JP2003344159A

JP2003344159A - 熱線検知器

Info

Publication number: JP2003344159A
Application number: JP2002152708A
Authority: JP
Inventors: Shinichi Koshiyama; 伸一越山
Original assignee: Matsushita Electric Works Ltd
Current assignee: Panasonic Electric Works Co Ltd
Priority date: 2002-05-27
Filing date: 2002-05-27
Publication date: 2003-12-03

Abstract

(57)【要約】【課題】検知器内部回路の人体検出動作の自己診断が容
易に行なえる熱線検知器を提供する。【解決手段】焦電素子の焦電効果により人体から発する
遠赤外線を検出する検出回路と、検出回路１から出力さ
れる電圧信号にもとづいて人体有無を判断する判断回路
２とを備えている熱線検知器１０であって、熱線検知器
１０内部の回路に対して擬似人体信号を送出し、内部回
路を介して返送されてくる信号を分析して回路診断を行
なう自己診断機能を有した信号処理部６を、判断回路２
に付加接続した構成としている。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、人体から発せられ
る熱（遠赤外線）から人の存在を検出する熱線検知器で
あって、検知器の内部回路の自己診断を行なう熱線検知
器に関する。

【０００２】

【従来の技術】人体が発する遠赤外線を熱に変換する焦
電素子の焦電効果を用いて、熱の変化量で人の存在を検
出する熱線検知器が、人体検出装置として一般に使用さ
れている。この焦電効果とは、分極している焦電素子に
遠赤外線が入射すると熱に変換され、その温度変化によ
りイオンの平衡状態が保たれなくなり、電荷を発生する
特性をいう。焦電素子を備えた検出回路では、このとき
に発生する電荷を電圧信号に変換して取り出すようにし
ている。

【０００３】図１１は、この種の熱線検知器の要部構成
を示したブロック図である。

【０００４】熱線検知器１００は、焦電素子を有した検
出回路１０１と、発生した電荷を増幅する増幅回路１０
２と、増幅された電圧信号と所定の電圧レベルとを比較
して信号を出力する比較回路１０３と、人体検知の報知
用の表示灯を含んだ表示回路１０４と、リレー等で構成
され受信機（不図示）に対して信号を送出する出力回路
１０５と、電源回路１０６とを備えており、受信機と接
続されている。

【０００５】図１２は、この種の熱線検知器の内部回路
の一例を示した図である。

【０００６】ここで、増幅回路１０２は、コンパレータ
ＩＣ１、抵抗Ｒ４、Ｒ５で構成され、図中Ａに入力され
た電荷を、この増幅回路１０２により数千倍に増幅する
ようにしている。

【０００７】また、比較回路１０３は、複数の抵抗Ｒ７
〜Ｒ１０、定常時Ｌｏｗ出力しているコンパレータＩＣ
２を含んで構成され、図中Ｂ側に入力される増幅された
電圧信号が、抵抗Ｒ９、Ｒ１０で設定されたＣ側の所定
の電圧レベルを超えると、Ｄ側はＨｉとなるようにして
いる。

【０００８】比較回路１０３からＨｉ出力されると、出
力回路１０５ではトランジスタＴｒ１がオンしリレーＲ
ｙがドライブされる一方、表示回路１０４ではトランジ
スタＴｒ２がオンし表示灯ＬＥＤ１が点灯する。

【０００９】図１３には、図２の各ポイントＡ〜Ｄと出
力回路１０５（Ｒｙ）、表示回路１０４（ＬＥＤ１）で
の人体検出のタイミングを表わしたタイムチャートを示
している。

【００１０】

【発明が解決しようとする課題】ところで、この種の熱
線検知器１００は、上述の動作により容易に人体を検知
するものであるが、検知器１００の内部回路（検出回路
１０１、増幅回路１０２等）の人体検出機能が正常に動
作するかどうかを自己診断する機能は有していない。

【００１１】そのため、熱線検知器１００の内部回路の
正常動作の確認をするためには、施工後、受信機と接続
した状態で、検知器側と受信機側に点検者を配置して、
実際の人体による試験をしなければならなかった。

【００１２】本発明は、このような問題を解決するため
に提案されたもので、その目的は、検知器内部回路の人
体検出動作の自己診断が容易に行なえる熱線検知器を提
供することにある。

【００１３】

【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
に、請求項１に記載の熱線検知器は、焦電素子の焦電効
果により人体から発する遠赤外線を検出する検出回路
と、検出回路から出力される電圧信号にもとづいて人体
有無を判断する判断回路とを備えている熱線検知器であ
って、次の特徴を有している。

【００１４】すなわち、熱線検知器は、熱線検知器内部
の回路に対して擬似人体信号を送出し、内部回路を介し
て返送されてくる信号を分析して回路診断を行なう自己
診断機能を有した信号処理部を、判断回路に付加接続し
た構成としている。ここで、内部回路には、上記の検出
回路、判断回路が含まれる。

【００１５】熱線検知器内部で擬似的な人体信号を出力
して診断を行なうようにしているため、施工前には、熱
線検知器単独で内部回路が正常に動作するかどうかを確
認することができ、施工後であっても、このような擬似
的な試験により自動で自己診断を実施することができ
る。

【００１６】請求項２では、判断回路は、検出回路から
出力される信号を増幅する増幅回路と、増幅された電圧
信号と所定の電圧レベルとを比較して人体検出信号を出
力する比較回路とを含んで構成され、信号処理部は、増
幅回路に対して擬似人体信号を送出し、比較回路を介し
て擬似人体信号にもとづいて生成された人体検出信号に
より自己診断を行なうようにしている。

【００１７】請求項３では、焦電素子に対して熱線を照
射するヒータ回路をさらに備えており、信号処理部が、
ヒータ回路に対して擬似人体信号を出力することを特徴
とする。

【００１８】これにより、ヒータ回路から発する熱線に
より焦電素子を稼働させ、検出回路から擬似的に人体検
出信号を伝達させて、検出回路を含めて点検が行なえる
ようにしている。

【００１９】請求項４では、信号処理部は、擬似人体信
号を出力してから人体検出信号を入力するまでの時間を
監視し、所定時間内に信号入力されなかったときに回路
異常と判断することを特徴とする。

【００２０】請求項５では、信号処理部は、擬似人体信
号を複数パルス出力し、入力した人体検出信号の回数
と、出力した擬似人体信号のパルス数とを比較して、回
路診断を行なうことを特徴とする。

【００２１】請求項６では、焦電素子は、１つのエレメ
ントを備えており、ヒータ回路のヒータを、エレメント
に対してミラーに反射させて熱線を照射するように配置
したことを特徴とする。

【００２２】請求項７では、焦電素子は、複数のエレメ
ントを備えており、ヒータ回路は、個々のエレメントに
対して、ミラーに反射させて熱線を照射する、個々のエ
レメントに対応した複数のヒータを有しており、信号処
理部は、複数のヒータの各々に対して、個別の擬似人体
信号を時間差出力することを特徴とする。

【００２３】

【発明の実施の形態】以下に、本発明の実施の形態につ
いて、添付図面とともに説明する。

【００２４】図１は、本発明の熱線検知器の要部構成を
示すブロック図である。

【００２５】熱線検知器１０は、焦電素子の焦電効果に
より人体から発する遠赤外線を検出する検出回路１と、
検出回路１から出力される電圧信号にもとづいて人体の
有無を判断する判断回路２と、人体検知を報知するため
の表示灯を備えた表示回路３と、リレー等で構成され受
信機に対して信号を送出する出力回路４と、電源回路５
とを備え、さらに、マイコン６等で構成され以下に説明
する自己診断機能を実行する信号処理部を備えている。

【００２６】なお、判断回路２は、発生した電荷を増幅
する増幅回路２ａと、増幅された電圧信号と所定の電圧
レベルとを比較して信号を出力する比較回路２ｂとを含
んで構成されている。

【００２７】熱線検知器１０の電源を投入するとマイコ
ン６より擬似人体信号を判断回路２側に送出すると、判
断回路２は、正常な場合には擬似人体信号にもとづく人
体検出信号をマイコン６側に伝達し、回路が異常な場合
には人体検出信号を伝達しないようにして、マイコン６
側で自己診断ができる構成としている（図中、矢印Ａの
流れ）。

【００２８】この擬似人体信号は、実際に検出回路１が
人体を検出して判断回路２側に送出する電圧信号と同等
なパルス信号で、電源投入と同時にマイコン６で内部発
生させるようにしたものである。

【００２９】また、回路の正常、異常を解析したマイコ
ン６は、表示回路３に信号を送出し、表示灯等で診断結
果を周囲に報知させる（図中、矢印Ｂの流れ）。

【００３０】図２は、本発明の熱線検知器１０の内部回
路の一例を示した図である。マイコン６より送出する擬
似人体信号を増幅回路２ａの前段へ入力し増幅回路２ａ
と比較回路２ｂの動作が正常かどうかを判断する構成に
ついて、図２とともに説明する。

【００３１】ここで、増幅回路２ａは、コンパレータＩ
Ｃ１、抵抗Ｒ４、Ｒ５で構成され、検出回路１で出力さ
れた電荷を数千倍に増幅するようにしている。また、比
較回路２ｂは、複数の抵抗Ｒ７〜Ｒ１０、定常時Ｌｏｗ
出力しているコンパレータＩＣ２を含んで構成され、図
中Ｅ側に入力される増幅された電圧信号が、抵抗Ｒ９、
Ｒ１０で設定されたＦ側の所定の電圧レベルを超える
と、Ｈｉ出力するように構成されている。なお、電源回
路５は、電源入力を受けて定電圧を発生させる部品ＩＣ
３と、安定用のコンデンサＣ２、Ｃ３とを含んで構成さ
れる。

【００３２】まず、熱線検知器１０の電源を投入する
と、検出回路１、判断回路２等の内部回路が安定した
後、マイコン６は擬似人体信号を送出する。送出された
擬似人体信号は抵抗Ｒ３の前段に入力され、増幅回路２
ａでコンパレータＩＣ１と抵抗Ｒ４、Ｒ５の抵抗値から
決まる増幅率により信号増幅され比較回路２ｂへと伝達
される。

【００３３】次に、比較回路２ｂのコンパレータＩＣ２
は、前段で増幅された信号が点Ｅ＞点Ｆになったとき始
めてＨｉ出力し、マイコン６のＢポートにもＨｉ信号が
伝達される。

【００３４】そして、マイコン６は、Ａポートより擬似
人体信号を送出した後に、ＢポートがＬｏｗからＨｉ
（人体検出信号）になったことにより、判断回路２（増
幅回路２ａと比較回路２ｂ）が正常動作をしたものと判
断する。

【００３５】逆に、擬似人体信号を送出してもＢポート
がＨｉにならなければ、回路異常と判断し、Ｄポートで
はＨｉからＬｏｗの出力となり、その後ＬｏｗとＨｉを
繰り返すことにより表示灯ＬＥＤ１を点滅させ、回路異
常を報知する。

【００３６】このように、本発明の熱線検知器１０では
内部回路の自己診断が行なえるので、検知器の施工前後
にかかわらず、受信機（不図示）と接続して点検を行な
う必要がなく、検知器単独で自己診断ができ、利便性の
面で優れている。

【００３７】また、この擬似人体信号を電源投入時だけ
ではなく定期的に出力することにより、内部回路の故障
によるトラブルの未然防止を可能とした、精度の高い自
己診断機能が実現できる。

【００３８】図３は、本発明の熱線検知器の内部回路の
他例を示す図である。

【００３９】この例では、熱線検知器１１は、焦電素子
Ｓ１に対して熱線を照射するヒータ回路７をさらに含ん
で構成される。

【００４０】この熱線検知器１１では、マイコン６から
送出する擬似人体信号により、ヒータＨ１、抵抗Ｒ１
５、トランジスタＴｒ２で構成されるヒータ回路７を駆
動し、検出回路１も含め動作が正常かどうかを判断でき
る構成となっている。

【００４１】まず、熱線検知器１１の電源を投入する
と、内部回路が安定した後、マイコン６はＡポートより
擬似人体信号を送出し、この信号によりトランジスタＴ
ｒ２を駆動させ、ヒータＨ１に電流を流す。ヒータＨ１
に電流が流れるとコイルが暖められ、熱線を輻射する。

【００４２】輻射された熱線が焦電素子１に照射される
と、Ｅ点の電位が変動し、電位変動分が増幅回路２ａ、
比較回路２ｂを経て、マイコン６のＢポートへ、擬似人
体信号にもとづく人体検出信号が伝達される。マイコン
６は、ＢポートがＬｏｗからＨｉとなったことで、内部
回路が正常に動作したと判断する。

【００４３】逆に、擬似人体信号を送出してもＢポート
がＨｉにならなければ、回路異常と判断し、Ｄポートが
ＨｉからＬｏｗの出力となり、その後ＬｏｗとＨｉを繰
り返すことにより表示灯ＬＥＤ１を点滅させることで回
路異常を報知する。

【００４４】図３の例によれば、ヒータ回路７を設けて
いるため、増幅回路２ａと比較回路２ｂに加えて検出回
路１（焦電素子Ｓ１）の動作も診断することができる。

【００４５】また、上記のマイコン６は、Ａポートから
の擬似人体信号の出力から、Ｂポートへの人体検出信号
の入力までの時間を監視して、自己診断を行なうことも
できる。ようするに、予め設定した所定時間をオーバー
したときに回路異常と判断するようにすれば、利便性の
高い自己診断機能を持たせることが可能となる。

【００４６】すなわち、上記監視のための所定時間を設
定変更できるようにしておけば、自己診断の精度を容易
に調整でき、また、信号出力から入力までの応答時間を
記憶保存するようにすれば、その応答時間の変化により
回路の劣化の程度も判断することができる。

【００４７】時間監視するようにした場合の擬似人体信
号のタイムチャートを、図４に示している。図中、ａで
示す擬似人体信号の送出の場合には、監視時間Ｔ内に人
体検出信号が検出されたことを示しており、ｂで示す擬
似人体信号の送出では、監視時間Ｔ内に人体検出信号が
検出されなかったことを示している。

【００４８】なお、図４に示すＡ〜Ｇは、図３における
マイコン６の各ポート、内部回路の各ポイントを示して
いる。

【００４９】また、図５には、複数パルスの擬似人体信
号を送出した際のタイムチャートを示している。

【００５０】マイコン６では、複数（例えば３回）のパ
ルス信号を出力した後、所定時間Ｔ内に、Ｂポートより
人体検出信号が３回入力されたとき正常と判断する。

【００５１】図中、ａで示す擬似人体信号の送出の場合
には、監視時間Ｔ内に人体検出信号が３回検出されたこ
とを示しており、ｂで示す擬似人体信号の送出では、監
視時間Ｔ内に人体検出信号が検出されなかったことを示
している。

【００５２】このように、パルス数をカウントして動作
確認しているため、監視時間に左右されない自己診断が
実現できる。

【００５３】図６は、検出回路に対するヒータの配置態
様の一例を示した図である。

【００５４】この例では、素子のエレメント構成がシン
グルタイプの焦電素子Ｓ１を採用しており、１つのヒー
タＨ１を熱源としてミラーＭ１、Ｍ２の内部反射により
ヒータの熱線を焦電素子Ｓ１に照射する構成としてい
る。

【００５５】プリント板上に実装されたヒータＨ１は、
擬似人体信号により駆動され、これにより熱線を輻射
し、輻射された熱線は、ミラーＭ１の内側にある鏡面を
反射し焦電素子Ｓ１へと照射される。

【００５６】ここで、エレメントとは熱線を受けると自
発分極するセラミック素子のことをいい、シングルタイ
プの焦電素子とはこのエレメントを１つ有したもののこ
とをいう。

【００５７】図７は、検出回路に対するヒータの配置態
様の他例を示した図である。また、図８には、その平面
図を示している。

【００５８】この例では、素子のエレメント構成がデュ
アルタイプの焦電素子Ｓ２を採用しており、複数のヒー
タＨ１、Ｈ２を熱源としてミラーＭ４、Ｍ５内部反射に
よりヒータＨ１、Ｈ２の熱線を焦電素子Ｓ２に照射する
構成としている。

【００５９】ここで、デュアルタイプの焦電素子Ｓ２と
は、エレメントを２つ有し、それぞれが時間差をもって
自発分極することで人体検出を可能としたものをいう。
時間差を持たずに２つのエレメントが同時に自発分極す
ると、エレメントの接続の構成よりキャンセルされるた
め人体検出はできない。

【００６０】このデュアルタイプの焦電素子Ｓ２の特性
に合わせて、マイコン６より時間差を設けた擬似人体信
号を連続して出力することで、検出回路を擬似的に駆動
させている。

【００６１】図９には、この種のデュアルタイプの焦電
素子Ｓ２に対応して複数のヒータＨ１、Ｈ２を設けた熱
線検知器１２の回路図を示している。

【００６２】図９で示すように、マイコン６１のＡポー
トからトランジスタＴｒ２に対して、Ｊポートからトラ
ンジスタＴｒ３に対して、擬似人体信号を時間差出力す
ることによって、ヒータＨ１、Ｈ２から焦電素子Ｓ２に
対して時間差をつけて熱線照射させるようにしている。

【００６３】また、図１０には、複数の擬似人体信号を
時間差出力した際のタイムチャートを示している。

【００６４】Ａポート、ＪポートからのＨｉ信号の時間
差出力により、ヒータＨ１、Ｈ２から時間差をつけて熱
線照射しているが、デュアルタイプの特性により、検出
回路の出力側であるＥ点では１回のみ立ち上がり、人体
検出信号が出力される。

【００６５】なお、図１０において、ａで示す擬似人体
信号の送出の場合には、監視時間Ｔ内に人体検出信号が
検出されたことを示しており、ｂで示す擬似人体信号の
送出では、監視時間Ｔ内に人体検出信号が検出されなか
ったことを示している。

【００６６】

【発明の効果】以上の説明からも理解できるように、請
求項１に記載の熱線検知器では、信号処理部が自ら出力
した擬似人体信号にもとづいて内部回路の自己診断を行
なうようにしているので、検知器の施工前に容易に正常
動作の確認ができ、また施工後であっても、点検者を配
置して実際の人体による試験を実施することなく、単独
で自己診断が行なえる。

【００６７】請求項２では、増幅回路の前段に擬似人体
信号を送出しているので、判断回路を構成する増幅回路
と比較回路の診断を自動的に行なうことができる。

【００６８】請求項３では、熱線検知器の内部回路にヒ
ータ回路を付加接続し、そのヒータ回路に対して擬似人
体信号を送出しているので、擬似的に焦電素子に熱線を
照射でき、検出回路も含めたかたちで自己診断を行なう
ことができる。

【００６９】請求項４では、擬似人体信号を出力してか
ら人体検出信号を入力するまでの時間を監視して回路の
正常動作を判断しているため、監視のための所定時間を
設定変更すれば、自己診断の精度を容易に調整でき、ま
た、信号出力から入力までの応答時間を記憶保存すれ
ば、その変化により回路の劣化の程度も判断することが
できる。

【００７０】請求項５では、擬似人体信号を複数パルス
出力し、入力した人体検出信号の回数と、出力した擬似
人体信号のパルス数とを比較して回路異常を判断してい
るため、監視時間に左右されない自己診断が実現でき
る。

【００７１】請求項６では、擬似人体信号でヒータ回路
を稼働させたときに、１つのエレメントを有したシング
ルタイプの焦電素子に対して、ミラーの内部反射により
熱線を照射するようにヒータを配置しているので、検出
回路の内部構造を利用した簡易な自己診断が自動的に行
なえる。

【００７２】請求項７では、２つのヒータを使用してい
るので、デュアルタイプの焦電素子であっても簡単に自
己診断が実現できる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の熱線検知器の要部構成を示したブロッ
ク図である。

【図２】本発明の熱線検知器の内部回路の一例を示した
図である。

【図３】本発明の熱線検知器の内部回路の他例を示す図
である。

【図４】擬似人体信号を時間監視するようにした場合の
タイムチャートである。

【図５】複数パルスの擬似人体信号を監視するようにし
た場合のタイムチャートである。

【図６】シングルタイプの焦電素子に対するヒータの配
置の態様例を示した図である。

【図７】デュアルタイプの焦電素子に対するヒータの配
置態様の他例を示した図である。

【図８】図７で示す配置態様の平面図である。

【図９】デュアルタイプの焦電素子に対応して複数のヒ
ータを設けた熱線検知器の内部回路例を示す図である。

【図１０】複数パルスの擬似人体信号を時間差出力する
ようにした場合のタイムチャートである。

【図１１】従来の熱線検知器の要部構成を示したブロッ
ク図である。

【図１２】従来の熱線検知器の内部回路の一例を示した
図である。

【図１３】従来の熱線検知器の人体検出タイミングを表
わしたタイムチャートである。

【符号の説明】１０、１１、１２・・・熱線検知器１・・・検出回路Ｓ１・・・焦電素子２・・・判断回路２ａ・・・増幅回路２ｂ・・・比較回路３・・・表示回路４・・・出力回路５・・・電源回路６、６１・・・信号処理部７、７１・・・ヒータ回路Ｈ１、Ｈ２・・・ヒータＭ１〜Ｍ５・・・ミラー

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.⁷ 識別記号ＦＩテーマコート゛(参考）Ｇ０１Ｖ 8/10 Ｇ０８Ｂ 13/191 Ｇ０８Ｂ 13/191 Ｇ０１Ｖ 9/04 ＺＦターム(参考） 2G065 AB02 AB14 BA13 BC07 BC14 CA25 DA03 2G066 AC13 BA01 BA04 BA25 CA08 5C084 AA02 AA07 AA14 BB04 BB31 BB40 CC17 DD43 EE01 JJ05 JJ07

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】焦電素子の焦電効果により人体から発する
遠赤外線を検出する検出回路と、上記検出回路から出力
される電圧信号にもとづいて人体有無を判断する判断回
路とを備えている熱線検知器において、上記熱線検知器内部の回路に対して擬似人体信号を送出
して、返送されてくる信号を分析して回路診断を行なう
自己診断機能を有した信号処理部を、上記判断回路に付
加接続していることを特徴とする熱線検知器。
【請求項２】請求項１において、上記判断回路は、上記検出回路から出力される信号を増
幅する増幅回路と、増幅された電圧信号と所定の電圧レ
ベルとを比較して人体検出信号を出力する比較回路とを
含んで構成され、上記信号処理部は、上記増幅回路に対して擬似人体信号
を送出し、上記比較回路を介して擬似人体信号にもとづ
いて生成された人体検出信号により自己診断を行なうよ
うにしていることを特徴とする熱線検知器。
【請求項３】請求項１において、上記焦電素子に対して熱線を照射するヒータ回路をさら
に備えており、上記信号処理部は、上記ヒータ回路に対して擬似人体信
号を出力することを特徴とする熱線検知器。
【請求項４】請求項１〜３のいずれかにおいて、上記信号処理部は、擬似人体信号を出力してから人体検
出信号を入力するまでの時間を監視し、所定時間内に信
号入力されなかったときに回路異常と判断することを特
徴とする熱線検知器。
【請求項５】請求項１〜３のいずれかにおいて、上記信号処理部は、擬似人体信号を複数パルス出力し、
入力した人体検出信号の回数と、出力した擬似人体信号
のパルス数とを比較して、回路診断を行なうことを特徴
とする熱線検知器。
【請求項６】請求項３において、上記焦電素子は、１つのエレメントを備えており、上記ヒータ回路のヒータを、上記エレメントに対して、
ミラーに反射させて熱線を照射するように配置したこと
を特徴とする熱線検知器。
【請求項７】請求項３において、上記焦電素子は、複数のエレメントを備えており、上記ヒータ回路は、上記個々のエレメントに対して、ミ
ラーに反射させて熱線を照射する、個々のエレメントに
対応した複数のヒータを有しており、上記信号処理部は、上記複数のヒータの各々に対して、
個別の擬似人体信号を時間差出力することを特徴とする
熱線検知器。