JP2747864B2 - 煙センサー回路 - Google Patents

煙センサー回路

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広一 古田
昇 川合
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Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は、光電式煙センサー回路
に関する。
【0002】
【従来の技術】従来の煙センサーの回路例を図3に示
す。これは、発光回路1、光電変換回路2、AC増幅回
路3,4、差動増幅回路5、判定回路6および積分回路
7から構成される。
【0003】発光回路1は、発光素子10(LED)の
発光量を大きくするためと、外乱光によるDC成分を除
くために、パルス発生させている。
【0004】光電変換回路2は、受光素子11(フォト
ダイオード)に流れる微小光電流を電圧に変換するた
め、高抵抗で受けている。そのため、FET12を使用
したソースホロア回路により、インピーダンス変換をし
ている。
【0005】AC増幅回路3,4は、発光素子10のパ
ルス発光に対応して外乱光のDC成分除去のため、AC
増幅を行つている。VRはゲイン調整用抵抗を示す。
【0006】差動増幅回路5は、煙による反射以外の不
要反射光による影響を防止するため、図4に示した不要
反射成分VCOを差し引いて増幅するためのものであ
る。この回路中、R12=R14,R13=R15とす
ると、増幅器OP3の出力Vo(OP3)は次式で表さ
れる。
【0007】Vo(OP3)=(R13/R12)(V
CO−Vref+ΔV) ただし、ΔVは煙による反射成分、VrefはVR
11を調整してVCOと等しくなるように調整する電圧
である。VCOは不要反射出力レベルを示す。
【0008】判定回路6は、煙濃度が上がりR16,R
17により設定されているレベルを越えると、増幅器O
P4の出力がHighになる。
【0009】積分回路7は、増幅器OP4の出力がパル
ス出力となつているため、コンデンサC,抵抗R18
により、一旦煙を検出すると一定時間出力を保持する。
【0010】
【発明が解決しようとする課題】上記従来技術におい
て、外乱光によるDC成分についてはAC増幅を使用す
ることにより影響を除くことができるが、不要反射によ
る反射成分については何らかの方法で煙による反射成分
と区別しなければならない。
【0011】従来の方法は、差動回路により不要反射成
分を差し引いて増幅している。
【0012】しかし、従来では以下の欠点があった。
【0013】差動増幅回路5より前に感度調整の増幅
回路3,4があるため、AC増幅回路3,4の2つのゲ
インを変えると、反射光成分も変化し、差動増幅回路5
の調整もやり直す必要がある。
【0014】AC増幅回路4と差動増幅回路5が直結
されているため、増幅器OP3の出力は、図4のように
なる。図4において、Vrefは次式で表される。
【0015】 Vref={R/(R+R)}×VCC このため、煙出力はOP2の出力のVCOより大きい領
域だけであり、信号のダイナミツクレンジがVCOによ
り制限される。
【0016】差動増幅回路5の出力が判定回路6に接
続されているため、煙濃度に対しリニアな出力が得られ
ない。
【0017】VCOが個々の煙センサーで異なり、出
力の絶対値と煙濃度の関係が得られない。
【0018】本発明は、上記に鑑み、比較的簡単な回路
で煙濃度に対してリニアな出力が得られる煙センサー回
路の提供を目的とする。
【0019】
【課題を解決するための手段】本発明請求項1による課
題解決手段は、図1の如く、発光素子10と、該発光素
子10からの信号光を受信する受光素子11とを備えた
受信光電式煙センサー回路において、前記受光素子11
からの出力信号を処理する信号処理回路21と、該信号
処理回路21への不要な反射光成分を除去する不要反射
光成分除去回路27とが設けられ、前記信号処理回路2
1に、前記受光素子11側からのアナログ信号に基づい
て煙濃度に対しリニアな出力を発するアナログ/デジタ
ル変換器22と、該アナログ/デジタル変換器22から
のリニアなデジタル信号に基づいてアナログ信号を出力
するデジタル/アナログ変換器23とが設けられ、前記
不要反射光成分除去回路27は、正側入力が前記受光素
子11側に接続されて受光素子11からの信号を前記信
号処理回路21に向けて増幅する増幅回路4と、該増幅
回路4の負側入力に接続された一対の抵抗R26,R
27と、該両抵抗R26,R27の接続中間点に接続さ
れたコンデンサC15とから構成され、前記信号処理回
路21のアナログ/デジタル変換器22からの出力は、
前記抵抗R26,R27を介して前記増幅回路4に負帰
還接続されたものである。
【0020】
【作用】上記課題解決手段において、受光素子11から
の信号は、信号処理回路21のアナログ/デジタル変換
器22にて一旦リニアにデジタル変換する。これによ
り、さらにデジタル/アナログ変換器23にてアナログ
信号に変換を出力する際に、煙濃度に対してリニアな出
力が得られる。
【0021】ここで、アナログ/デジタル変換器22か
らの出力は、抵抗R27,R26およびコンデンサC
15を経て増幅回路4に負帰還される。このアナログ/
デジタル変換器22からの増幅回路4に対する出力を調
整することで、増幅回路4の出力がある設定レベルにな
るよう調整できる。
【0022】このようにしてある設定レベルに調整され
た信号をアナログ/デジタル変換器22に送り、リニア
にデジタル変換した後、さらにデジタル/アナログ変換
器23にてアナログ信号に変換を出力することで、該信
号処理回路21への不要な反射光成分を除去することが
できる。
【0023】
【実施例】図1は煙センサーの改善回路を示す。本発明
の一実施例の煙センサー回路は、図1の如く、発光回路
1と、該発光素子10からの信号光を受信して光電変換
する光電変換回路2と、該光電変換回路2からの出力信
号を処理する信号処理回路21と、該信号処理回路21
への不要な反射光成分を除去する不要反射光成分除去回
路27とが設けられたものである。
【0024】発光回路1は、発光素子10(LED)の
発光量を大きくするためと、外乱光によるDC成分を除
くために、パルス発生させている。このためのパルス信
号は、前記信号処理回路21よりトランジスタQ12
介して入力される。
【0025】光電変換回路2は、受光素子11(フォト
ダイオード)に流れる微小光電流を電圧に変換するた
め、高抵抗で受けている。そのため、FET12を使用
したソースホロア回路により、インピーダンス変換をし
ている。
【0026】該光電変換回路2と信号処理回路21との
間には、AC増幅回路3,4が介在される。該AC増幅
回路3,4は、従来と同様、増幅器OP1,OP2を夫
々備え、発光素子10のパルス発光に対応して増幅を行
う。
【0027】前記信号処理回路21は、ROMおよびR
AMを備えたマイクロコンピュータチップが用いられ、
ROM内に予め記憶されたプログラムによって駆動す
る。このROMおよびRAM以外に、該信号処理回路2
1は、前記AC増幅回路4からのアナログ信号に基づい
て煙濃度に対しリニアな出力を発するアナログ/デジタ
ル変換器(以下、A/D変換器という)22と、該A/
D変換器22からのリニアなデジタル信号に基づいて不
要反射光信号を除きアナログ信号を出力するデジタル/
アナログ変換器(以下、D/A変換器という)23と、
前記A/D変換器22からのデジタル信号をそのまま出
力する第一出力ポート24と、前記A/D変換器22か
らのデジタル信号に基づいて発光回路1の発光素子10
駆動用トランジスタQ12に出力する第二出力ポート2
5と、D/A変換器またはPWMからなる帰還出力部2
6とが設けられている。ここで、該帰還出力部26は、
抵抗R27,R26と、これらの接続中間点に接続され
たコンデンサC15とを介してAC増幅回路4に負帰還
される。これら抵抗R27,R26、コンデンサC15
およびAC増幅回路4は、前記不要反射光成分除去回路
27を構成する。
【0028】なお、該信号処理回路21での信号処理
は、n回サンプリングの平均化を行った上で行われる。
【0029】図1中、R,R,R,R
21,R22,R23,R24,R25は抵抗、
,C12,C13,C14はコンデンサである。
【0030】上記構成において、図2の如く、初期設定
後、トランジスタQ12にパルス信号を与え、発光素子
10の駆動信号の発生を開始させる。
【0031】ここで、煙がない状態において、まず検出
信号は、AC増幅回路3,4にて増幅後、A/D変換器
22にてデジタル変換される。そして、n回サンプリン
グの平均化を行い、補正値を設定する。
【0032】この際、不要反射光による影響のため不要
反射成分VCOがAC増幅回路4の増幅器OP2の+入
力端子に入力される。信号処理回路21の帰還出力部2
6の出力と、R27,C15,R26による不要反射光
成分除去回路27がない場合、不要反射成分VCOはO
P2により(R23/R22)倍に増幅されて出力され
る。
【0033】そこで、不要反射成分VCO出力に対応
し、適当なVDACレベルを設定し、このVDACをO
P2の−入力に入力すれば、OP2の出力レベル0を含
む適当なレベルに設定できる。これは信号処理回路のA
/D変換器22、帰還出力部26、抵抗R27
15,R26、OP2によるループ(すなわち不要反
射光成分除去回路27)により、OP2の出力がある設
定レベルになるよう、帰還出力部26を調整してやるこ
とで可能となる。
【0034】ここで、無煙状態でOP2の出力を0と
し、R22とR23の並列合成抵抗をRβとするとする
と、VDACは VDAC=(1+R26/Rβ)×VCO となる。
【0035】また、上記方法により増幅器OP2の不要
反射レベルを下げることが出来るため信号のダイナミッ
クレンジが広くなる。
【0036】そして、無煙状態の増幅器OP2の出力を
信号処理回路21から負帰還することで設定するため、
煙濃度に対しリニアなアナログまたはデジタル出力が可
能となる。
【0037】なお、R27,C15,R26による回路
があるため、OP2のゲインはない時に比べて変化す
る。交流信号に対し、そして、C15があるため、R
26,R27の接続点Aが接地点と考えられる。R22
とR26の並列合成抵抗をRαとすると、OP2のゲイ
ンはR23/Rαとなる。通常R22に対し、R26
大きく設定するのでゲインの変化は小さくなる。
【0038】そして、煙検出時には、図2の如く、検出
信号を、信号処理回路21のA/D変換器22にてデジ
タル変換した後、m回サンプリングの平均化を行い、こ
の平均値をデジタルおよびアナログの両方で出力する。
【0039】なお、本発明は、上記実施例に限定される
ものではなく、本発明の範囲内で上記実施例に多くの修
正および変更を加え得ることは勿論である。
【0040】また、本実施例で説明した不要反射光成分
除去回路27は、煙センサに限らず一般的な光電センサ
にも応用できるものである。
【0041】
【発明の効果】以上の説明から明らかな通り、本発明に
よると、受光素子からの出力信号を処理する信号処理回
路と、信号処理回路への不要な反射光成分を除去する不
要反射光成分除去回路とを設け、信号処理回路に、受光
素子側からのアナログ信号に基づいて煙濃度に対しリニ
アな出力を発するアナログ/デジタル変換器と、該アナ
ログ/デジタル変換器からのリニアなデジタル信号に基
づいてアナログ信号を出力するデジタル/アナログ変換
器とを設けているので、出力信号として煙濃度に対して
リニアな出力が得られる。
【0042】また、不要反射光成分除去回路を、信号処
理回路への入力増幅用の増幅回路と、その負側入力に接
続された抵抗およびコンデンサとから構成し、アナログ
/デジタル変換器からの出力を、抵抗を介して増幅回路
に負帰還接続しているので、アナログ/デジタル変換器
から出力を増幅回路に帰還する際に、出力部の出力を調
整することで、増幅回路の出力がある設定レベルになる
よう調整できる。このようにして、ある設定レベルに調
整された信号をアナログ/デジタル変換器に送り、リニ
アにデジタル変換した後、さらにデジタル/アナログ変
換器にてアナログ信号に変換を出力することで、該信号
処理回路への不要な反射光成分を除去することができる
といった優れた効果がある。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の一実施例に係る煙センサーの回路図
【図2】本発明の一実施例に係る煙センサーの動作フロ
ーチャート
【図3】従来の煙センサーの回路図
【図4】増幅回路の出力図
【符号の説明】
10 発光素子 11 受光素子 21 信号処理回路 22 アナログ/デジタル変換器 23 デジタル/アナログ変換器 26 出力部 27 不要反射光成分除去回路 3,4 増幅回路 R26,R27 抵抗 C15 コンデンサ

Claims (1)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 発光素子と、該発光素子からの信号光を
    受信する受光素子とを備えた受信光電式煙センサー回路
    において、 前記受光素子からの出力信号を処理する信号処理回路
    と、 該信号処理回路への不要な反射光成分を除去する不要反
    射光成分除去回路とが設けられ、 前記信号処理回路に、 前記受光素子側からのアナログ信号に基づいて煙濃度に
    対しリニアな出力を発するアナログ/デジタル変換器
    と、 該アナログ/デジタル変換器からのリニアなデジタル信
    号に基づいてアナログ信号を出力するデジタル/アナロ
    グ変換器とが設けられ、 前記不要反射光成分除去回路は、 正側入力が前記受光素子側に接続されて受光素子からの
    信号を前記信号処理回路に向けて増幅する増幅回路と、 該増幅回路の負側入力に接続された一対の抵抗と、 該両抵抗の接続中間点に接続されたコンデンサとから構
    成され、 前記信号処理回路のアナログ/デジタル変換器からの出
    力は、前記抵抗を介して前記増幅回路に負帰還接続され
    たことを特徴とする煙センサー回路。
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