JP2002358582A - 光電式煙感知器 - Google Patents

光電式煙感知器

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JP2002358582A JP2001165630A JP2001165630A JP2002358582A JP 2002358582 A JP2002358582 A JP 2002358582A JP 2001165630 A JP2001165630 A JP 2001165630A JP 2001165630 A JP2001165630 A JP 2001165630A JP 2002358582 A JP2002358582 A JP 2002358582A
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保司 小西
Masanori Hayashi
雅則 林
Shinji Sakamoto
慎司 坂本
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Abstract

(57)【要約】 【課題】コンデンサの容量値を減少してコストダウンと
小型化を可能とする。 【解決手段】電源回路7から光電変換回路2、フィルタ
回路3並びにサンプルホールド回路4に供給される動作
用電源電圧を安定化させる定電圧回路8を設けている。
光電変換回路2、フィルタ回路3、サンプルホールド回
路4並びに出力調整回路5には定電圧回路8で安定化さ
れた駆動電圧VDを供給し、発光回路1、タイミング制
御回路6並びに定電圧回路8にだけ電源回路7からの電
源電圧VDDを供給するようにしたため、従来例に比較し
て電源電圧VDDの供給先が減少することにより電源電圧
VDDの変動抑制用のコンデンサC0の容量値を減少させ
ることができる。よって、部品寸法が小さく且つ安価な
コンデンサC0を使用することができてコストダウンと
小型化が可能となる。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明は、発光素子から照射
された光が煙により散乱された散乱光を受光して電気信
号に変換することにより煙を感知する光電式煙感知器に
関するものである。
【0002】
【従来の技術】従来より、図8に示すような光電式煙感
知器が提供されている。この光電式煙感知器は、発光素
子(発光ダイオード)LDを駆動して監視空間に光を照
射する発光回路1’と、発光素子LDから照射された光
が監視空間内の煙により散乱された散乱光を受光素子
(フォトダイオード)PDで受光して電気信号に変換す
る光電変換回路2’と、光電変換回路2’の出力信号か
らノイズ成分を除去するフィルタ回路3’と、フィルタ
回路3’でノイズ成分が除去された出力信号をサンプル
ホールドするサンプルホールド回路4’と、サンプルホ
ールド回路4’の出力信号に対してゲイン調整並びにオ
フセット調整を行う出力調整回路5と、各回路を間欠的
に動作させるタイミングを制御するタイミング制御回路
6’と、各回路の動作用電源(電源電圧VDD)を作成す
る電源回路7とを備える。
【0003】図9は発光回路1’の詳細な回路構成を示
している。発光素子LDのアノードが限流抵抗RLを介
して電源回路7の出力端に接続され、発光素子LDのカ
ソードがトランジスタTrのコレクタに接続される。ま
た、トランジスタTrのエミッタが抵抗Rdrvを介して
グランドに接続されるとともに、トランジスタTrのベ
ースがアンプA2の出力端に接続される。そして、タイ
ミング制御回路6’から与えられるタイミング信号(制
御信号)LEDによってアンプA2がトランジスタTr
を間欠的に動作させ、発光素子LDを間欠的に駆動して
発光させる。但し、通常は発光素子LDを駆動するため
の電流が電源回路7の電流供給能力よりも大きいため、
発光素子LDのアノードとグランドの間に挿入されたコ
ンデンサC1を発光素子LDの停止中に電源回路7によ
り充電しておき、発光素子LDの駆動電流をコンデンサ
C1の放電によって補助するようにしている。さらに図
9における故障検知回路1a’は、発光素子LDのアノ
ードに接続される端子T1’、発光素子LDのカソード
に接続される端子T2’、並びにトランジスタTrのエ
ミッタに接続される端子T3’から取り込んだ3種類の
検出電圧に基づいて発光素子LDやトランジスタTrの
断線又は短絡等の故障を検出する。
【0004】図10は光電変換回路2’の詳細な回路構
成を示している。受光素子PDのカソードが電源回路7
の出力端に接続され、受光素子PDのアノードが光電変
換回路2’のアンプA3’の反転入力端に接続される。
アンプA3’の非反転入力端には基準電圧VR3が供給
され、出力端と反転入力端の間には抵抗Rf及びコンデ
ンサCfの並列回路が接続されており、散乱光を受光し
た受光素子PDに流れる微弱な光電流がアンプA3’及
び抵抗Rf’によって電圧信号V1に変換されて光電変
換回路2’より出力される。
【0005】而して、光電式煙感知器の監視空間内に煙
が侵入すると、発光回路1’で駆動された発光素子LD
からの光が煙によって散乱されて散乱光が発生し、この
散乱光を受光した受光素子PDに流れる光電流が光電変
換回路2’にて電圧信号V1に変換される。光電変換回
路2’の出力信号V1はフィルタ回路3’によってノイ
ズ成分(受光素子PDの暗電流等による低周波成分)が
除去され、サンプルホールド回路4’にてサンプルホー
ルドされる。そして、サンプルホールド回路4’の出力
信号が出力調整回路5にてゲイン調整並びにオフセット
調整され、所望のレベルのアナログ信号として出力され
る。
【0006】ここで、タイミング制御回路6’は発光回
路1’及びサンプルホールド回路4’の動作タイミング
を制御しており、サンプルホールド回路4’が光電変換
回路2’の出力信号のピーク値を確実に保持でき、且
つ、発光素子LDの消費電力を低減できるように、タイ
ミング制御回路6’は発光素子LDを間欠的に点灯させ
ており、サンプルホールド回路4’の保持動作完了と略
同時に発光素子LDの点灯を終了させている。
【0007】ところで、このような光電式煙感知器は、
例えば防災システムにおける火災感知器等に利用され、
防災システムの受信機と電源回路7が電力線で接続さ
れ、電力線を介して受信機から電源供給を受けるととも
に、火災感知時に電力線の線間電圧を所定値に低下させ
ることで受信機に発報する電力線搬送を行っている。
【0008】
【発明が解決しようとする課題】上記従来例では、電源
回路7において電力線搬送を行う関係で電源回路7の出
力段に限流抵抗RLが設けられているため、電源回路7
から供給する動作用電源の変動を抑制する目的で電源回
路7の出力端間に大容量(数十μF)のコンデンサC0
が挿入されている。しかしながら、このような大容量の
コンデンサC0を使用することは部品コストが高くなる
だけでなく、部品寸法が大きいために光電式煙感知器の
小型化の障害となっている。
【0009】本発明は上記事情に鑑みて為されたもので
あり、その目的とするところは、コンデンサの容量値を
減少してコストダウンと小型化を可能とした光電式煙感
知器を提供することにある。
【0010】
【課題を解決するための手段】請求項1の発明は、上記
目的を達成するために、発光素子を駆動して監視空間に
光を照射する発光回路と、発光素子から照射された光が
監視空間内の煙により散乱された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信
号からノイズ成分を除去するフィルタ回路と、フィルタ
回路でノイズ成分が除去された出力信号をサンプルホー
ルドするサンプルホールド回路と、各回路を間欠的に動
作させるタイミングを制御するタイミング制御回路と、
各回路の動作用電源を作成する電源回路と、電源回路の
出力端間に挿入される電圧変動抑制用のコンデンサと、
少なくとも電源回路から光電変換回路、フィルタ回路並
びにサンプルホールド回路に供給される動作用電源電圧
を安定化させる定電圧回路とを備えたことを特徴とし、
電源回路の出力電圧を定電圧回路で安定化させて各回路
に供給するため、電源回路の出力端間に挿入するコンデ
ンサの容量値を減少させてコストダウンと小型化が可能
となる。
【0011】請求項2の発明は、請求項1の発明におい
て、タイミング制御回路により定電圧回路を間欠的に動
作させることを特徴とし、発光回路等の動作停止時に定
電圧回路の動作を停止させて消費電流を低減することが
できる。
【0012】請求項3の発明は、請求項1の発明におい
て、定電圧回路は、出力端子が定電圧回路の出力端に接
続されたアンプと、アンプの出力端子に対して出力端と
並列に接続された外部電源接続端とを具備し、出力端子
をハイインピーダンスとした状態でアンプを停止可能と
したことを特徴とし、電源回路の代わりに外部電源接続
端に接続した外部電源から各回路の動作用電源供給が可
能となり、使用用途に応じて電源を選択することができ
て適用用途の拡大が図れる。
【0013】請求項4の発明は、請求項1の発明におい
て、発光素子に駆動電流を流す駆動素子を設け、この駆
動素子を駆動する駆動信号を出力するアンプを発光回路
に具備し、駆動素子の低電位側の出力端とアンプの一方
の入力端との間に発光素子を接続したことを特徴とし、
発光素子における電圧降下がトランジスタの動作に影響
を与えることがなくなって発光素子に安定した駆動電流
を流すことができる。しかも、発光素子や駆動素子の故
障検出用の信号を取り出す点が少なくできる。
【0014】請求項5の発明は、請求項1の発明におい
て、光電変換回路は、受光素子の両端が各々入力端に接
続された完全差動増幅器を具備することを特徴とし、完
全差動増幅器の正負2つの出力端からは同相のノイズ成
分と逆相の信号成分がそれぞれ出力されるため、完全差
動増幅器の正負2つの出力を差動増幅すれば同相の信号
成分のみが得られる。その結果、外乱ノイズの影響を低
減してS/N比が向上する。
【0015】請求項6の発明は、請求項1の発明におい
て、フィルタ回路は光電変換回路の出力信号を反転増幅
する反転増幅回路を有し、この反転増幅回路の入力段に
直列接続されるコンデンサを反転増幅回路の出力段に接
続するスイッチ要素を設け、タイミング制御回路により
フィルタ回路の動作開始時に所定時間だけスイッチ要素
をオンすることを特徴とし、スイッチ要素をオンするこ
とでフィルタ回路が正常に動作可能となるまでの時間を
短縮することができる。その結果、全体の動作時間を短
縮できて省電力化が図れる。
【0016】請求項7の発明は、請求項1の発明におい
て、サンプルホールド回路は、出力信号をホールドする
ためのコンデンサと限流用の抵抗を具備し、このコンデ
ンサ並びに抵抗でローパスフィルタを構成したことを特
徴とし、サンプルホールド回路にローパスフィルタの機
能を持たせることで回路規模を縮小し、コストダウン及
び小型化が図れる。
【0017】請求項8の発明は、請求項7の発明におい
て、コンデンサの入力側にスイッチ要素を設け、光電変
換回路の動作タイミングに同期した駆動信号をタイミン
グ制御回路からスイッチ要素に与えてスイッチ要素をオ
ンすることを特徴とし、スイッチ要素の抵抗分を含めた
ローパスフィルタの時定数が大きい場合でもサンプルホ
ールドした信号電圧の誤差が低減できて高精度化が図れ
る。
【0018】
【発明の実施の形態】以下、図1〜図7を参照して本発
明の一実施形態を詳細に説明する。
【0019】図1は本実施形態の一部省略した回路ブロ
ック図である。本実施形態は、発光素子(発光ダイオー
ド)LDを駆動して監視空間に光を照射する発光回路1
と、発光素子LDから照射された光が監視空間内の煙に
より散乱された散乱光を受光素子(フォトダイオード)
PDで受光して電気信号に変換する光電変換回路2と、
光電変換回路2の出力信号からノイズ成分を除去するフ
ィルタ回路3と、フィルタ回路3でノイズ成分が除去さ
れた出力信号をサンプルホールドするサンプルホールド
回路4と、サンプルホールド回路4の出力信号に対して
ゲイン調整並びにオフセット調整を行う出力調整回路5
と、各回路を間欠的に動作させるタイミングを制御する
タイミング制御回路6と、各回路の動作用電源(電源電
圧VDD)を作成する電源回路7と、電源回路の出力端間
に挿入される電圧変動抑制用のコンデンサC0と、電源
回路7から供給される動作用電源電圧を安定化させる定
電圧回路(レギュレータ)8とを備える。ここで図1に
おける点線で囲まれた範囲、すなわち発光回路1、光電
変換回路2、フィルタ回路3、サンプルホールド回路
4、出力調整回路5、タイミング制御回路6並びに定電
圧回路8は1つのチップに集積化されている。
【0020】電源回路7は従来例と共通であって、外部
から供給される電源により動作用電源を作成し、発光回
路1、タイミング制御回路6並びに定電圧回路8に限流
抵抗RLを介して電源電圧VDDを供給している。
【0021】定電圧回路8は、図2に示すように電源電
圧VDDから作成した基準電圧VR1がアンプA1の非反
転入力端に入力され、アンプA1の反転入力端と出力端
の間に抵抗R1が挿入されるとともに、反転入力端とグ
ランドの間に抵抗R2が挿入された構成を基本とし、ア
ンプA1の出力端に安定化された駆動電圧VD=VR1
×(R1+R2)/R2を出力するものである。また、
抵抗R1の抵抗値をトリミング調整することで駆動電圧
VDを所望の値に調整可能としてある。なお、本実施形
態では抵抗R2とグランドの間にFETからなるスイッ
チング素子Q1が挿入してあるが、このスイッチング素
子Q1の役割については後述する。
【0022】而して、光電変換回路2、フィルタ回路
3、サンプルホールド回路4並びに出力調整回路5には
定電圧回路8で安定化された駆動電圧VDを供給し、発
光回路1、タイミング制御回路6並びに定電圧回路8に
だけ電源回路7からの電源電圧VDDを供給するようにし
たため、従来例に比較して電源電圧VDDの供給先が減少
することにより電源電圧VDDの変動抑制用のコンデンサ
C0の容量値を減少させることができる。よって、部品
寸法が小さく且つ安価なコンデンサC0を使用すること
ができてコストダウンと小型化が可能となる。
【0023】ところで、図9に示した従来の発光回路
1’においては、トランジスタTrのコレクタ端子電圧
Vcが電源電圧VDDと発光素子LDの電圧降下との差分
になるから、電源電圧VDDが低下したときに発光素子L
Dの電圧降下分だけ大きく低下し、トランジスタTrの
コレクタ−エミッタ間電圧を低下させるために飽和領域
に入りやすく、通常時の駆動電流が得られない虞があ
る。
【0024】これに対して本実施形態における発光回路
1では、図3に示すように従来の発光回路1’に対して
発光素子LDとトランジスタTrの接続位置を入れ換え
ており、発光素子LDにおける電圧降下がトランジスタ
Trの動作に影響を与えることがなくなって発光素子L
Dに安定した駆動電流を流すことができる。なお、従来
例と同様にアンプA2はタイミング制御回路6から与え
られる制御信号LEDによって間欠的に駆動される。
【0025】また、従来の故障検出回路1a’では3つ
の端子T1’〜T3’から取り込んだ3種類の検出電圧
で発光素子LDの断線及び短絡を検出していたが、本実
施形態の故障検出回路1aではトランジスタTrのベー
スに接続された端子T1と発光素子LDのカソードに接
続された端子T2から取り込んだ2種類の検出電圧V
b,Veに基づいて発光素子LDの断線及び短絡を検出
する構成とし、検出電圧を取り込むための端子数を減ら
してコストダウンが図れるという利点がある。
【0026】この故障検出回路1aは、例えば所定の閾
値Vth1,Vth2と検出電圧Ve,Vbをそれぞれ比較す
る2つのコンパレータ(図示せず)を具備しており、各
コンパレータの出力をVcp1,Vcp2としたとき、Ve>
Vth1の時にVcp1がLレベル、Ve<Vth1の時にVcp1
がHレベル、Vb>Vth2の時にVcp2がLレベル、Vb
<Vth2の時にVcp2がHレベルとなるように構成され、
正常時にVe>Vth1且つVb>Vth2となるように各閾
値Vth1,Vth2が設定される。したがって、コンパレー
タの出力Vcp1,Vcp2がともにLレベルであれば、Ve
>Vth1且つVb>Vth2であるから正常と判定できる。
一方、発光素子LDが断線した場合、検出電圧Vbが上
昇するとともに駆動電流の減少によって検出電圧Veが
低下する。故に、検出電圧Vbが上昇してもVb>Vth
2のままであるからVcp2はLレベルのままとなるが、検
出電圧Veが低下するためにVe<Vth1となってVcp1
がHレベルに反転するから、Vcp1がHレベル且つVcp2
がLレベルであれば発光素子LDが断線している判定で
きる。さらに、発光素子LDが短絡した場合、発光素子
LDの電圧降下が低下するために検出電圧Vbが正常時
より低下するが、検出電圧Veは変化しない。故に、検
出電圧VeはVe>Vth1のままであるからVcp1はLレ
ベルのままとなるが、検出電圧Vbが低下するためにV
b<Vth2となってVcp2がHレベルに反転するから、V
cp1がLレベル且つVcp2がHレベルであれば発光素子L
Dが短絡していると判定できる。
【0027】ところで、図10に示した従来の光電変換
回路2’においては、受光素子PDで散乱光を受光した
時に発生する光電流の信号成分と外乱ノイズによるノイ
ズ成分とが同相となるために出力信号V2のS/N比が
低下してしまうという問題がある。
【0028】これに対して本実施形態における光電変換
回路2は、図4に示すように所謂完全差動増幅器A3、
帰還用の抵抗R3,R4並びにコンデンサC3,C4、
完全差動増幅器A3の+出力と−出力を差動増幅する増
幅回路2aを具備する。完全差動増幅器A3は従来周知
であって、+入力端に入力される信号を反転増幅して−
出力端から出力するとともに−入力端に入力される信号
を反転増幅して+出力端から出力するものであり、+入
力端に受光素子PDのアノードが接続されるとともに−
入力端にカソードが接続される。すなわち、受光素子P
Dに流れる光電流の信号成分が完全差動増幅器A3の
+,−入力端に逆相で入力され、ノイズ成分は+,−入
力端に同相で入力されるため、完全差動増幅器A3の+
出力端と−出力端の信号を増幅回路2aで差動増幅すれ
ば逆相の信号成分のみが増幅されてノイズ成分が低減さ
れる。その結果、従来の光電変換回路2’に比較して外
乱ノイズの影響を低減してS/N比を向上させることが
できる。なお、後述するように完全差動増幅器A3はタ
イミング制御回路6から与えられる制御信号IVACによっ
て間欠的に駆動される。
【0029】また、フィルタ回路3は、図5に示すよう
にコンデンサCxと抵抗Rxの直列回路がアンプA4の
反転入力端に接続され、電源電圧VDDから作成された基
準電圧VR4がアンプA4の非反転入力端に入力される
とともに、アンプA4の出力端が帰還抵抗Rfを介して
反転入力端に接続されてなり、コンデンサCxの容量値
と抵抗Rxの抵抗値で決まる遮断周波数以下の低周波成
分(受光素子PDの暗電流分)が光電変換回路2の出力
電圧V1から除去され、アンプA4にて反転増幅された
後に出力される。
【0030】ところで、フィルタ回路3のアンプA4も
タイミング制御回路6から与えられる制御信号IVACによ
って間欠的に駆動されており、制御信号IVACによって動
作を開始した後に基準電圧VR4が発生するとアンプA
4の反転入力端及び出力端が基準電圧VR4に変化する
が、コンデンサCxのアンプA4側の端子にはアンプA
4からの出力しか電流供給経路が存在しないため、コン
デンサCxのアンプA4側の端子が基準電圧VR4に達
するまでにコンデンサCxの容量値と抵抗Rx,Rfの
抵抗値で決まる時定数に依存した安定時間が必要とな
る。この安定時間、すなわち動作開始時点からフィルタ
回路3が正常に動作し得るようになるまでの時間は煙感
知器の動作において比較的に長い時間であり、そのため
に実際に煙の検出動作に入るまでの時間も長くなってし
まい、消費電力の増大並びに応答性の低下といった問題
が生じる。
【0031】そこで本実施形態のフィルタ回路3におい
ては、アンプA4の出力端とコンデンサCxのアンプA
4側の端子との間をアナログスイッチSW1を介して接
続し、タイミング制御回路6から与えられる制御信号ST
ARTによりアンプA4の動作開始と同時にアナログスイ
ッチSW1を一定期間オンしてアンプA4の出力端とコ
ンデンサCxのアンプA4側の端子との間を短絡させて
いる。その結果、基準電圧VR4が発生するとコンデン
サCxのアンプA4側の端子も直ちに基準電圧VR4に
達することとなって安定時間を大幅に短縮することがで
きる。
【0032】また、サンプルホールド回路4では、図6
に示すようにフィルタ回路3の出力電圧V2が抵抗Rsh
並びにアナログスイッチSW2を介してコンデンサCsh
及びバッファアンプA5の非反転入力端に入力されてい
る。ここで、タイミング制御回路6から与えられる制御
信号SHでアナログスイッチSW2がオンされている間、
フィルタ回路3の出力電圧V2がコンデンサCshに印加
されてコンデンサCshが充電される。一方、アナログス
イッチSW2がオフされている間はコンデンサCshが充
電電荷を保持し続け、コンデンサCshの両端電圧がバッ
ファアンプA5によって、そのまま出力調整回路5に出
力される。なお、後述するようにサンプルホールド回路
4のアンプA5もタイミング制御回路6から与えられる
制御信号POWER2によって間欠的に駆動される。
【0033】ところで、サンプルホールド回路4の後段
には通常ノイズ除去用のローパスフィルタが設けられる
のであるが、本実施形態ではアナログスイッチSW2の
入力側に抵抗Rshを接続することにより、抵抗Rshとコ
ンデンサCshの積分回路によってローパスフィルタを構
成している。すなわち、サンプルホールド回路4にロー
パスフィルタの機能を持たせることで回路規模を縮小
し、コストダウン及び小型化が図れるものである。
【0034】そして、サンプルホールド回路4の出力電
圧Vshが出力調整回路5でゲイン調整並びにオフセット
調整され、所望のレベルのアナログ信号Voutとして出
力される。但し、このような出力調整回路5は従来周知
の技術を用いて実現可能であるから、詳細な構成につい
ては図示並びに説明を省略する。
【0035】次に、図7に示すタイムチャートを参照し
て本実施形態の動作を詳細に説明する。
【0036】まず、時刻t=t0に電源回路7から電源
供給が開始されて動作電圧VDDが立ち上がると(図7
(a)参照)、タイミング制御回路6が動作を開始して
制御信号POWER1,POWER2,IVAC,STARTをHレベルに立
ち上げる(図7(b),(d),(f)参照)。制御信
号POWER1,POWER2がHレベルに立ち上がると定電圧回路
8並びにサンプルホールド回路4が動作を開始する。定
電圧回路1では制御信号POWER1,POWER2がHレベルに立
ち上がると基準電圧VR1が供給され、アンプA1が動
作を開始するとともにスイッチング素子Q1がオンとな
って駆動電圧VDを出力する(図7(g)参照)。ま
た、制御信号IVACがHレベルに立ち上がると光電変換回
路2及びフィルタ回路3が動作を開始する。このとき、
制御信号STARTがHレベルに立ち上がるためにフィルタ
回路3のアナログスイッチSW1がオンし、上述のよう
にアンプA4の出力端とコンデンサCxのアンプA4側
の端子との間が短絡される。なお、タイミング制御回路
6ではコンデンサCxのアンプA4側の端子が基準電圧
VR4に達する安定時間が経過する時刻t=t1に制御
信号STARTをLレベルとしてフィルタ回路3のアナログ
スイッチSW1をオフする。
【0037】続いて、各回路の動作点が安定するのに要
する時間が経過した時刻t=t2にタイミング制御回路
6が制御信号LEDをHレベルに立ち上げて発光回路1を
動作させ、発光素子LDから監視空間に光を照射させた
後、時刻t=t3に制御信号LEDをLレベルに立ち下げ
て発光回路1を停止させて発光素子LDを消灯させる
(図7(c)参照)。また、タイミング制御回路6は時
刻t=t3に制御信号IVACをLレベルに立ち下げること
で発光素子LDの消灯と同期して光電変換回路2並びに
フィルタ回路3の動作を停止させるとともに(図7
(d)参照)、制御信号IVDCをHレベルに立ち上げて出
力調整回路5を動作させる(図7(e)参照)。さら
に、タイミング制御回路6では時刻t=t4に制御信号
IVDCをLレベルに立ち下げて出力調整回路5の動作を停
止させており、時刻t=t3〜t4の期間に出力調整回
路5からアナログ信号Voutが出力される(図7(l)
参照)。そして、時刻t=t5にタイミング制御回路6
が制御信号POWER1,POWER2をLレベルに立ち下げること
で定電圧回路8並びにサンプルホールド回路4が動作を
停止して1回の検出動作が完了する(図7(b)参
照)。
【0038】ここで、サンプルホールド回路4のアナロ
グスイッチSW2をオンする制御信号SHが従来例と同
様に発光素子LDを発光させる制御信号LEDに同期し
てタイミング制御回路6から出力された場合(図7
(h)参照)、アナログスイッチSW2のオン抵抗とロ
ーパルフィルタを構成する抵抗Rsh及びコンデンサCsh
の影響で、アナログスイッチSW2のオン抵抗及び抵抗R
shの抵抗値とコンデンサCshの容量値で決まる時定数分
だけサンプルホールド回路4の出力電圧Vshの立ち上が
りに遅れ時間Tdが生じてしまう(図7(i)参照)。
このため、タイミング制御回路6が制御信号SHをLレ
ベルに立ち下げた時点(時刻t=t3)ではフィルタ回
路3の出力電圧V2とサンプルホールド回路4の出力電
圧Vshとの間に誤差Verが生じてしまうことになる(図
7(i)参照)。
【0039】そこで、本実施形態ではタイミング制御回
路6が制御信号POWER1に同期して時刻t=t0に制御信
号SHをHレベルに立ち上げるようにし(図7(j)参
照)、サンプルホールド回路4のコンデンサCshを予め
充電しておくことによって上記遅れ時間Tdの発生を防
ぎ、フィルタ回路3の出力電圧V2とサンプルホールド
回路4の出力電圧Vshとの間に誤差Verが生じないよう
にしている(図7(k)参照)。
【0040】而して、タイミング制御回路6では上記時
刻t=t0〜t5の動作を所定の周期で繰り返してお
り、各回路を間欠的に動作させることで低消費電力化を
図っている。
【0041】ところで、本実施形態では定電圧回路8に
外部電源PWを接続するための外部電源接続端子Tpを
設けている。例えば、本実施形態の光電式煙感知器を防
災システムの火災感知器等に使用する際、感知器の動作
を個別に試験する場合がある。このような試験時に電源
線を介して受信機から電源回路7に電源を供給するより
も、別途電池のような外部電源PWから電源供給を行う
方が都合がよい。外部電源接続端子Tpは、図2に示す
ように定電圧回路8のアンプA1の出力端に接続されて
いる。そして、外部電源接続端子Tpに外部電源PWが
接続された場合、タイミング制御回路6が制御信号POWE
R1をLレベルとすることで出力端をハイインピーダンス
とした状態でアンプA1を停止させるため、外部電源P
Wから外部電源接続端子Tpを介して定電圧回路8より
も後段の各回路(光電変換回路2、フィルタ回路3、サ
ンプルホールド回路4並びに出力調整回路5)に駆動電
圧VDを供給することができる。また、定電圧回路8の
後段の上記各回路が停止状態のときには、タイミング制
御回路6が制御信号POWER2をLレベルとしてスイッチン
グ素子Q1をオフすることにより、抵抗R1,R2での
電流消費をゼロとして定電圧回路8全体の消費電流をゼ
ロとしている(アンプA1は停止状態のために消費電流
はゼロとなる)。但し、必ずしも外部電源接続端子Tp
を設ける必要はなく、定電圧回路8の出力端に外部電源
PWを接続しても同様の効果を奏することが可能であ
る。
【0042】而して、上述のように定電圧回路8のアン
プA1の出力端に対して出力端と並列に接続された外部
電源接続端子Tpを設け、出力端をハイインピーダンス
とした状態でアンプA1を停止可能としているので、電
源回路7の代わりに外部電源接続端子Tpに接続した外
部電源PWから各回路の動作用電源(駆動電圧VD)の
供給が可能となり、使用用途に応じて電源を選択するこ
とができて適用用途の拡大が図れるとういう利点があ
る。
【0043】
【発明の効果】請求項1の発明は、発光素子を駆動して
監視空間に光を照射する発光回路と、発光素子から照射
された光が監視空間内の煙により散乱された散乱光を受
光して電気信号に変換する光電変換回路と、光電変換回
路の出力信号からノイズ成分を除去するフィルタ回路
と、フィルタ回路でノイズ成分が除去された出力信号を
サンプルホールドするサンプルホールド回路と、各回路
を間欠的に動作させるタイミングを制御するタイミング
制御回路と、各回路の動作用電源を作成する電源回路
と、電源回路の出力端間に挿入される電圧変動抑制用の
コンデンサと、少なくとも電源回路から光電変換回路、
フィルタ回路並びにサンプルホールド回路に供給される
動作用電源電圧を安定化させる定電圧回路とを備えたの
で、電源回路の出力電圧を定電圧回路で安定化させて各
回路に供給するため、電源回路の出力端間に挿入するコ
ンデンサの容量値を減少させてコストダウンと小型化が
可能となるという効果がある。
【0044】請求項2の発明は、請求項1の発明におい
て、タイミング制御回路により定電圧回路を間欠的に動
作させるので、発光回路等の動作停止時に定電圧回路の
動作を停止させて消費電流を低減することができるとう
いう効果がある。
【0045】請求項3の発明は、請求項1の発明におい
て、定電圧回路は、出力端子が定電圧回路の出力端に接
続されたアンプと、アンプの出力端子に対して出力端と
並列に接続された外部電源接続端とを具備し、出力端子
をハイインピーダンスとした状態でアンプを停止可能と
したので、電源回路の代わりに外部電源接続端に接続し
た外部電源から各回路の動作用電源供給が可能となり、
使用用途に応じて電源を選択することができて適用用途
の拡大が図れるとういう効果がある。
【0046】請求項4の発明は、請求項1の発明におい
て、発光素子に駆動電流を流す駆動素子を設け、この駆
動素子を駆動する駆動信号を出力するアンプを発光回路
に具備し、駆動素子の低電位側の出力端とアンプの一方
の入力端との間に発光素子を接続したので、発光素子に
おける電圧降下がトランジスタの動作に影響を与えるこ
とがなくなって発光素子に安定した駆動電流を流すこと
ができ、しかも、発光素子や駆動素子の故障検出用の信
号を取り出す点が少なくできるとういう効果がある。
【0047】請求項5の発明は、請求項1の発明におい
て、光電変換回路は、受光素子の両端が各々入力端に接
続された完全差動増幅器を具備するので、完全差動増幅
器の正負2つの出力端からは同相のノイズ成分と逆相の
信号成分がそれぞれ出力されるため、完全差動増幅器の
正負2つの出力を差動増幅すれば同相の信号成分のみが
得られ、外乱ノイズの影響を低減してS/N比が向上す
るとういう効果がある。
【0048】請求項6の発明は、請求項1の発明におい
て、フィルタ回路は光電変換回路の出力信号を反転増幅
する反転増幅回路を有し、この反転増幅回路の入力段に
直列接続されるコンデンサを反転増幅回路の出力段に接
続するスイッチ要素を設け、タイミング制御回路により
フィルタ回路の動作開始時に所定時間だけスイッチ要素
をオンするので、スイッチ要素をオンすることでフィル
タ回路が正常に動作可能となるまでの時間を短縮するこ
とができ、その結果、全体の動作時間を短縮できて省電
力化が図れるとういう効果がある。
【0049】請求項7の発明は、請求項1の発明におい
て、サンプルホールド回路は、出力信号をホールドする
ためのコンデンサと限流用の抵抗を具備し、このコンデ
ンサ並びに抵抗でローパスフィルタを構成したので、サ
ンプルホールド回路にローパスフィルタの機能を持たせ
ることで回路規模を縮小し、コストダウン及び小型化が
図れるとういう効果がある。
【0050】請求項8の発明は、請求項7の発明におい
て、コンデンサの入力側にスイッチ要素を設け、光電変
換回路の動作タイミングに同期した駆動信号をタイミン
グ制御回路からスイッチ要素に与えてスイッチ要素をオ
ンするので、スイッチ要素の抵抗分を含めたローパスフ
ィルタの時定数が大きい場合でもサンプルホールドした
信号電圧の誤差が低減できて高精度化が図れるとういう
効果がある。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の一実施形態を示す回路ブロック図であ
る。
【図2】同上における定電圧回路の具体回路図である。
【図3】同上における発光回路の具体回路図である。
【図4】同上における光電変換回路の具体回路図であ
る。
【図5】同上におけるフィルタ回路の具体回路図であ
る。
【図6】同上におけるサンプルホールド回路の具体回路
図である。
【図7】同上の動作説明図である。
【図8】従来例を示す回路ブロック図である。
【図9】同上における発光回路の具体回路図である。
【図10】同上における光電変換回路の具体回路図であ
る。
【符号の説明】
1 発光回路 2 光電変換回路 3 フィルタ回路 4 サンプルホールド回路 5 出力調整回路 6 タイミング制御回路 7 電源回路 8 定電圧回路
─────────────────────────────────────────────────────
【手続補正書】
【提出日】平成13年12月10日(2001.12.
10)
【手続補正1】
【補正対象書類名】図面
【補正対象項目名】図1
【補正方法】変更
【補正内容】
【図1】
【手続補正2】
【補正対象書類名】図面
【補正対象項目名】図8
【補正方法】変更
【補正内容】
【図8】
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 坂本 慎司 大阪府門真市大字門真1048番地松下電工株 式会社内 Fターム(参考) 5C085 AA03 AB01 AC03 BA33 CA28 EA01 EA34 EA40 EA43 5H410 BB04 CC08 DD02 EA11 EA12 FF03 FF25

Claims (8)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 発光素子を駆動して監視空間に光を照射
    する発光回路と、発光素子から照射された光が監視空間
    内の煙により散乱された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信号からノ
    イズ成分を除去するフィルタ回路と、フィルタ回路でノ
    イズ成分が除去された出力信号をサンプルホールドする
    サンプルホールド回路と、各回路を間欠的に動作させる
    タイミングを制御するタイミング制御回路と、各回路の
    動作用電源を作成する電源回路と、電源回路の出力端間
    に挿入される電圧変動抑制用のコンデンサと、少なくと
    も電源回路から光電変換回路、フィルタ回路並びにサン
    プルホールド回路に供給される動作用電源電圧を安定化
    させる定電圧回路とを備えたことを特徴とする光電式煙
    感知器。
  2. 【請求項2】 タイミング制御回路により定電圧回路を
    間欠的に動作させることを特徴とする請求項1記載の光
    電式煙感知器。
  3. 【請求項3】 定電圧回路は、出力端子が定電圧回路の
    出力端に接続されたアンプと、アンプの出力端子に対し
    て出力端と並列に接続された外部電源接続端とを具備
    し、出力端子をハイインピーダンスとした状態でアンプ
    を停止可能としたことを特徴とする請求項1記載の光電
    式煙感知器。
  4. 【請求項4】 発光素子に駆動電流を流す駆動素子を設
    け、この駆動素子を駆動する駆動信号を出力するアンプ
    を発光回路に具備し、駆動素子の低電位側の出力端とア
    ンプの一方の入力端との間に発光素子を接続したことを
    特徴とする請求項1記載の光電式煙感知器。
  5. 【請求項5】 光電変換回路は、受光素子の両端が各々
    入力端に接続された完全差動増幅器を具備することを特
    徴とする請求項1記載の光電式煙感知器。
  6. 【請求項6】 フィルタ回路は光電変換回路の出力信号
    を反転増幅する反転増幅回路を有し、この反転増幅回路
    の入力段に直列接続されるコンデンサを反転増幅回路の
    出力段に接続するスイッチ要素を設け、タイミング制御
    回路によりフィルタ回路の動作開始時に所定時間だけス
    イッチ要素をオンすることを特徴とする請求項1記載の
    光電式煙感知器。
  7. 【請求項7】 サンプルホールド回路は、出力信号をホ
    ールドするためのコンデンサと限流用の抵抗を具備し、
    このコンデンサ並びに抵抗でローパスフィルタを構成し
    たことを特徴とする請求項1記載の光電式煙感知器。
  8. 【請求項8】 コンデンサの入力側にスイッチ要素を設
    け、光電変換回路の動作タイミングに同期した駆動信号
    をタイミング制御回路からスイッチ要素に与えてスイッ
    チ要素をオンすることを特徴とする請求項7記載の光電
    式煙感知器。
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