JP2783945B2 - 光電式煙感知器 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、煙による散乱光を検出
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
のであり、防災システムに利用されるものである。

【０００２】

【従来の技術】図６は従来の光電式煙感知器の回路図で
ある。この煙感知器は、感知器筐体内で光を照射する発
光回路１と、発光回路１から照射された光の煙による散
乱光を受光して電気信号に変換する受光回路２と、受光
回路２の出力信号の大きさにより煙の有無を判定する判
定回路３と、発光回路１を間欠駆動するための発光制御
回路９を備えている。まず、発光回路１は、発光ダイオ
ード（ＬＥＤ）のような発光素子１１と、この発光素子
１１に駆動電流を流すためのスイッチング素子１２と、
このスイッチング素子１２に駆動信号を与えるための発
光駆動回路１３とから構成されている。この発光回路１
を間欠駆動するために、発光制御回路９では、発振回路
９１により発振されたクロック信号を分周回路９２によ
り分周して間欠駆動信号を作成している。感知器筐体内
に煙が侵入すると、発光回路１から照射された光が煙に
より散乱されて、受光回路２により受光される。受光回
路２は、フォトダイオードのような受光素子２１と、基
準電圧源２２と、オペアンプＡ１，Ａ２，Ａ３、及び抵
抗Ｒ１，Ｒ２，Ｒ３，Ｒ４，Ｒ５よりなる。受光素子２
１に光が照射されると、微弱な光電流が流れる。この光
電流はオペアンプＡ１と電流−電圧変換用の抵抗Ｒ１に
より電圧信号に変換され、オペアンプＡ２，Ａ３により
直流増幅される。オペアンプＡ２の増幅率は入力抵抗Ｒ
２と帰還抵抗Ｒ３の比率で決定され、オペアンプＡ３の
増幅率は入力抵抗Ｒ４と帰還抵抗Ｒ５で比率で決定され
る。オペアンプＡ３の出力電圧の大きさは判定回路３に
より判定される。判定回路３は、電圧比較用のコンパレ
ータＡ５と、基準電圧作成用のオペアンプＡ４及び可変
抵抗ＶＲよりなる。基準電圧源２２の出力電圧は、バッ
ファ用のオペアンプＡ４を介して可変抵抗ＶＲに印加さ
れて分圧され、コンパレータＡ５の基準電圧が得られ
る。受光回路２におけるオペアンプＡ３の出力電圧がコ
ンパレータＡ５の基準電圧よりも低くなれば、コンパレ
ータＡ５の出力がＨｉｇｈレベルとなり、所定濃度以上
の煙が存在すると判定される。カウンタ回路４では、判
定回路３から出力される煙判定信号の発生回数をカウン
トし、所定回数（例えば３回）以上のカウント値が得ら
れた時点で煙感知信号を発生する。このカウンタ回路４
を設けたことにより、電磁ノイズ等による誤動作を避け
ることができる。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】上述の従来例は、煙の
有無を判定して出力をオン又はオフとするオン／オフ出
力式の煙感知器である。これに対して、近年では、煙の
濃度に応じたアナログ信号を出力するアナログ出力式の
煙感知器が望まれている。煙の濃度に応じたアナログ信
号を出力する方式の煙感知器は、原理的に、或る一定の
煙入力が有るときから全く煙入力が無いときまで、その
煙濃度を認識し、それに応じたアナログ信号を出力する
必要がある。このようなアナログ出力式の煙感知器にお
いて、従来の間欠駆動方式を採用すると、アナログ信号
が断続されることになり、不都合である。しかしなが
ら、連続駆動方式を採用すると、消費電流が大きくなる
という問題がある。

【０００４】そこで、本発明者らは従来、特開平３−３
００９８号に開示されているように、受光手段の出力側
にサンプルホールド手段を設けて、発光手段を間欠駆動
しても連続的な出力を得ることができるアナログ出力式
の光電式煙感知器を既に提案している。しかしながら、
この特開平３−３００９８号において提案した回路方式
では、受光手段については間欠駆動していなかった。そ
れは、受光手段として、微弱な光電流を高抵抗を用いて
電圧信号に変換して増幅するタイプの受光アンプを用い
ていたからである。このような定常駆動用に最適化して
設計された受光手段を間欠駆動すると、動作の安定性等
に問題が生じる恐れがあり、受光手段の性能が最大限に
発揮されるとは限らない。一方、積分型の受光手段であ
れば、もともと原理的に間欠的にしか動作できないので
あるから、間欠駆動型の光電式煙感知器と相性が良いと
考えられ、受光手段の間欠駆動による弊害を一掃できる
と考えられる。本発明は、このような点に鑑みてなされ
たものであり、その目的とするところは、煙の濃度に応
じたアナログ信号を出力するアナログ出力式の光電式煙
感知器において、間欠駆動方式を採用しながら連続的な
アナログ信号を出力可能として、消費電流を低減するこ
とにある。

【０００５】

【課題を解決するための手段】本発明の光電式煙感知器
にあっては、上記の課題を解決するために、図１に示す
ように、感知器筐体内で光を照射する発光手段１０と、
煙による散乱光を受光して電荷蓄積部に光電流を蓄積せ
しめることにより受光光量の積分値に応じた電気信号を
出力する積分型の受光手段２０と、発光手段１０及び受
光手段２０を間欠駆動する間欠駆動手段９０と、受光手
段２０により得られた間欠的な電気信号を間欠駆動に同
期して発光手段１０の発光終了直後にオンされるサンプ
リング用のスイッチ素子Ｓ３を介して充電されるコンデ
ンサＣ３を有するサンプルホールド手段６０とを備え、
前記コンデンサＣ３にサンプルホールドされた電圧に基
づいて煙濃度に応じたアナログ信号を出力するものであ
る。

【０００６】また、前記間欠的な電気信号により前記コ
ンデンサＣ３を充電するための抵抗Ｒａを備え、この抵
抗Ｒａは複数回の間欠的な電気信号により前記コンデン
サＣ３の電圧が変化するように抵抗値を設定されている
ことが好ましい。

【０００７】

【作用】本発明の煙感知器によれば、発光手段１０から
の光が煙により散乱されて、その散乱光が受光手段２０
により電気信号に変換される。これらの発光手段１０と
受光手段２０は、消費電流を低減するために間欠駆動手
段９０により間欠駆動されている。ここで、発光手段１
０を間欠駆動させている点は特開平３−３００９８号と
同じであるが、受光手段２０も間欠駆動させている点は
特開平３−３００９８号とは異なる動作である。これ
は、受光手段２０がもともと間欠駆動を必要とする積分
型の受光手段であることをうまく利用して、受光手段２
０を安定して間欠駆動できるようになったからである。
また、受光手段２０により得られた間欠的な電気信号を
連続的なアナログ信号に変換するために、サンプルホー
ルド手段６０を設けている。このサンプルホールド手段
６０では、間欠駆動に同期してオンされるサンプリング
用のスイッチ素子Ｓ３を介して充電されるコンデンサＣ
３を有しており、このコンデンサＣ３にサンプルホール
ドされた電圧に基づいて煙濃度に応じたアナログ信号を
出力するものである。なお、特開平３−３００９８号で
は発光手段の発光期間中にサンプルホールド手段のスイ
ッチ素子をオンさせているが、本発明では、発光手段の
発光終了直後にサンプルホールド手段のスイッチ素子を
オンさせており、このような動作は特開平３−３００９
８号には無かった動作である。このように、本発明では
アナログ式の煙感知器で発光手段のみならず受光手段に
ついても間欠駆動方式を用いたことにより平均的な消費
電流を大いに低減できるので、煙を検出するタイミング
では、間欠駆動される受光手段２０の増幅器を比較的大
きな電流で動作させることができ、これによって、増幅
器の動作の安定化と信号伝達の高速化を実現できるもの
である。また、前記サンプルホールド手段６０は、間欠
的な電気信号により前記コンデンサＣ３を充電するため
の抵抗Ｒａを備え、この抵抗Ｒａは複数回の間欠的な電
気信号により前記コンデンサＣ３の電圧が変化するよう
に抵抗値を設定されている。これにより、ノイズ等が混
入しても、サンプルホールドされた電圧は徐々に変化す
るので、誤動作を防止できるものである。

【０００８】

【実施例】図２は本発明の一実施例の回路図である。以
下、その回路構成について説明する。フォトダイオード
よりなる受光素子２１のカソードは電源ラインに接続さ
れており、アノードはオペアンプＡ１の反転入力端子に
接続されている。オペアンプＡ１の非反転入力端子は、
基準電圧源２２の出力に接続されている。オペアンプＡ
１の出力端子と反転入力端子の間には、積分用のコンデ
ンサＣ１と積分リセット用のアナログスイッチＳ１の並
列回路が接続されている。オペアンプＡ１の出力端子
は、入力抵抗Ｒ２を介してオペアンプＡ２の反転入力端
子に接続されている。オペアンプＡ２の非反転入力端子
は、基準電圧源２２の出力に接続されている。オペアン
プＡ２の出力端子と反転入力端子の間には、帰還抵抗Ｒ
３が接続されている。オペアンプＡ３の増幅率は入力抵
抗Ｒ２と帰還抵抗Ｒ３の比率で決定される。オペアンプ
Ａ２の出力端子は、入力抵抗Ｒ４を介してオペアンプＡ
３の反転入力端子に接続されている。オペアンプＡ３の
非反転入力端子は、基準電圧源２２の出力に接続されて
いる。オペアンプＡ３の出力端子と反転入力端子の間に
は、帰還抵抗Ｒ５が接続されている。オペアンプＡ３の
増幅率は入力抵抗Ｒ４と帰還抵抗Ｒ５の比率で決定され
る。

【０００９】オペアンプＡ３の出力端子は、カップリン
グ用のコンデンサＣ２の一端に接続されている。コンデ
ンサＣ２の他端は、充電用のアナログスイッチＳ２を介
して基準電圧源２２の出力に接続されると共に、バッフ
ァ用のオペアンプＡ６の非反転入力端子に接続されてい
る。オペアンプＡ６の反転入力端子は出力端子に接続さ
れている。したがって、オペアンプＡ６の出力電圧は入
力電圧と同じとなる。オペアンプＡ６の出力端子は、サ
ンプルホールド用のアナログスイッチＳ３の一端に接続
されている。アナログスイッチＳ３の他端は、抵抗Ｒａ
を介してサンプルホールド用のコンデンサＣ３の一端に
接続されている。コンデンサＣ３の他端はグランドレベ
ルに接続されている。抵抗Ｒａは、煙感知器をアナログ
式煙感知器として使用するときの時定数設定用の抵抗で
ある。この抵抗Ｒａには、アナログスイッチＳ４を介し
て抵抗Ｒｏが並列接続されている。アナログスイッチＳ
４は煙感知器をオン／オフ式煙感知器として使用すると
きにオンされ、アナログ式煙感知器として使用するとき
にはオフされる。コンデンサＣ３の電位はオペアンプＡ
７の非反転入力端子に印加されている。オペアンプＡ７
の反転入力端子は出力端子に接続されている。したがっ
て、オペアンプＡ７の出力電圧は入力電圧と同じとな
る。

【００１０】オペアンプＡ７の出力端子は、可変抵抗Ｖ
Ｒ１を介してオペアンプＡ８の反転入力端子に印加され
る。オペアンプＡ８の出力端子には、トランジスタＱ１
のベースが接続されている。トランジスタＱ１のコレク
タは電源ラインに接続され、エミッタは抵抗Ｒ７を介し
てグランドレベルに接続されて、エミッタフォロアを構
成している。このトランジスタＱ１のエミッタは、ダイ
オードＤ１のアノード・カソード間を介して、アナログ
信号出力端子Ｔａに接続されている。また、トランジス
タＱ１のエミッタ電位は抵抗Ｒ６を介してオペアンプＡ
８の反転入力端子に帰還されている。オペアンプＡ８の
非反転入力端子には、電源電圧を抵抗Ｒ８と可変抵抗Ｖ
Ｒ２で分圧した電圧が印加されている。抵抗Ｒ８と可変
抵抗ＶＲ２の接続点は、ＭＯＳトランジスタＱ２を介し
てグランドレベルに接続されており、ＭＯＳトランジス
タＱ２がオンしたときには、オペアンプＡ８の非反転入
力端子の電位はほぼゼロとなる。

【００１１】基準電圧源２２は分圧用の抵抗ｒ１，ｒ２
の直列回路を含んでいる。抵抗ｒ１の一端は、ＭＯＳト
ランジスタＱ３を介して電源ラインに接続されており、
抵抗ｒ２の一端はグランドレベルに接続されている。抵
抗ｒ１，ｒ２の各他端は、基準電圧源２２の出力とし
て、オペアンプＡ１，Ａ２，Ａ３，Ａ４の非反転入力端
子並びにコンデンサＣ２を初期充電するためのアナログ
スイッチＳ２の一端に接続されている。ＭＯＳトランジ
スタＱ３は間欠駆動信号ＫＮＫにより定期的にオン状態
となり、このとき、電源電圧を抵抗ｒ１，ｒ２で分圧し
た基準電圧ＶｒｅｆがオペアンプＡ１，Ａ２，Ａ３，Ａ
４の非反転入力端子に印加されるものである。オペアン
プＡ４の反転入力端子は出力端子に接続されている。し
たがって、オペアンプＡ４の出力電圧は入力電圧と同じ
となる。オペアンプＡ４の出力電圧は、抵抗Ｒ９と可変
抵抗ＶＲ３により分圧されて、オペアンプＡ５の非反転
入力端子に印加されている。オペアンプＡ５の反転入力
端子には、オペアンプＡ７の出力端子が接続されてい
る。オペアンプＡ５の出力端子は、インバータＮ１を介
してアンド回路Ｇ１の一方の入力に接続されると共に、
アンド回路Ｇ２の一方の入力に接続されている。アンド
回路Ｇ２の他方の入力には、煙感知器のオン／オフ出力
モードとアナログ出力モードとを切り替えるための切替
信号Ｏ／Ａが入力されている。また、この切替信号Ｏ／
ＡはインバータＮ２により反転されて、アンド回路Ｇ１
の他方の入力とされている。アンド回路Ｇ１，Ｇ２の出
力は、ＮＯＲ回路Ｇ３に入力されている。ＮＯＲ回路Ｇ
３の出力は、インバータＮ３により反転されて、カウン
タ回路４に入力されている。カウンタ回路４は３パルス
をカウントすると、カウントアップ出力を生じる。この
カウンタ回路４の出力は、オン／オフ出力モードによる
煙感知信号の出力端子Ｔｏに接続されている。この出力
端子Ｔｏに得られる信号は、煙感知器の出力素子となる
サイリスタに、トリガー信号として入力されている。前
記サイリスタは、煙感知器がオン／オフ出力モードを選
択している場合において、煙の存在が感知されると、タ
ーンオンされて、火災受信機に煙感知信号を出力するも
のである。

【００１２】前記出力端子ＴｏはＯＲ回路Ｇ４の一方の
入力に接続されている。ＯＲ回路Ｇ４の他方の入力に
は、始動検出カウンタ５の出力が接続されている。この
始動検出カウンタ５は、始動時には一定時間にわたり１
となり、定常時には０となる。ＯＲ回路Ｇ４の出力はＭ
ＯＳトランジスタＱ２のゲートに接続されている。

【００１３】図３は本実施例の煙感知器の内部構造を示
す断面図である。回路基板１４上には、電子部品１５が
実装されると共に、ワンチップＩＣ１６が装着されてい
る。このワンチップＩＣ１６は、図２に示した回路等を
誘電体分離基板上に集積回路化したものである。ただ
し、可変抵抗ＶＲ１，ＶＲ２，ＶＲ３等のＩＣ化に適さ
ない電子部品は、ワンチップＩＣ１６の外付け部品とし
て回路基板１４上に実装される。ワンチップＩＣ１６
は、ＩＣ枠１７の中心部に実装されて、ＩＣ封止樹脂１
８により封止されている。このＩＣ封止樹脂１８は光を
透過する樹脂よりなる。ワンチップＩＣ１６は、フォト
ダイオードよりなる受光素子２１を含んでおり、この受
光素子２１の箇所に光を集めるように受光レンズ２３が
配置されている。２４は反射板、２５はレンズカバーで
ある。受光レンズ２３は、破線Ａ，Ｂで囲まれた範囲か
らの光をワンチップＩＣ１６の受光素子２１上に集光さ
せるように構成されている。受光レンズ２３と反対側に
は、ＬＥＤよりなる発光素子１１が配置されており、破
線Ｃ，Ｄで囲まれた範囲に光を放射する。煙感知器の筐
体の内部は光を反射しにくいように構成されており、ま
た、破線Ｃ，Ｄで囲まれた投光用の光路と、破線Ａ，Ｂ
で囲まれた受光用の光路とは、光の進行方向が異なるの
で、発光素子１１から出た光は受光素子２１には殆ど受
光されない。ところが、煙感知器の筐体の内部に煙が侵
入して、破線Ｃ，Ｄで囲まれた投光用の光路と、破線
Ａ，Ｂで囲まれた受光用の光路とが交わる感煙領域に、
煙粒子Ｆ，Ｇが存在する状態になると、この煙粒子Ｆ，
Ｇにより光が散乱されて、光路Ｈ，Ｉに示すように、煙
による散乱光が受光素子２１に到達することになる。な
お、煙感知器の筐体の内部に外光を遮断しながら煙粒子
を導入するためにラビリンス２６が設けられている。こ
のラビリンス２６は、迷路構造を有しており、外部から
空気が流入することは妨げないが、光の進入は遮断でき
るように構成されている。また、ラビリンス２６の周囲
には、防虫網２７が設けられている。

【００１４】図２の回路では、アナログ出力モードの煙
感知器についての感度劣化対策が施されている。ここ
で、感度劣化とは、煙感知器内の発光素子１１や受光レ
ンズ２３などのくもり、汚れ等によって、煙感知器から
出力されるアナログ信号が本来の煙濃度を精度良く反映
しなくなる現象である。感度正常時には、煙の無いとき
でも、受光素子２１には迷光分として微弱な光が入って
おり、この迷光分により発生する光電流が光電変換部で
増幅されるので、その信号を或る一定の値と比較して、
感度劣化を判定している。この感度劣化の有無を判定す
るための電圧比較器としては、オン／オフ出力モードの
煙感知器で煙の有無を判定するための電圧比較器を兼用
している。この電圧比較器として、図２の回路では、オ
ペアンプＡ５を使用しており、その基準電圧Ｖｒは、光
電変換部の基準電圧Ｖｒｅｆをバッファ用のオペアンプ
Ａ４により取り出して、抵抗Ｒ９と可変抵抗ＶＲ３で分
圧することにより作成されている。オペアンプＡ５で
は、コンデンサＣ３によりサンプルホールドされて、オ
ペアンプＡ７から出力される電圧を前記基準電圧Ｖｒと
比較して、基準電圧Ｖｒよりも高い信号が出ると、カウ
ンタ回路４に信号が入り、その信号が３回以上入ると、
感度が劣化したと判定して出力端子Ｔｏに感度劣化判定
信号を送る。これは１回だけの信号では誤動作の危険性
があるので、３パルスのカウンタ回路４を用いて３回続
けて信号が入ったときだけ感度が劣化したという信号を
出すようになっている。

【００１５】次に、始動検出カウンタ５の動作について
説明する。アナログ煙感知器を動作させたときに、サン
プルホールド用の抵抗ＲａとコンデンサＣ３で積分動作
を行うなどの理由による時間遅れが生じるので、出力の
初期値が異常な値となる危険性がある。これを防止する
ために、図２の回路では、光電変換部の最終段のオペア
ンプＡ８の基準電圧を、ＭＯＳトランジスタＱ２により
始動時には０Ｖに落としておくことによって、アナログ
信号の出力が出ないようにしている。始動検出カウンタ
５は、間欠駆動信号ＫＮＫの周期を４回カウントする
と、ＭＯＳトランジスタＱ２をオフさせるようになって
いる。図２の回路では、感度劣化時と始動時の誤動作防
止のための回路を一部兼用しており、感度劣化が判定さ
れた場合にも、ＯＲ回路Ｇ４の出力がＨｉｇｈレベルと
なり、ＭＯＳトランジスタＱ２がオンとなり、オペアン
プＡ８の出力をＬｏｗレベルとしてアナログの煙濃度出
力信号を０Ｖとするものである。以上のような回路構成
によって、アナログ式の煙感知器の感度劣化を判定可能
とすると共に、始動時の誤動作も防止できる。

【００１６】図２の回路では、受光した光信号を電気信
号に変換するために、コンデンサＣ１による積分回路を
使用している。図６の従来例では、光電変換用のオペア
ンプＡ１の帰還インピーダンスとして抵抗Ｒ１を使用し
ており、受光素子２１に流れる光電流をｉとすると、出
力端子に得られる電圧は、Ｒ１×ｉとなる。受光素子２
１に流れる光電流はｐＡオーダーの微小な電流であるか
ら、オペアンプＡ１の出力電圧を高くしようとすれば、
抵抗Ｒ１の抵抗値を大きくする必要があり、集積回路化
するには適さなかった。そこで、図２の回路では、光電
変換用のオペアンプＡ１の帰還インピーダンスとしてコ
ンデンサＣ１を使用しており、受光素子２１に流れる光
電流をｉとすると、出力端子に得られる電圧は、∫（ｉ
／Ｃ１）ｄｔとなる。したがって、オペアンプＡ１の出
力電圧を高くしようとすれば、コンデンサＣ１の容量を
小さくするか、積分時間を長くすれば良く、集積回路化
するには適している。例えば、図６の回路では、オペア
ンプＡ１の帰還インピーダンスとして２ＭΩ程度の大き
な抵抗Ｒ１を使用していたが、図２の回路では、８ｐＦ
程度の小さなコンデンサＣ１と積分リセット用のアナロ
グスイッチＳ１を使用するだけであるので、集積回路化
したときに、チップ上の専有面積が非常に小さくなり、
コストダウンにつながる。また、感度についても、抵抗
Ｒ１による帰還増幅を行う場合に比べて、コンデンサＣ
１による積分では、１０倍程度の感度が得られるもので
ある。

【００１７】発光素子１１を駆動するための回路につい
ては特に図示しないが、図６の従来例と同様に、発振回
路９１のクロック信号を分周回路９２により分周し、発
光駆動回路１３により駆動用トランジスタ１２を間欠的
に導通状態とすることにより、発光素子１１を間欠的に
駆動するものである。また、分周回路９２の各段の分周
出力から論理回路やシフトレジスタを用いて、図４に示
すような種々のタイミング信号を作成するものである。
図中、ＯＳＣは発振回路９１のクロック信号、ＳＨＫは
分周回路９２により作成される基本周期信号、ＫＮＫは
間欠駆動信号、ＣＨＧはカップリング用コンデンサＣ２
の充電制御信号、ＬＥＤは発光素子１１の発光制御信
号、ＩＴＧは積分開始のタイミングを決める積分制御信
号、ＶＡ６はオペアンプＡ６の出力電圧、Ｓ／Ｈはサン
プルホールド回路のアナログスイッチＳ３の制御信号、
ＶＡ７はオペアンプＡ７の出力電圧である。

【００１８】以下、図４のタイミング信号に基づいて動
作を説明する。間欠駆動信号ＫＮＫが立ち上がると、基
準電圧源２２により基準電圧Ｖｒｅｆが発生する。ま
た、充電制御信号ＣＨＧが立ち上がることによりアナロ
グスイッチＳ２がオンとなり、カップリング用のコンデ
ンサＣ２が充電される。これにより、オペアンプＡ６の
出力電位は基準電圧Ｖｒｅｆと等しくなる。充電制御信
号ＣＨＧが立ち下がると、アナログスイッチＳ２がオフ
となるが、オペアンプＡ６の出力電位は基準電圧Ｖｒｅ
ｆに保持されている。その後、積分制御信号ＩＴＧが立
ち下がると、アナログスイッチＳ１がオフ状態となり、
コンデンサＣ１が積分動作可能な状態となる。次に、発
光制御信号ＬＥＤが立ち上がると、発光素子１１が発光
する。発光素子１１から照射された光が煙の粒子に当た
って反射すると、その散乱光が受光素子２１により受光
されて、微小な光電流が受光素子２１に流れる。この微
小な光電流は、オペアンプＡ１の帰還インピーダンスと
してのコンデンサＣ１に流れて、コンデンサＣ１に電荷
が蓄積されるので、オペアンプＡ６の出力電圧は直線的
に低下する。この電圧の変化速度は、光電流の大きさに
比例する。発光制御信号ＬＥＤのパルス幅は一定である
ので、発光制御信号ＬＥＤの発生期間中のオペアンプＡ
６の出力電圧の変化幅は光電流の大きさに比例する。し
たがって、オペアンプＡ６の出力電圧は、図５のＶｓに
示すように、煙が無いときには基準電圧Ｖｒｅｆに等し
くなり、煙濃度が高くなるにつれて電圧が直線的に低下
して行くことになる。発光制御信号ＬＥＤが立ち下がる
と、サンプルホールド信号Ｓ／Ｈが立ち上がり、アナロ
グスイッチＳ３がオンとなる。これにより、抵抗Ｒａを
介してコンデンサＣ３がオペアンプＡ６の出力電圧によ
り充電或いは放電されて、オペアンプＡ７の出力電圧が
オペアンプＡ６の出力電位と同じとなる。このオペアン
プＡ７の出力電圧は、最終段のオペアンプＡ８により反
転増幅及びレベルシフトされて、図５の電圧Ｖａに示す
ようなアナログ信号となり、煙濃度に応じて１Ｖ〜４．
７５Ｖの範囲で変化する。図２に示す回路において、サ
ンプルホールド用のコンデンサＣ３よりも後段のオペア
ンプＡ７とＡ８は間欠動作しないので、アナログ出力端
子Ｔａには、常にアナログ信号が出力される。

【００１９】サンプルホールド回路のコンデンサＣ３は
抵抗ＲａとアナログスイッチＳ３を介してオペアンプＡ
６の出力端子に接続されており、この抵抗Ｒａはコンデ
ンサＣ３と共に積分器を構成している。この積分器の時
定数は、ノイズ等による誤動作を防止するために、オペ
アンプＡ６の出力電位が変化しても、数回のパルスが入
らないと、その値までサンプリングできないように設定
している。これによって、煙による散乱光が或る一定時
間以上にわたり継続しないと、アナログ信号の出力端子
Ｔａには変化が現れないようになっている。

【００２０】また、サンプルホールド回路のコンデンサ
Ｃ３までの光電変換部については、消費電流を節約する
ために間欠駆動方式を採用している。これは、間欠駆動
信号ＫＮＫがＬｏｗレベルの間は、消費電流を絞るため
に、光電変換部のオペアンプとサンプルホールド回路の
入力バッファＡ６の電源電流を遮断しているものであ
る。ただし、出力端子Ｔａにはアナログ信号を絶えず出
し続けなければならないため、サンプルホールド回路の
出力バッファＡ７と、最終段のオペアンプＡ８は常に動
作させている。これによって、煙が有るか無いかという
オン／オフの判定信号だけでなく、煙の量をアナログ信
号で出力することができるものである。

【００２１】

【発明の効果】請求項１記載の発明によれば、発光手段
のみならず受光手段までも間欠駆動する手段を設けたの
で、消費電流を大いに低減できるという効果があり、ま
た、受光手段により得られた間欠的な電気信号により抵
抗を介して充電されるコンデンサを有するサンプルホー
ルド手段を設けたので、煙濃度を示すアナログ信号を連
続的に出力することができるという効果がある。さら
に、受光手段として、電荷蓄積部に光電流を蓄積せしめ
ることにより受光光量の積分値に応じた電気信号を出力
する積分型の受光手段を用いたことにより、定常駆動用
に設計された受光手段を間欠駆動させる場合に比べて、
受光手段の安定性が損なわれる恐れが全く無く、間欠駆
動により受光手段の性能が最大限に発揮されないという
問題は生じない。また、サンプルホールド手段のスイッ
チ素子は発光手段の発光終了直後にオンさせるようにし
たので、発光期間中にサンプルホールド手段のスイッチ
素子をオンさせる場合に比べて、サンプルホールドされ
た電圧は発光期間中の受光光量の積分値をより忠実に反
映することができる。

【００２２】請求項２記載の発明によれば、サンプルホ
ールド手段のコンデンサを充電するための抵抗を備え、
この抵抗は複数回の間欠的な電気信号によりコンデンサ
の電圧が変化するように抵抗値を設定されているので、
ノイズ等が混入しても、サンプルホールドされた電圧は
徐々に変化するものであり、これにより、誤動作を防止
できるという効果がある。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の基本構成を示すブロック図である。

【図２】本発明の一実施例の回路図である。

【図３】本発明の一実施例の断面図である。

【図４】本発明の一実施例の動作波形図である。

【図５】本発明の一実施例の出力特性を示す図である。

【図６】従来例の回路図である。

【符号の説明】

１０ 発光手段 ２０ 受光手段 ６０ サンプルホールド手段 ９０ 間欠駆動手段

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 林 雅則 大阪府門真市大字門真1048番地 松下電 工株式会社内 (56)参考文献 特開 平３−30098（ＪＰ，Ａ) (58)調査した分野(Int.Cl.⁶，ＤＢ名) G08B 17/107

Claims (2)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 感知器筐体内で光を照射する発光手段
   と、煙による散乱光を受光して電荷蓄積部に光電流を蓄
   積せしめることにより受光光量の積分値に応じた電気信
   号を出力する積分型の受光手段と、発光手段及び受光手
   段を間欠駆動する間欠駆動手段と、受光手段により得ら
   れた間欠的な電気信号を間欠駆動に同期して発光手段の
   発光終了直後にオンされるサンプリング用のスイッチ素
   子を介して充電されるコンデンサを有するサンプルホー
   ルド手段とを備え、前記コンデンサにサンプルホールド
   された電圧に基づいて煙濃度に応じたアナログ信号を出
   力するアナログ出力式の光電式煙感知器。
2. 【請求項２】 前記間欠的な電気信号により前記コン
   デンサを充電するための抵抗を備え、この抵抗は複数回
   の間欠的な電気信号により前記コンデンサの電圧が変化
   するように抵抗値を設定されていることを特徴とする請
   求項１記載の光電式煙感知器。