JP2023175306A - データ出力回路、火災報知端末、及び火災報知システム - Google Patents

Abstract

【課題】基板のコストが高くなることを抑制しつつ、イオンマイグレーションによる異常が発生しにくくする。
【解決手段】基板と、第１伝送ライン及び第２伝送ラインと、バイアス電圧を印加するためのバイアス電圧印加部と、バイアス電圧印加部と第１伝送ライン及び第２伝送ラインとの間が電気的に接続された接続状態と接続されていない切断状態とを切り換える第１スイッチと、第１伝送ライン及び第２伝送ラインにバイアス電圧を印加するか否かを切り換えるスイッチ制御部と、第１伝送ライン及び第２伝送ラインがそれぞれ伝送した電気信号に基づく送信データを出力するデータ出力部とを備える、データ出力回路。
【選択図】図６

Description

本発明は、データ出力回路、火災報知端末、及び火災報知システムに関する。

湿度が高い環境において、プリント基板に設けられた近接する配線パターンの間で電位差が生じた状態が継続すると、陰極側に金属が生成してしまう現象が生じる。この現象は、イオンマイグレーションと呼ばれ、配線パターン間、スルーホール間等の絶縁不良の原因となることがある。そして、このようなイオンマイグレーションを抑制できるプリント基板が知られていた（例えば、特許文献１を参照）。

特開２０１１－１５１０９５号公報

しかしながら、イオンマイグレーションを抑制できるプリント基板は高価であり、このような基板を搭載すると装置のコストが高くなってしまうという問題が生じていた。

そこで、本発明はこれらの点に鑑みてなされたものであり、基板のコストが高くなることを抑制しつつ、イオンマイグレーションによる異常が発生しにくくすることを目的とする。

本発明の第１の態様においては、基板と、前記基板にランド又はビアを有するように形成されており、バイアス電圧が印加された状態で電気信号を伝送する、第１伝送ライン及び第２伝送ラインと、前記第１伝送ライン及び前記第２伝送ラインに前記バイアス電圧を印加するためのバイアス電圧印加部と、前記バイアス電圧印加部と前記第１伝送ライン及び前記第２伝送ラインとの間が電気的に接続された接続状態と接続されていない切断状態とを切り換える第１スイッチと、前記第１スイッチを制御して、前記第１伝送ライン及び前記第２伝送ラインに前記バイアス電圧を印加するか否かを切り換えるスイッチ制御部と、前記第１伝送ライン及び前記第２伝送ラインに接続されており、前記第１伝送ライン及び前記第２伝送ラインがそれぞれ伝送した電気信号に基づく送信データを出力するデータ出力部とを備え、前記スイッチ制御部は、前記データ出力部が前記送信データを出力するために前記第１伝送ライン及び前記第２伝送ラインから電気信号を取得する場合、前記第１スイッチを接続状態にし、前記データ出力部が前記第１伝送ライン及び前記第２伝送ラインから電気信号を取得した後に前記第１スイッチを切断状態にする、データ出力回路を提供する。

前記第１スイッチ及び前記第１伝送ラインの間と、前記第１スイッチ及び前記第２伝送ラインの間とに、所定の抵抗値を有する第１抵抗を更に備えてもよい。

基準電位と前記第１伝送ライン及び前記第２伝送ラインとの間が接続された接続状態と接続されていない切断状態とを切り換える第２スイッチを更に備え、前記スイッチ制御部は、前記第１スイッチ及び前記第２スイッチを制御して、前記第１スイッチを接続状態にして前記第１伝送ライン及び前記第２伝送ラインに前記バイアス電圧を印加する場合、前記第２スイッチを切断状態にし、前記第１スイッチを切断状態にする場合、前記第２スイッチを接続状態にして、前記第１伝送ライン及び前記第２伝送ラインと前記基準電位とを接続してもよい。

前記第１伝送ラインが基準電位に電気的に接続された接続状態と接続されていない切断状態とを切り換えるスイッチであって、設定値に対応する状態を保つ第１設定スイッチと、前記第２伝送ラインが前記基準電位に電気的に接続された接続状態と接続されていない切断状態とを切り換えるスイッチであって、前記設定値に対応する状態を保つ第２設定スイッチとを更に備え、前記データ出力部は、前記第１伝送ライン及び前記第２伝送ラインからそれぞれ取得した電気信号に基づいて、前記設定値を示す前記送信データを出力してもよい。

前記バイアス電圧印加部と前記第１伝送ライン及び前記第２伝送ラインとの間が電気的に接続された接続状態と接続されていない切断状態とを切り換える第３スイッチと、前記第３スイッチ及び前記第１伝送ラインの間と、前記第３スイッチ及び前記第２伝送ラインの間とに、前記第１抵抗の抵抗値よりも小さい抵抗値を有する第２抵抗とを更に備え、前記スイッチ制御部は、前記第１スイッチ及び前記第３スイッチを制御して、前記第１スイッチを接続状態にして前記第１伝送ライン及び前記第２伝送ラインに前記バイアス電圧を印加する場合、前記第３スイッチを切断状態にし、前記第３スイッチを接続状態にして前記第１伝送ライン及び前記第２伝送ラインに前記バイアス電圧を印加する場合、前記第１スイッチを切断状態にしてもよい。

前記スイッチ制御部は、所定の期間が経過した場合、又は、当該データ出力回路が動作を開始する場合に、前記第１スイッチを切断状態にして、前記第３スイッチを接続状態にしてもよい。

本発明の第２の態様においては、基板と、前記基板にランド又はビアを有するように形成されており、バイアス電圧が印加された状態で電気信号を伝送する、第１伝送ライン及び第２伝送ラインと、前記第１伝送ライン及び前記第２伝送ラインに前記バイアス電圧を印加するためのバイアス電圧印加部と、前記バイアス電圧印加部及び前記第１伝送ラインの間と、前記バイアス電圧印加部及び前記第２伝送ラインの間とに設けられており、所定の抵抗値を有する第１抵抗と、前記バイアス電圧印加部と前記第１伝送ライン及び前記第２伝送ラインとの間が電気的に接続された接続状態と接続されていない切断状態とを切り換えるスイッチと、前記スイッチ及び前記第１伝送ラインの間と、前記スイッチ及び前記第２伝送ラインの間とに、前記第１抵抗の抵抗値よりも小さい抵抗値を有する第２抵抗と、前記スイッチを制御して、前記第１伝送ライン及び前記第２伝送ラインに前記第２抵抗を介して前記バイアス電圧を印加するか否かを切り換えるスイッチ制御部と、前記第１伝送ライン及び前記第２伝送ラインに接続されており、前記第１伝送ライン及び前記第２伝送ラインがそれぞれ伝送した電気信号に基づく送信データを出力するデータ出力部とを備え、前記スイッチ制御部は、所定のタイミングにおいて前記スイッチを所定の期間接続状態にする、データ出力回路を提供する。

本発明の第３の態様においては、伝送線に接続されている火災報知端末であって、火災を検出するためのセンサと、前記伝送線を介して受信機と通信する通信回路と、第１の態様の前記データ出力回路と、前記データ出力回路が出力する前記送信データが示す値を当該火災報知端末の端末アドレス値とし、前記端末アドレス値と前記通信回路が受信した伝送信号に含まれているアドレス値とが一致した場合、当該火災報知端末を制御して前記伝送信号に含まれているコマンド値に対応する動作を実行する、端末制御回路とを備え、前記スイッチ制御部は、前記通信回路が前記アドレス値を受信したことに応じて前記第１スイッチを接続状態にし、前記データ出力回路が前記端末アドレス値を出力した後に前記第１スイッチを切断状態にする、火災報知端末を提供する。

本発明の第４の態様においては、火災報知システムであって、前記伝送線に接続されている複数の第３の態様の前記火災報知端末と、前記伝送線を介して複数の前記火災報知端末と信号を送受信する受信機とを備え、複数の前記火災報知端末は、互いに異なる前記端末アドレス値が設定されており、前記受信機は、一の火災報知端末と通信する場合、前記一の火災報知端末の前記端末アドレス値と一致する前記アドレス値と前記一の火災報知端末に実行させる動作に対応するコマンド値とを含む前記伝送信号を前記伝送線に送信し、前記スイッチ制御部は、前記受信機が送信した前記アドレス値を受信したことに応じて前記第１スイッチを接続状態にし、前記データ出力回路が前記端末アドレス値を出力した後に前記第１スイッチを切断状態にする、火災報知システムを提供する。

本発明によれば、基板のコストが高くなることを抑制しつつ、イオンマイグレーションによる異常が発生しにくくできるという効果を奏する。

本実施形態に係る火災報知システムＳの構成例を示す。 本実施形態に係る受信機１０が送受信する伝送信号の一例を示す。 本実施形態に係る受信機１０が送信した伝送信号と、火災報知端末１００が伝送信号に応じて送信した応答信号の一例を示す。 本実施形態に係る火災報知端末１００の構成例を示す。 従来のデータ出力回路１４０の構成例を示す。 本実施形態に係るデータ出力回路３００の構成例を示す。 本実施形態に係るデータ出力回路３００の第１変形例を示す。 本実施形態に係るデータ出力回路３００の第２変形例を示す。

＜火災報知システムＳの構成例＞
図１は、本実施形態に係る火災報知システムＳの構成例を示す。火災報知システムＳは、複数の火災報知端末１００の測定結果に基づいて、火災の発生等を監視する。火災報知システムＳは、受信機１０と、伝送線２０と、火災報知端末１００とを備える。

受信機１０は、１又は複数の伝送線２０に接続されており、伝送線２０を介して複数の火災報知端末１００と信号を送受信する。受信機１０は、更に中継器等を介して火災報知端末１００と通信してもよい。受信機１０は、例えば、火災報知端末１００と通信することにより、火災報知端末１００から火災の発生、端末の動作状況等の情報を収集する。受信機１０の少なくとも一部は、サーバ等のコンピュータである。受信機１０は、収集した情報に基づく警報の発生、情報の表示等の機能を有する。また、受信機１０は、外部の機器、サーバ等に情報を送信する機能を有してもよい。

火災報知端末１００は、伝送線２０に接続されており、火災によって変化する環境の状態を測定する。火災報知端末１００は、例えば、煙、熱、炎等を検出するセンサを有し、伝送線２０を介してセンサの検出結果を示す環境情報を受信機１０に送信する。また、火災報知端末１００は、センサの検出結果に基づいて火災が発生したか否かを判定し、判定結果を環境情報として受信機１０に送信してもよい。なお、火災報知端末１００は、伝送線２０を介して受信機１０から電力を受け取ってもよい。以上の受信機１０及び火災報知端末１００の間の通信について次に説明する。

＜伝送信号の一例＞
図２は、本実施形態に係る受信機１０が送受信する伝送信号の一例を示す。図２は、伝送線２０上のポーリング例を示す。また、火災報知端末１００は、互いに異なる端末アドレス値が設定されているものとする。そして、受信機１０は、複数の火災報知端末１００に対して順番にポーリングを実行して、それぞれの火災報知端末１００から環境情報を収集する。

受信機１０は、一の火災報知端末１００と通信する場合、一の火災報知端末１００の端末アドレス値と一致するアドレス値と一の火災報知端末に実行させる動作に対応するコマンド値とを含む伝送信号を伝送線２０に送信する。図２は、受信機１０が、０１からｎまでの値に端末アドレスが設定されたｎ個の火災報知端末１００に対して、ｎ個の伝送信号を送信してポーリングを実行した例を示す。

火災報知端末１００は、このような伝送信号を順次受信する。火災報知端末１００は、自身の端末アドレスと一致するアドレス値を有する伝送信号を受信した場合、受信した当該伝送信号に含まれているコマンド値に対応する動作を実行する。そして、火災報知端末１００は、コマンド値に対応する動作を実行した結果を示す応答信号を伝送線２０に送信する。コマンド値に対応する動作は、例えば、センサの検出結果の送信、火災発生の判定結果の送信、端末内の温度情報の送信、端末の種類を示す情報の送信、正常動作をしていることを示す動作確認結果の送信等である。

図２は、ｎ個の火災報知端末１００が、自身の端末アドレスを指定する伝送信号を受信したことに応じて、対応する動作を実行して応答信号を送信した例を示す。受信機１０は、このように、ｎ個の火災報知端末１００が送信したｎ個の応答信号を伝送線２０から受信する。これにより、受信機１０は、伝送線２０に接続された複数の火災報知端末１００のうち指定する火災報知端末１００から指定する動作の動作結果を取得することができる。

＜伝送信号と応答信号の一例＞
図３は、本実施形態に係る受信機１０が送信した伝送信号と、火災報知端末１００が伝送信号に応じて送信した応答信号の一例を示す。図３は、各信号に含まれているデータの並ぶ順序を示し、火災報知端末１００は、この順番にデータを受信する。伝送信号は、例えば、スタート、アドレス値、コマンド値、パラメータ値、チェック値、ストップ等を示すデータを含んでもよい。

スタートは伝送の開始を、アドレス値は通信先の火災報知端末１００を、コマンド値は通信先の火災報知端末１００に実行させる動作を示す。パラメータ値は、動作に用いるパラメータ等を示す。チェック値は、誤り検出用のデータである。ストップは伝送の終了を示す。図３（ａ）は、伝送信号にスタート、アドレス値、チェック値、コマンド値を示すデータが含まれている例を示す。

火災報知端末１００は、このような伝送信号を受信すると、アドレス値と自身の端末アドレスとを比較する。図３（ｂ）は、火災報知端末１００がアドレス値と自身の端末アドレスとの比較動作を実行するタイミングを示す。火災報知端末１００は、アドレス値と端末アドレスとが一致した場合、コマンド値に対応する動作を実行して応答信号を送信する。火災報知端末１００は、例えば、図３（ｂ）に示す期間Ｔ３においてアドレス値及び端末アドレスの比較動作を行い、期間Ｔ３の後、コマンド値に対応する動作を実行する。

応答信号は、スタート、パラメータ値、チェック値、ストップ等を示すデータを含んでもよい。パラメータ値は、コマンド値に対応して動作した結果を示す。チェック値は、誤り検出用のデータである。ストップは伝送の終了を示す。図３（ａ）は、応答信号にパラメータ値、チェック値、ストップを示すデータが含まれている例を示す。受信機１０は、図３（ａ）に示すような伝送信号を送信することで、図３（ａ）に示すような応答信号を受信する。このような応答信号を送信する火災報知端末１００について次に説明する。

＜火災報知端末１００の構成例＞
図４は、本実施形態に係る火災報知端末１００の構成例を示す。火災報知端末１００は、通信回路１１０と、電源回路１２０と、センサ１３０と、データ出力回路１４０と、記憶部１５０と、端末制御回路１６０とを備える。

通信回路１１０は、伝送線２０を介して受信機１０と通信する。通信回路１１０は、受信機１０が送信した伝送信号を受信する。また、通信回路１１０は、端末制御回路１６０が伝送信号に含まれているコマンド値に対応する動作を実行した場合、応答信号を受信機１０に送信する。

電源回路１２０は、伝送線２０を介して電力を受け取り、火災報知端末１００の各部に電源電圧または電力を供給する。電源回路１２０は、例えば、ＡＣ／ＤＣコンバータ、ＤＣ／ＤＣコンバータ等を有してもよい。電源回路１２０は、データ出力回路１４０にバイアス電圧を供給してもよい。

センサ１３０は、火災を検出するためのセンサである。センサ１３０は、煙、熱、炎等を検出する。データ出力回路１４０は、火災報知端末１００の端末アドレス値を示す送信データを端末制御回路１６０に出力する。データ出力回路１４０の動作は後述する。

記憶部１５０は、プロセッサ等が端末制御回路１６０として機能する場合、プロセッサを機能させるＯＳ（Operating System）、及びプログラム等の情報を格納してもよい。また、記憶部１５０は、当該プログラムの実行時に参照されるデータベースを含む種々の情報を格納してもよい。例えば、プロセッサは、記憶部１５０に記憶されたプログラムを実行することによって、端末制御回路１６０として機能する。

記憶部１５０は、例えば、コンピュータ等が実行する各種プログラム及び各種テーブル等を格納するＲＯＭ（Read Only Memory）、及び作業領域となるＲＡＭ（Random Access Memory）を含む。また、記憶部１５０は、ＨＤＤ（Hard Disk Drive）及び／又はＳＳＤ（Solid State Drive）等の大容量記憶装置を含んでもよい。

記憶部１５０は、火災報知端末１００が動作の過程で生成する（又は利用する）中間データ、算出結果、閾値、基準値、及びパラメータ等をそれぞれ記憶してもよい。また、記憶部１５０は、火災報知端末１００内の各部の要求に応じて、記憶したデータを要求元に供給してもよい。

端末制御回路１６０は、火災報知端末１００の各部を制御する。端末制御回路１６０は、例えば、データ出力回路１４０が出力する送信データが示す端末アドレス値と通信回路１１０が受信した伝送信号に含まれているアドレス値とが一致するか否かを判定する。端末制御回路１６０は、端末アドレス値と伝送信号に含まれているアドレス値とが一致した場合、当該火災報知端末１００の各部を制御して伝送信号に含まれているコマンド値に対応する動作を実行する。

端末制御回路１６０は、コマンド値に対応した動作として、センサ１３０の検出結果を通信回路１１０から受信機１０へと送信する。また、端末制御回路１６０は、センサ１３０の検出結果から火災の発生の有無を判定して、判定結果を通信回路１１０から受信機１０へと送信してもよい。

以上の火災報知端末１００は、火災監視対象物における複数の箇所に設置されることが望ましい。そして、受信機１０は、複数の火災報知端末１００から送信された情報を収集することで、火災の発生をより正確に判断することができる。したがって、本実施形態の火災報知システムＳによれば、火災による被害のリスクを低減させることができる。次に、火災報知端末１００に用いられているデータ出力回路１４０について説明する。

＜従来のデータ出力回路１４０の構成例＞
図５は、従来のデータ出力回路１４０の構成例を示す。データ出力回路１４０は、予め設定された端末アドレス値を示す送信データを出力する回路である。データ出力回路１４０は、基板と、ビア２１０と、基準電位２２０と、伝送ライン２３０と、バイアス電圧印加部２４０と、第１抵抗２５０と、設定スイッチ２６０と、バッファ２７０と、データ出力部２８０とを備える。

基板は、プリント基板である。基板は、多層基板でもよい。図５は、基板に形成されているデータ出力回路１４０の回路構成の一例を示す。ビア２１０は、基板を貫通していてもよく（貫通ビア、又はスルーホール）、これに代えて、基板の中間層まで到達していてもよい。ビア２１０は、例えば、基板の表面の導電体と、基板の裏面及び／又は基板内部の導電体とを電気的に接続する。

基準電位２２０は、回路の基準となる電位である。図５は、基準電位２２０がグラウンド（ＧＮＤ）電位である例を示す。伝送ライン２３０は、バイアス電圧が印加された状態で電気信号を伝送する。伝送ライン２３０は、基板の表面にランド又はビア２１０を有するように形成されている。

伝送ライン２３０は、基板に複数設けられている。基板には、端末アドレス値を表現するためのビット数と同じ数の伝送ライン２３０が設けられていることが望ましい。例えば、端末アドレス値を８ビットで設定可能とするように、８本の伝送ライン２３０が基板に設けられている。図５は、ビア２１０が形成されている複数の伝送ライン２３０のうち、２つの伝送ラインを第１伝送ライン２３１、第２伝送ライン２３２とした例を示す。

バイアス電圧印加部２４０は、第１伝送ライン２３１及び第２伝送ライン２３２を含む伝送ライン２３０にバイアス電圧を印加する。バイアス電圧印加部２４０は、電源回路１２０から供給された電力に基づき、所定の電圧のバイアス電圧を伝送ライン２３０のそれぞれに供給する。バイアス電圧印加部２４０は、例えば、ＡＣ／ＤＣコンバータ、ＤＣ／ＤＣコンバータ等を有してもよい。なお、電源回路１２０が所定のバイアス電圧を供給可能な場合、電源回路１２０がバイアス電圧印加部２４０として機能してもよい。

第１抵抗２５０は、バイアス電圧印加部２４０と伝送ライン２３０のそれぞれとの間に設けられている。例えば、第１抵抗２５０は、バイアス電圧印加部２４０と第１伝送ライン２３１との間に設けられており、第１伝送ライン２３１のプルアップ抵抗として機能する。同様に、第１抵抗２５０は、バイアス電圧印加部２４０と第２伝送ライン２３２との間に設けられており、第２伝送ライン２３２のプルアップ抵抗として機能する。第１抵抗２５０は、例えば、１ＭΩから数百ＭΩ程度の抵抗値を有する。

設定スイッチ２６０は、伝送ライン２３０のそれぞれに設けられており、端末アドレス値を設定するためのスイッチである。設定スイッチ２６０は、火災報知端末１００のユーザ、火災報知端末１００を設置する作業者、火災報知端末１００を製造した製造者等により、切断状態又は接続状態に予め切り換えられていることが望ましい。設定スイッチ２６０は、例えば、ロータリー型又はスライド型のディップスイッチである。

例えば、第１設定スイッチ２６１は、第１伝送ライン２３１が基準電位に電気的に接続された接続状態と接続されていない切断状態とを切り換えるスイッチであり、端末アドレスの設定値に対応する状態を保つ。第１設定スイッチ２６１は、例えば、第１伝送ライン２３１に対応する端末アドレスの設定値が「０」の場合、接続状態に切り換えられ、当該接続状態を保つ。これにより、第１伝送ライン２３１は、ロー電位の電気信号を伝送することになる。

同様に、第２設定スイッチ２６２は、第２伝送ライン２３２が基準電位に電気的に接続された接続状態と接続されていない切断状態とを切り換えるスイッチであり、端末アドレスの設定値に対応する状態を保つ。第２設定スイッチ２６２は、例えば、第２伝送ライン２３２に対応する端末アドレスの設定値が「１」の場合、切断状態に切り換えられ、当該切断状態を保つ。これにより、第１伝送ライン２３１は、ハイ電位の電気信号を伝送することになる。

バッファ２７０は、複数の伝送ライン２３０のそれぞれに設けられており、伝送ライン２３０が伝送する電気信号をデータ出力部２８０に供給する。データ出力部２８０は、バッファ２７０を介して複数の伝送ライン２３０のそれぞれに接続されており、複数の伝送ライン２３０がそれぞれ伝送した電気信号に基づく送信データを出力する。例えば、データ出力部２８０は、第１伝送ライン２３１及び第２伝送ライン２３２からそれぞれ取得したロー電位及びハイ電位の電気信号に基づいて、設定値（０１）を示す送信データを出力する。

なお、ここでは、「０」を接続状態、「１」を切断状態の設定値としたが、本論理は回路設計における設定の一例であり、これに限定されることはない。データ出力回路１４０は、例えば、逆の論理（すなわち、「０」を切断状態、「１」を接続状態の設定値）で設定されてもよい。

以上のように、データ出力回路１４０は、設定値である端末アドレス値に応じて設定スイッチ２６０が切り換えられており、端末制御回路１６０の要求に応じて設定値を示す送信データを端末制御回路１６０に出力する。これにより、端末制御回路１６０は、伝送信号に含まれているアドレス値と火災報知端末１００に設定されている端末アドレス値とを比較することができる。

ここで、従来のデータ出力回路１４０の伝送ライン２３０は、設定値に応じて、ハイ電位の状態が継続するか、又は、ロー電位の状態が継続する。例えば、第１伝送ライン２３１がロー電位で、第２伝送ライン２３２がハイ電位の場合、第１伝送ライン２３１及び第２伝送ライン２３２の間は、電位差が生じた状態が継続する。

この場合、第１伝送ライン２３１及び第２伝送ライン２３２の間でイオンマイグレーションが発生してしまい、絶縁不良が発生することがある。また、イオンマイグレーションによる金属の成長は、プリント基板の表面のみならず、内部の絶縁基板材料の繊維間や、インピーダンスの高い回路のビア２１０等に発生することもある。金属が成長して形成される導電性のブリッジ（デンドライト）は、肉眼では発見しづらい程度の大きさであり、基板内部に発生した場合、破壊検査等の特殊な方法を用いないと観測できない場合もある。

火災報知端末１００は、建物に多数設置するので、端末１個あたりの消費電流を極力小さく抑えることが望ましく、高インピーダンスの回路で構成される傾向にある。例えば、第１抵抗２５０は高抵抗値に設定され、消費電流が極力小さくなる様に設計している。また、火災報知端末１００の設置環境は、建物内の躯体下面等のように、風通しの悪い高湿な環境になることもある。更に、火災報知端末１００は、小型化の要求や回路の複雑化等により、プリント基板の実装密度も高くなり、パターン間、ビア２１０間の間隔も狭くなる傾向にある。したがって、火災報知端末１００は、イオンマイグレーションによる回路異常が発生しやすい傾向にある。

例えば、特許文献１のように、イオンマイグレーションを抑制可能なプリント基板が知られており、宇宙機器の様に簡便に修理することができない製品に使用されることもある。しかしながら、このようなプリント基板は高価であり、火災報知端末１００のコストが高くなってしまうという問題が生じる。そこで、本実施形態に係る火災報知端末１００は、端末のコストが高くなることを抑制しつつ、イオンマイグレーションによる異常が発生しにくくする。このような火災報知端末１００に用いられるデータ出力回路３００について、次に説明する。

＜データ出力回路３００の構成例＞
図６は、本実施形態に係るデータ出力回路３００の構成例を示す。データ出力回路３００は、送信データを出力する動作をしていない期間はバイアス電圧を伝送ライン２３０に印加しない構成を有し、イオンマイグレーションの発生を抑制する。本実施形態に係るデータ出力回路３００において、図５に示された従来のデータ出力回路１４０の動作と略同一のものには同一の符号を付け、重複する説明を省略する。データ出力回路３００は、第１スイッチ３１０と、第２スイッチ３２０と、スイッチ制御部３３０とを更に備える。

第１スイッチ３１０は、バイアス電圧印加部２４０と複数の伝送ライン２３０との間が電気的に接続された接続状態と接続されていない切断状態とを切り換える。第1スイッチ３１０は、バイアス電圧印加部２４０と第１抵抗２５０の間に設けられる。この場合、例えば、第１スイッチ３１０及び第１伝送ライン２３１の間と、第１スイッチ３１０及び第２伝送ライン２３２の間とに、第１抵抗２５０が接続される。

第２スイッチ３２０は、基準電位２２０と複数の伝送ライン２３０との間が接続された接続状態と接続されていない切断状態とを切り換える。第１スイッチ３１０及び第２スイッチ３２０は、例えば、ＦＥＴ等の半導体スイッチである。

第２スイッチ３２０は、第１スイッチ３１０が接続状態の場合は切断状態に、第１スイッチ３１０が切断状態の場合は、接続状態になる様に制御される。例えば、第１スイッチ３１０が切断状態の場合、伝送ライン２３０の値が不定となり、ノイズの影響を受けやすくなることがある。そこで、第１スイッチ３１０が切断状態の場合に第２スイッチ３２０を接続状態にすることで、伝送ライン２３０の値を基準電圧に固定して、ノイズの影響を低減させることができる。

スイッチ制御部３３０は、第１スイッチ３１０を制御して、伝送ライン２３０にバイアス電圧を印加するか否かを切り換える。スイッチ制御部３３０は、例えば、データ出力部２８０が送信データを出力するために複数の伝送ライン２３０から電気信号を取得する場合、第１スイッチ３１０を接続状態にする。

これにより、複数の伝送ライン２３０は、第１抵抗２５０を介してバイアス電圧印加部２４０と接続されるので、設定スイッチ２６０に対応する電気信号をデータ出力部２８０に伝送することができる。例えば、第１伝送ライン２３１はロー電位の電気信号を、第２伝送ライン２３２はハイ電位の電気信号を、データ出力部２８０にそれぞれ伝送する。これにより、データ出力部２８０は、第１伝送ライン２３１及び第２伝送ライン２３２からそれぞれ取得したロー電位及びハイ電位の電気信号に基づいて、設定値（０１）を示す送信データを出力できる。

そして、スイッチ制御部３３０は、データ出力部２８０が複数の伝送ライン２３０から電気信号を取得した後に第１スイッチ３１０を切断状態にする。スイッチ制御部３３０は、データ出力部２８０が送信データを出力するための動作を開始するまで、第１スイッチ３１０を切断状態のままにする。

これにより、複数の伝送ライン２３０は、バイアス電圧印加部２４０と電気的に切断されるので、電位がほぼ同じ電位となる。例えば、第１伝送ライン２３１と第２伝送ライン２３２との間の電位差は略０Ｖとなるので、第１伝送ライン２３１及び第２伝送ライン２３２の間におけるイオンマイグレーションの発生を抑制することができる。

また、スイッチ制御部３３０は、第１スイッチ３１０及び第２スイッチ３２０を制御して、第１スイッチ３１０を接続状態にして複数の伝送ライン２３０にバイアス電圧を印加する場合、第２スイッチ３２０を切断状態にする。そして、スイッチ制御部３３０は、第１スイッチ３１０を切断状態にする場合、第２スイッチ３２０を接続状態にして、複数の伝送ライン２３０と基準電位２２０とを接続する。

これにより、スイッチ制御部３３０は、第１スイッチ３１０を切断状態にする場合に、複数の伝送ライン２３０を基準電位２２０に接続して伝送ライン間の電位差を確実に０Ｖとすることができる。スイッチ制御部３３０は、例えば、端末制御回路１６０と同様に、プロセッサ等で構成されている。なお、端末制御回路１６０がスイッチ制御部３３０の機能を有してもよい。

スイッチ制御部３３０は、例えば、端末制御回路１６０から端末アドレス値の出力を要求する制御信号を受け取ったことに応じて、第１スイッチ３１０を接続状態にする。この場合、スイッチ制御部３３０は、図３（ｂ）に示す期間Ｔ３において、第１スイッチ３１０を接続状態にする。また、スイッチ制御部３３０は、端末制御回路１６０から端末アドレス値の出力を要求する制御信号の受信待ちの状態の場合、第１スイッチ３１０を切断状態にする。例えば、スイッチ制御部３３０は、図３（ｂ）に示す期間Ｔ１及び期間Ｔ２において、第１スイッチ３１０を切断状態にする。

言い換えると、スイッチ制御部３３０は、火災報知端末１００の通信回路１１０がアドレス値を含む伝送信号を受信したことに応じて第１スイッチ３１０を接続状態にし、データ出力回路３００が端末アドレス値を出力した後に第１スイッチ３１０を切断状態にする。これにより、データ出力回路３００は、イオンマイグレーションの発生を抑制しつつ、端末制御回路１６０の要求に応じて設定値を示す送信データを端末制御回路１６０に出力できる。

以上のように、本実施形態に係るデータ出力回路３００は、送信データを出力するための動作をしてしない期間において、伝送ライン２３０とバイアス電圧印加部２４０とを電気的に切断してイオンマイグレーションの発生を抑制する例を説明したが、これに限定されることはない。データ出力回路３００は、イオンマイグレーションによって形成されたブリッジ等を電流によって電気的に切断可能な構成を有してもよい。

例えば、データ出力回路３００の第１抵抗２５０は、従来のプルアップ抵抗の抵抗値よりも１／１００から１／１０００程度に小さくした抵抗値を有する。この場合、第１抵抗２５０の抵抗値は、例えば、数十ｋΩから１ＭΩ程度の大きさである。第１抵抗２５０を１／１００から１／１０００程度に小さくすると、バイアス電圧印加部２４０から伝送ライン２３０へと流れる電流の大きさが１００倍から１０００倍程度に増加する。

２つの伝送ライン２３０の間の電位差によってブリッジが形成されていた場合、第１スイッチ３１０が接続状態になった場合にこのような大きな電流がブリッジに流れることになる。ブリッジは微細な形状なので、このような大電流が流れると、発熱して焼き切れることが多い。したがって、本実施形態に係るデータ出力回路３００は、第１抵抗２５０の抵抗値を小さくすることで、２つの伝送ライン２３０の間にブリッジが形成されても、当該ブリッジを電気的に切断することができる。

以上のデータ出力回路３００において、バイアス電圧印加部２４０と伝送ライン２３０とを接続する配線（バイアスラインと呼ぶ）が、電気信号を伝送させるために伝送ライン２３０にバイアス電圧を供給する機能と、ブリッジを電気的に切断するための機能とを有する例を説明したが、これに限定されることはない。データ出力回路３００は、電気信号を伝送させるためのバイアスラインと、ブリッジを電気的に切断するためのバイアスラインとを別個に有してもよい。このようなデータ出力回路３００について、次に説明する。

＜データ出力回路３００の第１変形例＞
図７は、本実施形態に係るデータ出力回路３００の第１変形例を示す。第１変形例のデータ出力回路３００において、図６に示された本実施形態に係るデータ出力回路３００の動作と略同一のものには同一の符号を付け、重複する説明を省略する。第１変形例のデータ出力回路３００は、バイアス電圧印加部２４０から複数の伝送ライン２３０へとバイアス電圧を供給するバイアスラインを２つ備える。

第１バイアスライン３４０は、図５又は図６で説明した、伝送ライン２３０に電気信号を伝送させるためのバイアスラインである。図７は、第１バイアスライン３４０が図５に示したように第１抵抗２５０を有する例を示す。これに代えて、第１バイアスライン３４０は、図６で説明したように、第１スイッチ３１０及び第２スイッチ３２０が更に設けられていてもよい。このような第１バイアスライン３４０は、図５又は図６で説明したので、説明を省略する。

第２バイアスライン３５０は、第３スイッチ３５１と第２抵抗３５２とを有する。第３スイッチ３５１は、バイアス電圧印加部２４０と複数の伝送ライン２３０との間が電気的に接続された接続状態と接続されていない切断状態とを切り換える。第３スイッチ３５１は、第１スイッチ３１０及び第２スイッチ３２０と同様に、ＦＥＴ等の半導体スイッチでよい。

第２抵抗３５２は、第３スイッチ３５１と複数の伝送ライン２３０のそれぞれとの間に設けられている。例えば、第２抵抗３５２は、第３スイッチ３５１及び第１伝送ライン２３１の間と、第３スイッチ３５１及び第２伝送ライン２３２の間とに設けられている。言い換えると、複数の伝送ライン２３０のそれぞれは、第２抵抗３５２を介して第３スイッチ３５１に接続されている。

第２抵抗３５２は、第１抵抗２５０の抵抗値よりも小さい抵抗値を有する。第２抵抗３５２は、第１抵抗２５０の抵抗値よりも１／１００から１／１０００程度に小さくした抵抗値である。この場合、第２抵抗３５２の抵抗値は、例えば、数十ｋΩから１ＭΩ程度の大きさである。これにより、第２バイアスライン３５０は、ブリッジを電気的に切断する機能を有することができる。

スイッチ制御部３３０は、所定のタイミングにおいて第３スイッチ３５１を所定の期間接続状態にする。スイッチ制御部３３０は、例えば、データ出力回路３００が送信データを出力する動作をしていない期間において、第３スイッチ３５１を所定の期間接続状態にする。この場合、スイッチ制御部３３０は、所定の期間が経過した場合、又は、当該データ出力回路３００が動作を開始する場合に、第３スイッチ３５１を接続状態にする。

スイッチ制御部３３０は、定期的に第３スイッチ３５１を接続状態に切り換えることが望ましい。これにより、データ出力回路３００は、イオンマイグレーションによって伝送ライン２３０にブリッジが形成されても、当該ブリッジを電気的に切断することができる。

＜データ出力回路３００の第２変形例＞
図８は、本実施形態に係るデータ出力回路３００の第２変形例を示す。第２変形例のデータ出力回路３００において、図７に示された第１変形例のデータ出力回路３００の動作と略同一のものには同一の符号を付け、重複する説明を省略する。第２変形例のデータ出力回路３００は、第１バイアスライン３４０に第１スイッチ３１０及び第２スイッチ３２０が更に設けられている構成を示す。

図８のように、第１バイアスライン３４０に第１スイッチ３１０が設けられている場合、スイッチ制御部３３０は、第１スイッチ３１０及び第３スイッチ３５１を制御する。スイッチ制御部３３０は、例えば、第１スイッチ３１０を接続状態にして複数の伝送ライン２３０にバイアス電圧を印加する場合、第３スイッチ３５１を切断状態にする。また、スイッチ制御部３３０は、第３スイッチ３５１を接続状態にして複数の伝送ライン２３０にバイアス電圧を印加する場合、第１スイッチ３１０を切断状態にする。

そして、スイッチ制御部３３０は、所定の期間が経過した場合、又は、当該データ出力回路３００が動作を開始する場合に、第１スイッチ３１０を切断状態にして、第３スイッチ３５１を接続状態にする。このように、データ出力回路３００は、送信データを出力する動作をする場合、ブリッジを電気的に切断する動作を実行しない。そして、データ出力回路３００は、送信データを出力する動作をしていない場合、ブリッジを電気的に切断する動作を実行する。このように、データ出力回路３００は、ブリッジを切断する場合は送信データを出力する動作をしないので、ブリッジの切断動作によるノイズ等が送信データに混入することを防止できる。

なお、第１バイアスライン３４０に第１スイッチ３１０と第２スイッチ３２０が設けられている場合も、スイッチ制御部３３０は、第１スイッチ３１０、第２スイッチ３２０、及び第３スイッチ３５１を同様に制御する。スイッチ制御部３３０は、例えば、第１スイッチ３１０を接続状態にして複数の伝送ライン２３０にバイアス電圧を印加する場合、第２スイッチ３２０及び第３スイッチ３５１を切断状態にする。

また、スイッチ制御部３３０は、第３スイッチ３５１を接続状態にして複数の伝送ライン２３０にバイアス電圧を印加する場合、第１スイッチ３１０及び第２スイッチ３２０を切断状態にする。スイッチ制御部３３０は、複数の伝送ライン２３０にバイアス電圧を印加しない場合、第１スイッチ３１０及び第３スイッチ３５１を切断状態にして、第２スイッチ３２０を接続状態にする。

以上において、２つの伝送ライン２３０の間に発生するイオンマイグレーションを抑制できること、イオンマイグレーションによってブリッジが形成されてもブリッジを電気的に切断できることを、火災報知端末１００のデータ出力回路３００を例に説明したが、これに限定されることはない。このようなイオンマイグレーションの抑制は、火災報知端末１００のデータ出力回路３００以外に適用してもよい。

例えば、バイアス電圧が印加される配線パターンであって、近接する配線パターンの間で電位差が生じるような回路基板であれば、上述のように、イオンマイグレーションの発生を抑制できる。また、近接する配線パターンの間でブリッジが形成されても、上述のように、ブリッジを電気的に切断することもできる。

以上、本発明を実施の形態を用いて説明したが、本発明の技術的範囲は上記実施の形態に記載の範囲には限定されず、その要旨の範囲内で種々の変形及び変更が可能である。例えば、装置の全部又は一部は、任意の単位で機能的又は物理的に分散・統合して構成することができる。また、複数の実施の形態の任意の組み合わせによって生じる新たな実施の形態も、本発明の実施の形態に含まれる。組み合わせによって生じる新たな実施の形態の効果は、もとの実施の形態の効果を併せ持つ。

１０ 受信機
２０ 伝送線
１００ 火災報知端末
１１０ 通信回路
１２０ 電源回路
１３０ センサ
１４０ データ出力回路
１５０ 記憶部
１６０ 端末制御回路
２１０ ビア
２２０ 基準電位
２３０ 伝送ライン
２３１ 第１伝送ライン
２３２ 第２伝送ライン
２４０ バイアス電圧印加部
２５０ 第１抵抗
２６０ 設定スイッチ
２６１ 第１設定スイッチ
２６２ 第２設定スイッチ
２７０ バッファ
２８０ データ出力部
３００ データ出力回路
３１０ 第１スイッチ
３２０ 第２スイッチ
３３０ スイッチ制御部
３４０ 第１バイアスライン
３５０ 第２バイアスライン
３５１ 第３スイッチ
３５２ 第２抵抗

Claims (9)

1. 基板と、
   前記基板にランド又はビアを有するように形成されており、バイアス電圧が印加された状態で電気信号を伝送する、第１伝送ライン及び第２伝送ラインと、
   前記第１伝送ライン及び前記第２伝送ラインに前記バイアス電圧を印加するためのバイアス電圧印加部と、
   前記バイアス電圧印加部と前記第１伝送ライン及び前記第２伝送ラインとの間が電気的に接続された接続状態と接続されていない切断状態とを切り換える第１スイッチと、
   前記第１スイッチを制御して、前記第１伝送ライン及び前記第２伝送ラインに前記バイアス電圧を印加するか否かを切り換えるスイッチ制御部と、
   前記第１伝送ライン及び前記第２伝送ラインに接続されており、前記第１伝送ライン及び前記第２伝送ラインがそれぞれ伝送した電気信号に基づく送信データを出力するデータ出力部と
   を備え、
   前記スイッチ制御部は、
   前記データ出力部が前記送信データを出力するために前記第１伝送ライン及び前記第２伝送ラインから電気信号を取得する場合、前記第１スイッチを接続状態にし、
   前記データ出力部が前記第１伝送ライン及び前記第２伝送ラインから電気信号を取得した後に前記第１スイッチを切断状態にする、
   データ出力回路。
2. 前記第１スイッチ及び前記第１伝送ラインの間と、前記第１スイッチ及び前記第２伝送ラインの間とに、所定の抵抗値を有する第１抵抗を更に備える、請求項１に記載のデータ出力回路。
3. 基準電位と前記第１伝送ライン及び前記第２伝送ラインとの間が接続された接続状態と接続されていない切断状態とを切り換える第２スイッチを更に備え、
   前記スイッチ制御部は、前記第１スイッチ及び前記第２スイッチを制御して、
   前記第１スイッチを接続状態にして前記第１伝送ライン及び前記第２伝送ラインに前記バイアス電圧を印加する場合、前記第２スイッチを切断状態にし、
   前記第１スイッチを切断状態にする場合、前記第２スイッチを接続状態にして、前記第１伝送ライン及び前記第２伝送ラインと前記基準電位とを接続する、
   請求項１に記載のデータ出力回路。
4. 前記第１伝送ラインが基準電位に電気的に接続された接続状態と接続されていない切断状態とを切り換えるスイッチであって、設定値に対応する状態を保つ第１設定スイッチと、
   前記第２伝送ラインが前記基準電位に電気的に接続された接続状態と接続されていない切断状態とを切り換えるスイッチであって、前記設定値に対応する状態を保つ第２設定スイッチと
   を更に備え、
   前記データ出力部は、前記第１伝送ライン及び前記第２伝送ラインからそれぞれ取得した電気信号に基づいて、前記設定値を示す前記送信データを出力する、
   請求項１に記載のデータ出力回路。
5. 前記バイアス電圧印加部と前記第１伝送ライン及び前記第２伝送ラインとの間が電気的に接続された接続状態と接続されていない切断状態とを切り換える第３スイッチと、
   前記第３スイッチ及び前記第１伝送ラインの間と、前記第３スイッチ及び前記第２伝送ラインの間とに、前記第１抵抗の抵抗値よりも小さい抵抗値を有する第２抵抗と
   を更に備え、
   前記スイッチ制御部は、前記第１スイッチ及び前記第３スイッチを制御して、
   前記第１スイッチを接続状態にして前記第１伝送ライン及び前記第２伝送ラインに前記バイアス電圧を印加する場合、前記第３スイッチを切断状態にし、
   前記第３スイッチを接続状態にして前記第１伝送ライン及び前記第２伝送ラインに前記バイアス電圧を印加する場合、前記第１スイッチを切断状態にする、
   請求項２に記載のデータ出力回路。
6. 前記スイッチ制御部は、所定の期間が経過した場合、又は、当該データ出力回路が動作を開始する場合に、前記第１スイッチを切断状態にして、前記第３スイッチを接続状態にする、請求項５に記載のデータ出力回路。
7. 基板と、
   前記基板にランド又はビアを有するように形成されており、バイアス電圧が印加された状態で電気信号を伝送する、第１伝送ライン及び第２伝送ラインと、
   前記第１伝送ライン及び前記第２伝送ラインに前記バイアス電圧を印加するためのバイアス電圧印加部と、
   前記バイアス電圧印加部及び前記第１伝送ラインの間と、前記バイアス電圧印加部及び前記第２伝送ラインの間とに設けられており、所定の抵抗値を有する第１抵抗と、
   前記バイアス電圧印加部と前記第１伝送ライン及び前記第２伝送ラインとの間が電気的に接続された接続状態と接続されていない切断状態とを切り換えるスイッチと、
   前記スイッチ及び前記第１伝送ラインの間と、前記スイッチ及び前記第２伝送ラインの間とに、前記第１抵抗の抵抗値よりも小さい抵抗値を有する第２抵抗と、
   前記スイッチを制御して、前記第１伝送ライン及び前記第２伝送ラインに前記第２抵抗を介して前記バイアス電圧を印加するか否かを切り換えるスイッチ制御部と、
   前記第１伝送ライン及び前記第２伝送ラインに接続されており、前記第１伝送ライン及び前記第２伝送ラインがそれぞれ伝送した電気信号に基づく送信データを出力するデータ出力部と
   を備え、
   前記スイッチ制御部は、所定のタイミングにおいて前記スイッチを所定の期間接続状態にする、
   データ出力回路。
8. 伝送線に接続されている火災報知端末であって、
   火災を検出するためのセンサと、
   前記伝送線を介して受信機と通信する通信回路と、
   請求項１から６のいずれか一項に記載の前記データ出力回路と、
   前記データ出力回路が出力する前記送信データが示す値を当該火災報知端末の端末アドレス値とし、前記端末アドレス値と前記通信回路が受信した伝送信号に含まれているアドレス値とが一致した場合、当該火災報知端末を制御して前記伝送信号に含まれているコマンド値に対応する動作を実行する、端末制御回路と
   を備え、
   前記スイッチ制御部は、前記通信回路が前記アドレス値を受信したことに応じて前記第１スイッチを接続状態にし、前記データ出力回路が前記端末アドレス値を出力した後に前記第１スイッチを切断状態にする、火災報知端末。
9. 火災報知システムであって、
   前記伝送線に接続されている複数の請求項８に記載の前記火災報知端末と、
   前記伝送線を介して複数の前記火災報知端末と信号を送受信する受信機と
   を備え、
   複数の前記火災報知端末は、互いに異なる前記端末アドレス値が設定されており、
   前記受信機は、
   一の火災報知端末と通信する場合、前記一の火災報知端末の前記端末アドレス値と一致する前記アドレス値と前記一の火災報知端末に実行させる動作に対応するコマンド値とを含む前記伝送信号を前記伝送線に送信し、
   前記スイッチ制御部は、前記受信機が送信した前記アドレス値を受信したことに応じて前記第１スイッチを接続状態にし、前記データ出力回路が前記端末アドレス値を出力した後に前記第１スイッチを切断状態にする、
   火災報知システム。

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