这里，检测信号指的是基于光电二极管PD从作为发光部的LED6(图11)接收光而生成的脉冲传感器电流I10。
电流-电压转换电路33还作为具有上述配置的积分电路。因此，一旦输入电流I20波动，电流-电压转换电路33的电压值就会以输出电压随预定时间延迟而波动的方式从输入电流I20变化的时间点开始随着时间的推移发生变化。
高通滤波器34包括电容器C32与电阻器R32的串联电路。该串联电路连接到运算放大器OP31的输出端。基准电压Vs2施加到位于运算放大器OP31相对侧(opposite side)的串联电路的一个端点(电阻器R32的一个端点)。该高通滤波器34的输出从电容器C32与电阻器R32的连接点输出。利用转换电阻器R32的电阻值r32与电容器C32的常数c32，高通滤波器34的截止频率fc31由fc31＝1/(2π×r32×c32)来表示。截止频率fc31以至少允许通过在光电二极管PD接收来自LED6的光时生成的脉冲输出电压的方式来设置。
电压放大电路35包括运算放大器OP32，并且通过将运算放大器OP32的同相输入端连接到高通滤波器34的输出端点(电容器C32与电阻器R32之间的连接点)来配置。此外，电压放大电路35经由电阻器R33将基准电压Vs2施加到运算放大器OP32的反相输入端，并且通过在反相输入端与输出端之间连接包括电阻器R34与电容器C33的并联电路来配置。电压放大电路35所放大的电压作为输出电压V30，输出到随后的运算处理部32。
凭借上述配置，在来自于光电二极管PD的传感器电流I10处于零状态的情况下，将输出电压V30的瞬时值用作工作点，根据传感器电流I10的波动，传感器输出处理部31使得输出电压V30相对于工作点波动。这里，输出电压V30的瞬时值根据输入电流I20的量而瞬间波动。
操作处理部32包括采样保持电路(S/H电路)36、AD转换器37和确定电路38。采用保持电路(S/H电路)36保持由传感器输出处理部31输入的输出电压V30的瞬时值。AD转换器37作为检测装置，将由传感器输出处理部31输入的输出电压V30转换成数字值。确定电路38作为确定装置，基于AD转换器37的输出(数字值)来确定感测空间中有没有烟。
AD转换器37采样并且量化输出电压V30，从而在采样时间(samplingtiming)检测数字值形式的输出电压V30的瞬时值。对LED6发出的每次光都进行两次采样。这样允许去除由于光电二极管PD接收来自LED6的光而引起的输出电压V30的波动成分。
具体而言，在AD转换器37中，在第一采样时间(设置为紧邻在LED6发射之后)进行第一次采样，并且将在时间上位于该点的输出电压V30的瞬时值量化为第一测量值。在第二采样时间(在第一采样时间之后设置为预定时间)采样保持电路8保持输出电压V30的瞬时值，并且在这种状态下，AD转换器37进行第二次采样。结果，AD转换器37将在第二次采样时间的时间点处的输出电压V30的瞬时值量化为第二测量值。
基于光电二极管PD接收的来自LED6的脉冲光，输出电压V30的瞬时值随着预定时间延迟而改变。因此，以在第一测量值与第二测量值之间反映至少瞬时值变化的方式将第一采样时间和第二采样时间设置为对于输入电流I20的输出电压V30的瞬态响应(transient response)周期。
如图13(a)所示，在使LED6以脉冲形式发光的情形下，当烟流入感测空间的量大于预定量时，输出电压V30从第一采样时间到第二采样时间呈现出较大的波动，如图13(b)所示。结果，在通过AD转换器37获得的第一测量值AD1和第二测量值AD2之间产生了较大的差异。相反，如果烟流入感测空间的量不大于预定量时，输出电压V30从第一采样时间到第二采样时间不会呈现出任何大的波动，如图13(c)所示。因此，通过AD转换器37获得的第一测量值AD1和第二测量值AD2之间的差异就不会像13(b)那么大。
确定电路38包括存储部(未示出)，其存储通过AD转换器37获得的第一测量值和第二测量值。此外，确定电路38还包括操作部(未示出)，其获得在存储部中存储的第一测量值与第二测量值之差，并且通过将该差值与预定的阈值(下文为第一确定标准)比较，来确定感测空间中有没有烟。当操作部中的第一测量值与第二测量值AD1、AD2之差等于或大于火灾确定标准时，如上述图13(b)所示，则确定有烟(烟浓度达到能够被认为是火灾的程度)。相反，当第一测量值与第二测量值AD1、AD2之差小于火灾确定标准时，如上述图13(c)所示，则确定无烟(烟浓度没有达到能够被认为是火灾的程度)。
一旦火灾发生(即一旦确定有烟)，就利用适当的方法，将确定电路38的确定结果转送到(forward)警报发出电路15(参见图30)，并且发出(issue)警告(warn)。烟传感器A还可以以将上述确定结果发送(send)到外部设备(诸如家用信息板等)的方式来配置。
在上述配置中，是基于第一采样时间处的输出电压V30的瞬时值与第二采样时间处的输出电压V30的瞬时值之差来确定有没有烟。因此，即使输出电压V30的工作点由于环境光的影响(诸如射到感测空间中的来自荧光灯或白炽灯的环境光)而波动，也不会出现警报失败和错误警报，这是有利的。因而，在本实施例中，根据LED6的脉冲发射，基于输出电压V30的变化量来确定有没有烟。结果，能够避免警报失败以及错误警报，在警报失败中，尽管光电二极管PD从LED6中接收了光，但是确定没有发生火灾；在错误警报中，尽管光电二极管PD没有从LED6中接收光，但是确定发生了火灾。
例如，在来自荧光灯的光射到感测空间中的情形下，由于来自荧光灯的光闪烁的影响，如图14所示，输出电压V30在120Hz的频率处正弦波动，其中来自荧光灯是利用Cu-Fe镇流器由商用电源(60Hz AC电源)点亮的。输出电压V30的波动周期为8.33ms。因此，假设对于输出电压V30而言，峰与峰之间的振幅为“2”，则在120us的时间间隔(interval)中，由于荧光灯的影响而能够生成的输出电压V30的最大波动量计算(work out)如下。即，由于360°×(120μs/8.3ms)＝5.184°，并且sin(5.184°)＝0.09035，所以最大波动量为“0.09035”。该值(0.09035)是原始振幅(2)的大约4.5％(0.09035＝0.045175)。因此，通过将第一采样时间与第二采样时间设置成120μs的时间间隔，能够将由于荧光灯的影响而引起的输出电压V30的波动量衰减到大约4.5％(-26.9dB)。
结果，由于光电二极管PD所接收的环境光的增量，即使输出电压V30的工作点因(owing to)包含在输入电流I20中的较大低频成分而波动，警报失败和错误警报也不太可能发生。结果，能够大大地简化迷宫的结构或可以省略迷宫本身，这样允许减少烟传感器A的成本。
在本实施例中，设想(is envisaged to)间歇地驱动电路模块30。因此，在启动传感器输出处理部31之后，输出电压V30立即呈现出较大的波动，如图15所示。这里，如上所述，通过根据LED6的脉冲发射而基于输出电压V30的变化量来确定有没有烟，能够避免在启动传感器输出处理部31之后，由于输出电压V30的波动的影响而立即引起的警报失败与错误警报的发生。
如图16所示，由于环境光的影响，当包含在输入电流I20中的低频成分等于或大于一定大小时，在某些情形下可使输出电压V30变饱和。特别地，如在本实施例中，由于在这种情形下运算放大器的电源电压很低并且该运算放大器的动态范围较窄，因此，如果将电池用作烟传感器的电源，则较容易使输出电压V30变饱和。如果增大输入电流I20，若在中途使输出电压V30变饱和，则输出电压V30无法进一步追踪(track)输入电流I20的波动。结果，即使光电二极管PD接收来自LED6的光而生成脉冲传感器电流I10(由图16(b)中的双点划线来表示非饱和情况中的输出电压V30)，也会有警报失败的可能性，因为输出电压V10的变化量没有达到火灾确定标准。
在本实施例中，因此，处于LED6发射之前的预备周期的输出电压V30的瞬时值被读作预备值AD0，如图16(b)所示，从而使得如果该预备值AD0没有落入预先(beforehand)建立的正常范围内，则确定装置的确定不执行。这一功能通过设置在运算处理部32中的预备确定装置(未示出)来实现。具体而言，在输出电压V30根据接收LED6的脉冲发射而进行波动之前，预备确定装置检测由于环境光而引起的输出电压V30基于工作点的变化量，作为预备值AD0。如果变化量超过正常范围，则该预备确定装置确定输出电压V30有饱和的可能性，并且防止确定电路38确定有没有烟。这样允许避免当输出电压V30由于环境光而变饱和时而发生的警报失败，并且也无法准确地检测源于LED6的脉冲发射的输出电压V30的波动量。
(实施例7)
在本实施例的烟传感器A中，传感器输出处理部31包括：第二反馈电路39和校正电阻器R35，以及第一反馈电路40和校正晶体管Q31，如图17所示。第二反馈电路39输出电流-电压转换电路33的输出电压的、与不大于预定第二截至频率fc2的低频成分的大小的相应的电压。校正电阻器R35插入到第二反馈电路39的输出与电流-电压转换电路33的连接端Tin之间。第一反馈电路40输出电流-电压转换电路33的输出电压的、与不大于预定第一截至频率fc1的低频成分的大小的相应的电压。配置校正晶体管Q31，以这种方式从传感器电流I10提取与第一反馈电路40的输出的大小相应的电流。
第二反馈电路39具有反相放大器电路41和第二积分电路42。反相放大器电路41使电流-电压转换电路33的输出电压反相并且放大电流-电压转换电路33的输出电压。第二积分电路42对被反相放大器电路41反相和放大的输出电压进行积分，并且输出与输出电压的积分值成分相对应的积分电压。
第二积分电路42包括运算放大器OP33，以使得运算放大器OP33的反相输入端经由电阻器R36连接到反相放大器电路41的输出；以及电容器C34，连接在运算放大器OP33的输出端与反相输入端之间。结果，第二积分电路42作为时间常数由电阻器R36和电容器C34确定的低通滤波器。第二积分电路42的时间常数以第二积分电路42具有至少阻挡与传感器电流I10(下文称为检测信号)相对应的输出电压的截止频率fc2的方式来设置，其中该传感器电流I10基于光电二极管PD接收来自LED6的光而生成。
为了使积分电路42的输出与电流-电压转换电路33的输出电压相位相同，设置反相放大器电路41。反相放大器电路41包括运算放大器OP34，以使得运算放大器OP34的反相输入端经由电阻器R37连接到电流-电压转换电路33的输出端，并且电阻器R38连接到运算放大器OP34的输出端与反相输入端之间。两个运算放大器OP33、OP34的同相输入端相对地为与基准电压Vs1相同的电位。
在电流-电压转换电路33的输入电流I20包括检测信号和低频成分的情形下，由第二积分电路42输出的积分电压是与低频成分相对应的电压。在这种情形下，在这种情形下，首先在电流-电压转换电路33中使输入电流I20相位颠倒，并且在每个反相放大器电路41和积分电路42中使其再次颠倒。结果，与输入电流I20的相位相反的积分电压出现在积分电路42的输出中。这里，电流-电压转换电路33的连接端Tin与基准电压Vs1相对地位于同一电位。因此，在校正电阻器R35两端点之间产生了电位差(从基准电压Vs中减去积分电压)。结果，通过使得大小与积分电压相对应的校正电流I22流经校正电阻器R35，能够从传感器电流I10提取校正电流I22。即，在传感器电流I10中包含低频成分的情形下，将已经减去低频成分的电流输入到电流-电压转换电路33，作为输入电流I20，其结果是从输出电压V10去除(remove)了低频成分。
在本实施例的电路模块30中，第一反馈电路40包括第一积分电路43和采样保持电路44。第一积分电路43对电流-电压转换电路33的输出电压进行积分，且采样保持电路44采样并且保持第一积分电路43的输出。
第一积分电路43包括运算放大器OP35，使得该运算放大器OP35的反相输入端经由电阻器R39连接到电流-电压转换电路33的输出端Tout，并且电阻器C35连接在运算放大器OP35的输出端与反相输入端之间。第一积分电路43作为该低通滤波器的时间常数由电阻器R39和电容器C35确定的低通滤波器。时间常数以第一积分电路43的第一截止频率fc1高于第二积分电路42的第二截止频率fc2的方式来设置(即fc2＜fc1)。基准电压Vs施加到运算放大器OP4的同相输入端。运算放大器OP35的同相输入端相对地为与基准电压Vs1相同的电位。
校正晶体管Q31插入到连接端Tin与地(预定电位点)之间。这里，校正晶体管Q31配置为N沟道MOSFET，以与第一积分电路43的输出相应的校正电流I21从连接端Tin流向低的方式。校正晶体管Q31的漏极连接到连接端Tin，源极接地，且栅极经由采样保持电路44连接到第一积分电路43的输出(运算放大器OP35的输出端)。
采样保持电路44具有电容器C36和常闭合的第一开关SW31。第一开关SW31插入到第一积分电路43的输出与校正晶体管Q31的栅极之间。电容器C36连接到校正晶体管Q31的栅极与地之间。采样保持电路44在预定时间断开第一开关SW31，由此，对于上述预定时间，持续第一积分电路9的输出，作为电容器C36的输出电压。
由于上述配置，通过第一积分电路43对电流-电压转换电路33的输出电压的积分，输出电压的、不大于第一截止频率fc1的低频成分出现在第一积分电路43的输出中。在这种情形下，首先在电流-电压转换电路33中使输入电流I20相位颠倒，并且在第一积分电路43中使其再次颠倒。结果，在第一积分电路43的输出中出现了与输入电流I20的相位相同的低频成分。第一积分电路43的输出经由采样保持电路44被施加到校正晶体管Q31的栅极。结果，在采样保持电路44的开关SW31处于通态的情况下，与第一积分电路43的输出的大小相应的电流在校正晶体管Q31的漏极与源极之间进行流动。因此，能够将不大于第一截止频率fc1且包含在传感器电流I10中的低频成分提取到校正晶体管Q1，并且总体上在传感器输出处理部31中能够减少低频成分的增益。
当采样保持电路44的开关SW31断开时，积分电路43的输出与校正晶体管Q31的栅极隔开。但是，作为电容器C36的两端电压的第一积分电路43的输出持续不变。结果，能够使在即将断开开关SW31之前与第一积分电路43的输出的大小相应的校正电流I21继续在校正晶体管Q31的漏极与源极之间进行流动。换言之，当采样保持电路44操作时，通过断开采样保持电路44的开关SW31，能够使在校正晶体管Q31中流动的校正电流I21的频率的上限值(第一截止频率fc1)下降了。通过在校正晶体管Q31旁边提取DC成分，能够将其从输出电压V10去除。
在本实施例中，根据烟传感器A的LED6输出脉冲光的周期(即检测有没有烟在感测空间中流动的周期(下文感测周期)来设置采样保持电路44的开关SW31断开的时间。因而，在本实施例的烟传感器A中，在上述感测周期期间，光电二极管从LED6接收光时生成的检测信号被转换成电压并且被输出，作为输出电压V30。因此，开关SW31在感测周期断开，以这种方式阻止在感测周期期间将检测信号提取到校正晶体管Q31。
在更详细的说明中，第一积分电路43的第一截止频率fc1被设置为比第二积分电路42的第二截止频率fc2更接近于检测信号的频率。结果，在开关SW31处于通态的情况下，能够将检测信号提取到校正晶体管Q31，并且总体上能够减小传感器输出处理部31中的检测信号的增益。因此，在本实施例中，通过在感测周期中断开开关SW31来操作采样保持电路44，由此能够防止将检测信号提取到校正晶体管Q31，并且总体上在传感器输出处理部31中将检测信号的增益保持为高。
在断开开关SW31的感测周期中，第一反馈电路40的输出固定为即将断开开关SW31之前的值。因此，因此，能够连续地将包含在传感器电流I10中的无波动(fluctuation-free)DC成分提取到校正晶体管Q3。同时，即使该低频成分不大于第一截止频率fc1，也不会将具有波动且包含在传感器电流I10中低频成分提取到校正晶体管Q31。
但是，在感测周期中，作为第二反馈电路11的输出，通过将不大于第二截止频率fc2的低频成分去除，能够将其提取到校正电阻器R35。
在具有上述配置的电路模块30中，与仅由校正电阻器R35提取低频成分的情形相比，通过将校正晶体管Q31和校正电阻器R35用作用于提取感器电流I10的低频成分的装置，能够提取更大的电流成分。
在图17中，设置与电流-电压转换电路33的转换电阻器R31并连的第二开关SW32。开关SW32是常闭合的开关，其与第一开关SW31同时被断开且具有下述功能。
假想，如果仅设置第一开关SW31，则第一反馈电路40的第一截止频率fc1在接通第一开关SW31接通时会移至高频侧。结果，当第一开关SW31接通时，总体上由传感器输出处理部31的增益频率特性中的实线表示的低频侧的增益塌陷。结果，增益峰值出现在截止频率fc0与第一截止频率fc1之间，并且系统振荡变得更有可能了，即输出电压V30更有可能振荡。结果，这样会出现问题，因为，如果第一开关SW31在输出电压V30为低时断开，则会使输出电压V30的上升延迟。
相反，在本实施例中，第二开关SW32与转换电阻器R31并连。结果，在第一开关SW31接通期间，通过与第一开关SW31一起接通第二开关SW32，传感器输出处理部31的增益通过转换电阻器R31两端点之间的连接而塌陷。这允许消除上述增益峰值，并且因此允许抑制由于第一开关SW31的接通而引起的系统振荡。
在本实施例中，如图18(a)所示，将预定频率(这里为2kHZ)用作用于传感器输出处理部31中的增益特性的基准频率。通过在高于和低于基准频率的频率处使增益降低(depress)而使增益峰值出现在基准频率处。因而，在本实施例中，将增益给予至(imparted to)基准频率周围的较窄频率带。相反，在实施例6中，如图18(b)所示，以增益在较宽的频率带(这里为0.1Hz至8kHz)上(over)平坦(flat)的方式来设置传感器输出处理部31的增益频率特性。
具体而言，调整高通滤波器34的时间常数从而使该高通滤波器34作为微分电路。结果，在随后的高通滤波器34处对由在电流-电压转换电路33中设置的积分电路(电阻器R31和电容器C31)所积分的信号进行微分。简言之，作为积分电路的电流-电压转换电路33的低通滤波器功能与作为微分电路的高通滤波器34都用作在预定频率带(围绕基准频率的频率带)生成增益峰值的带通装置。
以将输出电压V30相对于输入电流I20的振幅最大化的方式，根据基于LED6的脉冲发射的脉冲宽度来决定上述基准频率。例如，在脉冲发射的脉冲宽度为90us的情形下，优选地，将基准频率设置为2kHZ。因而，通过将增益给予至根据输入电流I20的脉冲宽度而确定的围绕基准频率的窄频率带，能够增加输出电压V30相对于输入电流I20的振幅。
在实施例6的配置中，如图19(a)所示，当脉冲输入电流I20基于光电二极管PD从LED6接收的光而流动时，如图19(b)所示，输出电压V30从与输入电流I20的上升相呼应(in concert with)工作点开始下降。之后，输出电压V30关于与输入电流I20的下降相呼应的工作点开始上升。因而，输出电压仅仅振荡至工作点的一侧(这里为较小电压侧)。
相反，在本实施例中，如图20(a)所示，当脉冲输入电流I20基于光电二极管PD从LED6接收的光而流动时，如图20(b)所示，输出电压V30从与输入电流I20的上升相呼应(in concert with)的工作点开始下降。然后，输出电压V30在与输入电流I20的下降相呼应处开始上升。之后，输出电压V30在迟于工作点处达到峰值，并且然后开始关于该工作点下降。即，通过高通滤波器34对通过电流-电压转换电路33的积分电路积分的脉冲信号进行微分，其结果是输出电压V30在工作点的两侧振荡。因而，输出电压V30也在工作点的两侧振荡。
因此，与实施例6中的配置的情形相比，通过例如对输出电压V30的每个上下峰值进行采样，本实施例允许增加第一与第二测量值之差(ΔV)。SN比也因而增加，这是有利的。如实施例6所示，在输出电压仅仅在工作点一侧振荡的情形下，第一与第二测量值之差仅作为输出电压V30的两工作点之差。相反，如本实施例，在输出电压V30在工作点两侧振荡的情形下，第一与第二测量值之差的大小为从工作点至其中一个峰值大约两倍。结果，与SN比一样，从输出电压V30去除的信号成分增加了。
在具体配置中，如图18(a)所示，基于如下设置：转换电阻器R31＝5MΩ、电容器C31＝14pF、电阻器R32＝2MΩ、电容器C32＝50pF、电阻器R33＝39MΩ、电阻器R34＝740MΩ、电容器C33＝30pF、校正电阻器R35＝400MΩ、电阻器R36＝500MΩ、电容器C34＝200pF、电阻器R37＝500MΩ、电阻器R38＝40MΩ、电阻器R39＝250MΩ、电容器C35＝30pF和电容器C36＝60pF，基准频率为2kHz的增益峰值上升。
在本实施例的配置中，与实施例6中的情形一样，为了检测第二测量值，无需进行采样和保持。因此，在操作处理部32中不需要采样保持电路36，这是有利的。
但是，从增加第一与第二次测量值之差的观点出发，优选地，在输出电压V30的峰值(下限值与上限值)附近分别设置第一采样时间和第二采样时间。但是，峰值的增益取决于传感器输出处理部31的增益频率特性。因此，在某些情形下，当改变了取决于例如传感器输出处理部31的组成部件的温度特性的传感器输出处理部31的增益频率特性时，输出电压V30的峰值也会变化。输出电压V30的峰值的变化明显承担了第一与第二次测量值之差的大小的变化。因此，在本实施例中，沿时间轴方向将第一采样时间和第二采样时间设置在输出电压V30的峰值之前。结果，能够将由于传感器输出处理部31的增益频率特性的改变而引起第一与第二次测量值之差的改变保持为尽量小。
具体而言，如图21所示，在传感器输出处理部31的增益频率特性处于稳定状态时，将第一采样时间和第二采样时间设置在输出电压V30的峰值之前。结果，可以将由于传感器输出处理部31的增益改变而引起的测量值的改变保持为小于将第一采样时间和第二采样时间设置在处于稳定状态中的输出电压V30的峰值的情形。以各个测量值位于规定目标精度范围内的方式来决定第一采样时间和第二采样时间从处于稳定状态中的输出电压V30的峰值的移动程度。在附图的实例中，将LED6的脉冲发射的脉冲宽度设置为90μs，并且从发射开始将第一采样时间和第二采样时间分别设置为80μs和200μs。
如图22(a)所示(在附图中，稳定状态表示为“typ”，最大值表示为“max”，最小值表示为“min”)，由于例如LED驱动电路18的温度特性(参见图30)，在给定范围内可以有时改变输入电流I20的脉冲宽度。响应于输入电流I20的脉冲宽度的变化，沿时间轴方向的输出电压V3的峰值位置也改变，如图22(b)的双点划线所表示的。因此，即使固定地设置将采样时间，第一与第二测量值也会呈现出变化。因而，在本实施例中，将定义输入电流I20的脉冲宽度的LED驱动电路18中的同一时钟共享为(shared as)用于决定采样时间的时钟。
结果，在输入电流I20的脉冲宽度由于例如LED驱动电路18的温度特性而发生变化之后，根据脉冲宽度来决定采样时间。结果，可以抑制由于输入电流I20的脉冲宽度的变化而产生的第一与第二测量值的变化。
当光电二极管PD接收光时，上述实施例已经对假设传感器电流I10从该光电二极管PD流到连接端Tin的配置进行了说明。但是，实施例不限于此种配置，当光电二极管PD接收光时，其也可以是这样一种配置：传感器电流I10的流向相对于连接端Tin颠倒，以使得传感器电流I10从连接端Tin流向光电二极管PD。在这种情形下，传感器输出处理部31作为向光电二极管PD供应传感器电流I10的电流源。具体而言，在这种情形下，电流-电压转换电路2以如下方式配置：校正晶体管Q31包括在连接端Tin与预定电位点Vcc之间连接的P沟道MOSFET，并且与第一积分电路43的输出相应的电流从预定电位点Vcc流向连接端Tin。结果，校正电阻器R5和校正晶体管Q1不是用于从光电二极管PD提取校正电流I21、I22，而是用作将校正电流I21、I22供应到光电二极管PD。
其它特征和功能与实施例6相同。
(实施例8)
本实施例的烟传感器A在外壳20中具有感测空间。此外，烟传感器A还具有：LED(发光部)6、光电二极管(受光部)PD和电路模块50。LED6向感测空间间歇地输出脉冲光。光电二极管PD布置在不入射来自发光部的直射光的位置处，并且将所接收的光转换成电流。基于来自光电二极管PD的输入电流，电路模块50以检测感测空间中的烟的方式来配置。当烟流入烟传感器A的感测空间中时，通过感测空间中的烟来漫射和反射来自LED6的光，其结果增加了光电二极管PD所接收的来自LED6的光，并且增加了由该光电二极管PD输出的电流量。在这里例示的烟传感器A中，电池用作电源。为了约束平均电力消耗并且延长电池寿命，间歇地进行驱动。
如图23所示，电路模块50包括检测处理部51和确定处理部52。基于通过光电二极管PD输入的输入电流，检测处理部51获得与感测空间中的烟浓度相对应的检测值。确定处理部52设置在检测处理部2之后，并且基于检测值来确定有没有烟。
如图23所示，检测处理部51包括电流-电压转换电路(I/V转换电路)53，该电流-电压转换电路53将通过输入端输入的输入电流转换成输出电压(其电压值根据输入电流的波动而进行波动)，并且该电流-电压转换电路53输出输出电压。此外，检测处理部51还包括：电压放大电路54，与电流-电压转换电路53的输出端相连并且放大输出电压；以及AD转换器55，将电压放大电路54的输出(下文称为输出电压)转换成数字值。AD转换器55采样并且量化输出电压，从而提取数字值形式的输出电压的波动成分(检测值)，其中该波动成分通过光电二极管PD接收来自LED6的光而产生。在来自于光电二极管PD的输入端电流处于零状态的情况下，上述配置中的检测处理部51将输出电压的瞬时值用作工作点，并且基于该工作点将与输入电流的波动相应的输出电压的变化量输出到随后的确定处理部52作为检测值。
确定处理部52具有存储装置56，用于存储如下确定标准。确定处理部52还具有确定电路57，作为基于AD转换器55的输出(检测值)来检测感测间中有没有烟的确定装置。确定电路57通过将检测值与存储装置56中的预定确定标准相比较，来确定感测室中有没有烟。
如图24所示，存储在存储装置56中的确定标准包括预先建立的基准标准(与感测空间中无烟的状态的检测值相对应)，以及设置为高于基准标准的火灾确定标准，作为火灾判据。确定标准包括状态确定标准，设置为低于火灾确定标准且用作除了火灾以外的预定操作状态的判据。确定电路57通过比较检测值与每个确定标准之间的大小关系来同时确定操作状态和有没有火灾二者。
在本实施例中，状态确定标准包括设置为高于基准标准的污染确定标准，并且该污染确定标准是用于确定感测空间中有没有污染的判据，作为工作状态。具体而言，确定电路57通过将检测值与每个确定标准进行比较，确定该确定值所落入的区域，如图25(S1)所示。当检测值落入等于或大于火灾确定标准的区域B(S3：是)时(参见图24)，确定电路57确定感测空间中有烟(烟浓度达到能够被认为是火灾的程度)。当检测值落入等于或大于污染确定标准但是小于火灾确定标准的区域C(S4：是)时(参见图24)，确定电路57确定感测空间中有污染。
在本实施例中，状态确定标准还包括故障确定标准，设置为低于基准标准且用于确定烟传感器A的故障的判据，作为操作状态。当检测值落入等于或大于故障确定标准但是小于污染确定标准的区域A(S2：是)时(参见图24)，确定电路57确定状态正常。当检测值落入小于故障确定标准的区域D(S4：否)时(参见图24)，确定电路57确定发生了故障。结果，当检测值由于例如光学系统中的异常而位于正常范围以外时，能够确定已经发生了故障。
只基于确定电路57的确定不会发出警报等。反之，在检测值落入区域A至D的情况下，确定电路57对区域A至D操作各种计数器，以使得在计数值达到规定值的时间点发出警报等。
在具体说明中，只要确定电路57确定检测值落入区域B，确定电路57就操作用于火灾确定的计数器(S5)。当计数值达到规定值(S6：是)时，确定电路57确认有烟的确定，并且开始火灾警报发出(S7)。如果检测值落入区域D，只要确定电路57确定检测值落入区域D，确定电路57就操作用于故障确定的计数器(S8)。如果计数值达到规定值(S9：是)时，确定电路57确认有故障的确定，并且开始故障警报发出(S7)。
如果检测值落入区域C，只要确定电路57确定检测值落入区域C，确定电路57就操作用于污染确定的计数器(S11)。当计数值达到规定值(S12：是)时，确定电路57判定有污染的确定，并且存储装置56中的火灾确定标准被校正到更高的标准(S13)。在烟传感器A中，来自LED6的光不仅通过流入感测空间的烟来漫射和反射，而且还通过沉积在感测空间的内周表面的污染(诸如灰尘等)来漫射和反射，并且通过光电二极管PD接收来自LED6的光。在这些情形下检测值也变大了，因此，当确定感测空间中附着污染时，通过提高火灾确定标准来校正，以这种方式阻止由于因污染而增加的检测值而引起的错误警报。这里，根据检测值相对于污染确定标准的超过量来决定火灾确定标准的校正量(提高量)(检测值与污染确定标准之差)。
在预定周期(例如，8秒周期)内通过确定电路57来进行检测值与每个确定标准之间的比较(S1)。但是，由于污染不会很快地附着在感测空间中，因此，每个校正周期(例如1小时)建立之前都预先进行一次检测值是否落入区域C的确定。在除了校正周期以外的时间，即使确定该检测值落入区域C，也不操作用于污染确定的计数器，并且将状态确定为正常。此外，如果检测值在校正周期期间落入区域C以外，通过向下计数减小用于污染确定的计数器中的计数值。确定电路57在每个校正周期都检查有没有污染(即检测值是否落入区域C)。如果确定电路57在频率等于或大于规定值(例如10次中有8次)的情况下确定有污染(即检测值落入区域C)，则将存储装置56中的火灾确定标准校正到较高的标准。
当在本实施例中确定电路57确定有烟时，通过使得由确定电路57(下文称为确定周期)来比较的每个确定标准和检测值的周期比稳定状态中的确定周期短，从而使得由于烟流入感测空间至火灾警报发出而逝去(elapse)的时间缩短。即，当检测值落入区域B时，一旦用于火灾确定的计数器的开始操作，就将确定周期修改成更短的周期(例如从8秒周期变成4秒周期)。
在具体实例中，可以使用能够从0计到(count)5的计数器作为用于火灾确定的计数器，使得当检测值落入区域B时，确定周期变短，由此计数值从“0”变为“1”。在这种情形下，当确定值在下一个确定期间落入区域B时，开始火灾警报发出，由此计数值从“1”变为“2”，并且当确定值在下一个确定中落入区域B时，由此计数值从“2”变为“3”。之后，在检测值落入区域B期间的时间段，维持计数值为“3”，而如果检测值落入区域B以外，则在每次确定将计数值依序(sequentially)变为“4”、“5”和“0”。在计数值是“4”或“5”时，连续火灾警报发出。当计数值归“0”时，终止火灾警报发出并且将确定周期恢复到原始确定周期(例如从4秒周期修改为8秒周期)。
确定电路57也作为标准计算装置，该标准计算装置利用基准标准和火灾确定标准(污染确定标准和故障确定标准)中的至少一个来计算状态确定标准，并且将所计算的状态确定标准存储到存储装置56中。具体而言，作为确定标准，例如在出厂之前仅预先确定基准标准和火灾确定标准，并且通过确定电路57自动计算状态确定标准(污染确定标准和故障确定标准)。
这里，假设将污染确定标准定义为(ADF-AD0)/4+AD0，其中AD0是基准标准，ADF是火灾确定标准；并且假设将故障确定标准定义为(AD0)/2。按照这种方式，无需分别设置火灾确定标准和故障确定标准，并且因而可减少设置确定标准的负担，这是有利的。如上所述，在利用火灾确定标准计算污染确定标准的情形下，基于对有污染的确定的确认，污染确定标准也随着火灾确定标准的校正一起被校正。这样当感测空间被污染时，就没有必要校正污染确定标准，这是有利的。即，当基于判定有火灾的确定来提高火灾确定标准时，自动校正基于火灾确定标准而计算的污染确定标准。此外，例如在根据烟传感器A的安装环境来修改污染确定标准和故障确定标准方面，能够较灵活地设置污染确定标准和故障确定标准。
污染确定标准和故障确定标准的定义不限于上述实例。通常，检测值的大小从例如电路构成成分的温度特性开始呈现出大约10％的改变。因此，优选地，故障确定标准不大于基准标准的80％，从而防止由于上述变化的影响而发生的故障确定。
确定电路57的确定结果被发送到警报发出电路(未示出)，并且基于火灾的发生(即基于有烟的确定)或者基于故障确定(即基于故障发生的确定)，通过适当方法通知该确定结果。烟传感器A也可以以将上述确定结果发送到外部设备诸如家用信息板(home information panel)等的方式来配置。
在上述配置中，通过比较检测值与存储在存储装置56中的多个确定标准，通过确定电路57，每次一个地(once each)进行确定感测空间中有没有烟的过程和确定操作状态的过程。结果，相对(vis-a-vis)分别执行用于火灾确定的过程和用于确定操作状态的过程(感测空间中有没有污染和有没有故障)的传统情形，可以缩短处理时间。此外，在确定电路57中，如果基于对每个预定的校正周期检查有没有污染，确定频率等于或大于规定值时有污染，则将火灾确定标准校正到更高的标准。结果，与在每次有没有烟的确定时必须从检测值减去污染状态标准传统配置相比，能够降低校正频率，并且与校正有关的(associated to)计算过程的数量可以更少。结果，相对传统情形，在防止发生由于感测空间中的污染的错误警报的同时，能够减少确定感测空间中有没有烟所需的过程数。
传统的烟传感器包括对除了火灾确定以外的各种确定(故障确定、污染确定等等)分别使用个别电路的配置。相反，本实施例中的电路配置比这种传统配置简单。这样会导致具有更少的电力消耗的更小的烟传感器A，这是有利的。
如上所述，感测空间中污染的确定不限于在预先建立的每个校正周期进行。例如基于周期性视察(inspection)烟传感器A可以在适当的时间点确定污染，从而使得在频率等于或大于规定值的情况下，如果确定有污染，则将存储装置56中的火灾确定标准校正到更高的标准。
(实施例9)
在本实施例中，说明使用具有在如下实施例中说明的配置的电路模块烟传感器的结构。
如图26所示，本实施例的烟传感器连附到天花板等，并且包括：烟检测主体(body)62，其中，窗纱60，设置有多个气孔(air hole)，覆盖烟检测室61；电路板(board)63；以及光盘状(disc-like)主体64。投光(project)元件、受光元件和其它电子部件(未示出)放置在电路板63上。主体64容纳整个烟检测主体62和电路板63，因此主体64能够呈现出几乎规则的外观。在图26(b)中，从下向上(downside up)(即与将其连附到天花板表面的方向相反)描述烟传感器A。
主体64包括基底65和覆盖件66。在覆盖件66的外周部分，通过十字形(cirss-cross)条(bar)67，形成多个开口68。在主体64内，烟检测主体62与电路板63一体地装配(integrally)。烟检测主体62可以设置在电路板63的顶面(天花板表面一侧)或地面上。
下面参照图27说明烟检测室61的内部结构。在图27中，窗纱60描述为虚线，并且省略电路板63。
投光单元70布置在烟检测室61的外周。受光单元80布置在无法被来自投光单元70的光直接射到的外周位置上。在投光单元70中，作为发光部的投光元件(LED)71装于电路板63上的投射覆盖件72中。在受光单元80中，作为受光部的受光元件(光电二极管)81装于电路板63上的受光覆盖件82中。投射覆盖件72和受光覆盖件82与下面描述的一起迷宫壁90、光阻挡壁100等一体地形成在光学基底110上。
光发射覆盖件72具有向烟检测室61的内部打开的投射窗73。受光覆盖件82具有向烟检测室61的内部打开的受光窗73。出射到投射窗73的光的光轴与入射到投射窗73上的光的光轴两者与光学基底110的内部底面基本平行。
投光单元70配置为以来自投光元件71的光基本上经过投射窗73和烟检测室61的中心且到达位于相对侧上的迷宫壁91的方式将光投到由投射窗73和光阻挡壁100限定的投射区(由实线201、201围住的区域)。受光单元80配置为从由受光窗83和光阻挡壁100限定的受光区(由实线202、202围住的区域)接收光。
投射区和受光区在烟检测室61的中心基本上重叠，烟感测区域203形成在重叠部分中。即，烟检测室61配置为：当来自投光单元70的光照射到流入烟感测区域203的烟上时，受光单元80接收被烟散射(scattered)的光，并且将得到的光接收信号发送到电路模块，因而区别火灾的发生。
光阻挡壁100设置为保护受光单元80不受来自投光单元70的直射光照射，并且基本上形成在由投光单元70和受光单元80形成的短弧(short arc)204的区域的中心位置，以此方式从后者的外周向内突入烟检测室61。
多个迷宫壁90基本上形成为平板状，贯穿(across)烟检测室61的整个高度方向(垂直方向)从光学基底110的内部底面开始竖直设置。在位于每两个迷宫壁90之间的各个间隙中，在迷宫壁90的外周侧的端部(下文称为外端部；相对侧上的端部称为内端部)，该迷宫壁90形成烟流入开口120。
迷宫壁90还具有阻挡环境光的功能，从而防止由于射到烟检测室61中的环境光而引起的烟检测功能不稳定。通过连结短弧204与烟检测室61的中心的中心线L1，基于烟检测室61的内部划分，迷宫壁90被划分成在受光单元一侧的区域中的投光侧迷宫壁91和在投光单元一侧的区域中的受光侧迷宫壁92。在受光侧迷宫壁92防止环境光射到受光单元80的同时，投光侧迷宫壁91接收来自投光单元70的直射光。
投光侧迷宫壁91和受光侧迷宫壁92具有不面对(face)烟检测室61的中心的内端部910、920，但是穿过各个内端部910、920彼此面对。即，投光侧迷宫壁91的内端部910为逆时针方向，而受光侧迷宫壁92的内端部920为顺时针方向。结果，投光侧迷宫壁91和受光侧迷宫壁92在阻挡环境光的同时允许烟流入，其中环境光在迷宫壁91、92的外壁面913、923处经由烟流入开口120闯入。投光侧迷宫壁91形成为这样如下尺度(dimension)，即使得其内端部910无法闯入到受光区。
在这种结构中，投光侧迷宫壁91的内壁面912接收来自投光单元70直射光，并且使烟感测区域203横穿(cross)。辐射到内壁面912上的光比受光单元80进一步向外反射，射到相邻的迷宫壁91的外壁面913，并且出射到烟检测室61，经由烟流入通道(channel)121，沿与烟相对的方向。因此，即使当光横穿烟感测区域203时被投光侧迷宫壁91反射，来自投光单元70直射光没有反射到受光区。此外，直射光随着光强度的衰减出射到外部。在图27中，射到投光侧迷宫壁91上且出射到外部的光的轨道(trajectory)由实线205表示。
相反，受光侧迷宫壁92的内壁面922面向投光单元70的侧面。因此，在假想来自受光单元80的光照向受光侧迷宫壁92的情形下，将会使这些光来到(let out)烟检测室61的外面，通过对相邻的受光侧迷宫壁92的反射，以类似于投光侧迷宫壁91反射的方式。即，通过以上述方式安排(arrange)受光侧迷宫壁92，能够防止受光单元80接收外部光。在图27中，射到受光侧迷宫壁92上的假想(hypothetical)轨道由实线206表示。
受光侧迷宫壁92的内壁面922面向投光单元70。因此，即使例如在投光侧迷宫壁91的内端部910处分散的光被照射到受光侧迷宫壁92，也会使结果得到的反射光来到烟检测室61的外面。在图27中，基于射到投光侧迷宫壁91上而分散的光的轨道由实线207表示。
因而，能够防止投光单元70投射的多余(unwanted)光和外部光二者都变成杂散光(stray light)，其中该杂散光通过以上述方式安排投光侧迷宫壁和受光侧迷宫壁91、92，被directed到烟检测室61内侧的受光区和/或受光单元80。上述配置使适当的烟能够流入，在提供(afford)适当光保护(shielding)的同时。能够配置烟检测室61，作为少量杂散光能够在其中找到它的路径。
作为本实施例中的烟传感器A，特别地，难以形成复杂形状的迷宫壁，成形为波浪(chevron)状等，在烟检测室61中。同样地，难以使多余光的光强度通过光反射而衰减，这是由于烟检测室61的内部的小尺度。因此，尽管可能会出现在平板状迷宫的排列(array)中，但是通过使用上述配置，能够减少杂散光的出现。
配置不限于上述一种，投光侧迷宫壁91的内端部910可以为顺时针方向，从而使得投光侧迷宫壁和受光侧迷宫壁91、92都是顺时针方向。
上述烟检测室61的内部配置也可以用于烟传感器A中，在烟传感器A中，将烟检测室61布置为以主体64的形式(从而向下突出，如果烟检测室61附于天花板上)突出，如图28所示。在该烟传感器A中，包括有烟检测室61和窗纱60的烟检测主体62突出地布置在光盘状主体64的中心。通过用突出件(projector)69覆盖来保护烟检测主体62。突出件69在其外周具有多个开口，使得烟能够经由开口690流入烟检测室61。
(实施例10)
本实施例中的烟传感器的内部结构不同于实施例9中说明的烟传感器内部结构。
在实施例9中，具体而言，光阻挡壁100是这样一种结构：在该结构中，光阻挡主体101延伸地设置在分离壁102(partition wall)上，隔断壁102从烟检测室61的外周依次向内延伸，以这种方式允许将烟分离。相反，本实施例的光阻挡主体101，被构造成(structured)竖直地设置在其自身上，在烟检测室61中，在没有从分离壁延伸的情况下。
光阻挡主体101位于投射窗73与受光窗83之间，并且主要限制受光区和投射区，如图29所示。投射区域限于由实线200、201划界(delimit)的区域，以通过预定角度，从投射窗73的开口宽度开始在投射轴L2的中心周围伸展(spread)。但是，这里，光阻挡主体101阻挡直射光，其结果就是投射区收窄至(narrowed to)实线201、201的区域内。通过光阻挡主体101同样收窄受光区。
光阻挡主体101还具有进一步反射并且衰减来自投光单元70的直射光的强度，以及返回在烟检测室61反射的光的功能。为此，在光阻挡主体101上形成各种反射表面。
特别地，与投射窗73相对的光阻挡表面103是反射来自投光单元70的直射光的表面。如图29所示，光阻挡表面103稍向外打开，瞄准投射窗73的前面。换言之，光阻挡表面103与投光单元70的投射轴L2形成钝角(obtuseangle)。结果，将射到光阻挡表面103的直射光向短弧110的区域反射。在图29中，参考数字208表示射到光阻挡表面103上的光的轨道。
在光阻挡表面103与投射轴L2之间形成的角θ面向烟流入通道121，烟流入通道121由投射覆盖件72的侧壁74和短弧110的侧面上的迷宫壁93形成，如图29所示的实例中。在投光单元70与受光单元80两侧的窄区域收集反射光，其结果是光在该窄空间内被重复地反射。因而能够衰减光的强度。在烟流入通道121内重复反射的光最后被出射到烟检测室61，或者表现出(rendered)弱，如果被留在(detain)烟检测室61。结果，能够减少源自(derivefrom)被反射到光阻挡主体101上的光的杂散光。
期望实现与本实施例相似的效果，也通过利用与本实施例中的光阻挡主体101相同的配置(光阻挡表面103)，在光阻挡主体101延伸地设置在分离壁102上的情况下，在使用光阻挡壁100的情形下，如实施例9所示。
在图29的实例中，附图示出反射到光阻挡表面103上的光的轨道，射到迷宫壁93的内端部930，并且返回光阻挡主体101的另一反射表面104。在附图的实例中，这返回的反射光被指引到受光单元80的前面。但是，那些光也在各个地点(site)反射，其结果是其光强度充分地减弱了，从而实质上没有对受光单元80的正常光接收造成问题。在平衡烟流入方面，反射表面104优选位于角处，使得反射到其上的光被引导到烟检测室61的外面。
光阻挡表面103也具有附属表面105，延伸到被投射窗73限定的投射区的外面。因此，在没有泄露的情况下，能够阻挡直射光，而被反射的入射光随后进一步在附属表面105被反射。因而能够衰减光强度。
其它特征和功能与实施例9相同。
在以上各个实施例中说明的特征能够用于适当的组合中。

Claims (31)

1.一种烟传感器，包括：
发光部；
受光部；
电流-电压转换电路；
电流源；以及
确定处理部，
其中，所述发光部以预定感测周期向感测空间输出脉冲光，
所述受光部布置在不被来自所述发光部的直射光射到，但是被来自所述发光部的被流入所述感测空间的烟漫射和反射的光射到的位置处，
所述电流源使大小与受光强度相对应的传感器电流在所述受光部中流动，
所述电流-电压转换电路具有转换部，所述转换部将输入电流转换成输出电压且从输出端输出所述输出电压，并且所述输入电流被输入到与所述受光部连接的所述转换部的输入端，
所述确定处理部基于所述输出电压来确定所述感测空间中有没有烟，
所述电流-电压转换电路具有低频校正装置，以及
所述低频校正装置提取所述输出电压中的低频成分，使大小与该低频成分相应的校正电流流动，并且使用所述校正电流与所述输入电流的组合电流作为所述传感器电流，从而以所述校正电流减小所述输入电流，其中所述低频成分不大于或等于截止频率，所述截止频率低于在所述受光部接收来自所述发光部的光时生成的脉冲检测信号的频率。
2.根据权利要求1所述的烟传感器，其中，所述传感器电流是从所述受光部流入所述输入端的电流，并且
所述低频校正装置从所述受光部提取大小与所述校正电流相对应的电流。
3.根据权利要求1所述的烟传感器，其中，所述传感器电流是从所述转换部流入所述受光部的电流，并且
所述低频校正装置向所述受光部供应大小与所述校正电流相对应的电流。
4.根据权利要求2所述的烟传感器，其中，所述低频校正装置包括第一反馈电路与校正晶体管，
所述第一反馈电路输出低频成分不大于或等于第一截止频率的输出电压，其中所述第一截止频率低于所述检测信号的频率，并且
所述校正晶体管插入在预定的电位点与所述输入端之间，并且控制端连接到所述第一反馈电路的输出，由此，使大小与所述第一反馈电路的输出相应的校正电流流动。
5.根据权利要求4所述的烟传感器，其中，所述低频校正装置包括第二反馈电路和校正电阻器，
所述第二反馈电路输出的所述输出电压的电压与不大于或等于第二截止频率的低频成分相对应，其中所述第二截止频率低于所述检测信号的频率，并且
所述校正电阻器插入在所述第二反馈电路的输出与所述输入端之间，并且使大小与所述第二反馈电路的输出相应的校正电流流动。
6.根据权利要求3所述的烟传感器，其中，所述低频校正装置包括第一反馈电路和校正晶体管，
所述第一反馈电路输出低频成分不大于或等于第一截止频率的输出电压，其中所述第一截止频率低于所述检测信号的频率，并且
所述校正晶体管插入在预定的电位点与所述输入端之间，并且控制端连接到所述第一反馈电路的输出，由此，使大小与所述第一反馈电路的输出相应的校正电流流动。
7.根据权利要求6所述的烟传感器，其中，所述低频校正装置包括第二反馈电路和校正电阻器，
所述第二反馈电路输出的所述输出电压的电压与不大于或等于第二截止频率的低频成分相对应，其中所述第二截止频率低于所述检测信号的频率，并且
所述校正电阻器插入在所述第二反馈电路的输出与所述输入端之间，并且使大小与所述第二反馈电路的输出相应的校正电流流动。
8.根据权利要求5或7所述的烟传感器，其中，所述第一反馈电路具有频率切换装置，并且
所述频率切换装置在所述感测周期将所述第一截止频率切换为低于所述第二截止频率，而在除了所述感测周期以外的其它周期将所述第一截止频率切换为高于所述第二截止频率。
9.根据权利要求8所述的烟传感器，其中，所述第一反馈电路具有积分电路，所述积分电路输出所述输出电压的积分值成分，
所述频率切换装置包括采样保持电路，所述采样保持电路具有插入在所述积分电路的输出与所述校正晶体管的控制端之间的第一开关，并且
在所述感测周期，所述频率切换电路断开所述第一开关，从而操作所述采样保持电路，并且将保持的所述积分电路的输出电压施加到所述校正晶体管的控制端。
10.根据权利要求9所述的烟传感器，其中，第二开关连接在所述转换部的输出端与输入端之间，并且
在所述第一开关接通时，所述第二开关接通。
11.根据权利要求9所述的烟传感器，其中，所述第一开关的断开电阻值设置为小于所述预定的电位点与所述校正晶体管的控制端之间的电阻值。
12.根据权利要求8所述的烟传感器，其中，所述第一反馈电路具有积分电路，所述积分电路输出所述输出电压的积分值成分；
所述频率切换装置包括低通滤波电路，所述低通滤波电路具有电容器、电阻器和第三开关的并联电路；
所述电容器连接在所述预定的电位点与所述校正晶体管的控制端之间；
所述并联电路连接在所述校正晶体管的控制端与所述积分电路的输出之间；以及
在所述感测周期，所述频率切换装置断开所述第三开关，从而操作所述低通滤波电路。
13.根据权利要求8所述的烟传感器，其中，所述第一反馈电路具有积分电路，所述积分电路具有由第一电阻器和电容器确定的时间常数；
所述频率切换装置包括第二电阻器和第四开关的串联电路，所述串联电路与所述第一电阻器并联连接；并且
在所述感测周期，所述频率切换装置断开所述第四开关。
14.根据权利要求5所述的烟传感器，其中，所述第二反馈电路包括第二有源滤波器，所述第二有源滤波器输出与所述输入电流反相的电压，并且
所述第一反馈电路包括第一有源滤波器，所述第一有源滤波器输出与所述输入电流同相的电压。
15.根据权利要求7所述的烟传感器，其中，所述第二反馈电路包括第二有源滤波器，所述第二有源滤波器输出与从所述转换部向所述受光部供应的电流同相的电压；以及
所述第一反馈电路包括第一有源滤波器，所述第一有源滤波器输出与从所述转换部向所述受光部供应的电流反相的电压。
16.根据权利要求4或6所述的烟传感器，其中，所述校正晶体管设置为多个；
所述电流-电压转换电路包括多个选择开关和开关控制电路；
所述选择开关插入到所述输入端与各个所述校正晶体管之间；以及
所述开关控制电路以接通的选择开关的数量随着所述第一反馈电路的输出变大而增多的方式，根据所述第一反馈电路的输出来控制所述选择开关的接通和断开。
17.根据权利要求14或15所述的烟传感器，其中，所述第一反馈电路和所述第二反馈电路共享运算放大器；
所述电流-电压转换电路包括模式切换装置，所述模式切换装置在所述第一反馈电路中利用所述运算放大器的操作模式与所述第二反馈电路中利用所述运算放大器的操作模式之间进行切换。
18.根据权利要求14或15所述的烟传感器，其中，所述第一反馈电路的电源电压设置为高于其它电路的电源电压。
19.一种烟传感器，包括：
发光部；
受光部；
传感器输出处理部；以及
运算处理部，
其中，所述发光部向感测空间间歇地输出脉冲光；
所述受光部布置在不被来自所述发光部的直射光射到，但是被来自所述发光部的被流入所述感测空间的烟漫射和反射的光射到的位置处；所述受光部接收光且将所述光转换成电流；
所述传感器输出处理部将通过所述受光部输入的输入电流转换成输出电压；
所述运算处理部基于所述输出电压来确定所述感测空间中有没有烟；
当所述输入电流波动时，所述传感器输出处理部根据波动量而瞬间改变所述输出电压的瞬时值；
所述运算处理部具有检测装置和确定装置；
所述检测装置在第一采样时间和第二采样时间检测所述输出电压的瞬时值，作为各个测量值，其中所述第一采样时间和第二采样时间设置为对于所述输入电流的所述输出电压的瞬态响应周期；
所述确定装置通过将预定阈值与由所述检测装置检测的两个测量值之间的差值进行比较，来检测所述感测空间中有没有烟；以及
所述第一采样时间和第二采样时间被设置为能够得出所述两个测量值之差。
20.根据权利要求19所述的烟传感器，其中，所述传感器输出处理部具有带通装置；
所述带通装置在根据来自所述发光部的光的脉冲宽度决定的频率带处生成增益峰值；
所述传感器输出处理部输出所述输出电压作为在工作点的正负侧之间振荡的信号，所述工作点是在所述受光部未接收来自所述发光部的光的状态下的瞬时值；以及
所述检测装置分别检测所述工作点两侧的测量值。
21.根据权利要求20所述的烟传感器，其中，所述带通装置具有积分电路和微分电路，所述积分电路对所述输入电流进行积分，所述微分电路对所述积分电路的输出进行微分。
22.根据权利要求20所述的烟传感器，其中，来自所述发光部的光的脉冲宽度与所述第一采样时间和第二采样时间基于同一时钟来确定。
23.根据权利要求20所述的烟传感器，其中，所述第一采样时间和第二采样时间设置为在所述输出电压的瞬时值峰值之前。
24.根据权利要求19所述的烟传感器，其中，所述运算处理部在所述发光部输出光之前的预备周期读出所述输出电压的瞬时值作为预备值，并且如果所述预备值不在预先决定的正常范围内则不执行所述确定装置的确定。
25.根据权利要求19所述的烟传感器，其中，所述传感器输出处理部被间歇地驱动，并且所述发光部在所述传感器输出处理部的驱动期间输出光。
26.根据权利要求19所述的烟传感器，其中，所述检测装置包括AD转换器，所述AD转换器将所述瞬时值量化，从而获得包括数字值的测量值。
27.一种烟传感器，包括：
发光部；
受光部；
检测处理部；以及
确定处理部，
其中，所述发光部将光间歇地输出到感测空间中，
所述受光部布置在不被来自所述发光部的直射光射到，但是被来自所述发光部的被流入所述感测空间的烟漫射和反射的光射到的位置，
所述检测处理部基于所述受光部处的受光强度而获得与所述感测空间中的烟浓度相对应的检测值，
所述确定处理部基于所述检测值来确定有没有火灾，
所述确定处理部具有存储装置和确定装置，所述存储装置存储多个确定标准，并且所述确定装置将所述检测值与所述确定标准进行比较，
所述确定标准包括基准标准、火灾确定标准和状态确定标准，
所述基准标准与处于所述感测空间中无烟的状态下的检测值相对应，所述火灾确定标准设置为高于所述基准标准并且构成火灾的判据，所述状态确定标准设置为低于所述火灾确定标准，并且利用所述基准标准和所述火灾确定标准中的至少一个来计算所述状态确定标准，以及
如果所述检测值等于或高于所述火灾确定标准，则所述确定装置确定有火灾；如果所述检测值小于所述火灾确定标准，则所述确定装置根据所述检测值与所述状态确定标准之间的大小关系来确定预定操作状态。
28.根据权利要求27所述的烟传感器，其中，所述状态确定标准包括设置为低于所述基准标准的故障确定标准；以及
如果所述检测值小于所述故障确定标准，则所述确定装置确定操作状态为故障。
29.根据权利要求28所述的烟传感器，其中，所述故障确定标准利用所述基准标准来计算。
30.根据权利要求27所述的烟传感器，其中，所述状态确定标准包括设置为高于所述基准标准的污染确定标准；
如果所述检测值等于或大于所述污染确定标准并且小于所述火灾确定标准，则所述确定装置确定所述操作状态为在所述感测空间中有污染；并且基于在预定时间有没有污染的确认，如果确定污染以等于或大于规定值的频率出现，则所述确定装置将所述存储装置中的火灾确定标准校正到较高的标准。
31.根据权利要求30所述的烟传感器，其中，所述污染确定标准利用所述基准标准和所述火灾确定标准二者来计算。
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