JP2902334B2 - 火災警報受信機の受信回路 - Google Patents

火災警報受信機の受信回路

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JP2902334B2
JP2902334B2 JP24590595A JP24590595A JP2902334B2 JP 2902334 B2 JP2902334 B2 JP 2902334B2 JP 24590595 A JP24590595 A JP 24590595A JP 24590595 A JP24590595 A JP 24590595A JP 2902334 B2 JP2902334 B2 JP 2902334B2
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Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明は、警戒区域に引き出
された感知器回線に火災感知器を接続すると共に断線監
視用の終端抵抗を接続した火災警報受信機の受信回路に
関する。
【0002】
【従来の技術】従来、この種の火災警報受信機の受信回
路としては図5に示すように、受信機1から感知器回線
2が引き出され、それに火災感知器3を接続し、感知器
回線2の終端に終端抵抗4を接続している。受信機1に
は火災検出用のコンパレータU100と断線検出用のコ
ンパレータU101が設けられる。コンパレータU10
0には電源電圧+Vcc1から感知器回線2のラインに
受信抵抗R100が挿入され、受信抵抗R100に対し
抵抗R101〜103を直列接続し、それぞれの分圧電
圧V1,V2をコンパレータU100,101に入力し
ている。
【0003】コンパレータU100の基準電圧は、別の
電源+Vcc2による分圧で基準電圧Vr1が設定され
る。コンパレータU101も同様に、抵抗による分圧で
基準電圧Vr2が設定される。定常監視状態にあって
は、火災感知器3は非作動状態にあることから、線路間
を高インピーダンスとなっており、終端抵抗4の抵抗値
と受信抵抗R100の分圧電圧で決まる回線電圧がコン
パレータU100,101に線路電圧V1,V2として
入力している。ここで、終端抵抗4は10KΩ程度であ
り、これに対して受信抵抗R100は十分に小さく設定
してあり、ほぼ電源電圧+Vccに近い線路電圧が得ら
れている。
【0004】火災感知器3は発報すると短絡状態になる
ので、線路間は低インピーダンスになり、コンパレータ
U100に対する受信電圧V1は、基準電圧Vr1を下
回るようになり、これによってコンパレータU100が
Hレベル出力を受信制御部102に出力し、火災検出信
号が出力される。一方、定常監視状態で感知器回線2が
断線した場合には、終端抵抗4が切り放されることか
ら、回線電圧は電源電圧+Vcc1にプルアップされ、
コンパレータU101の入力電圧V2が基準電圧Vr2
を超え、コンパレータU101のHレベル出力により受
信制御部102は断線警報を行う。
【0005】
【発明が解決しようとする課題】しかしながらこのよう
な従来の受信回路にあっては、コンパレータによって回
線電圧を比較判別して火災受信や、断線監視しているの
で、次の問題点がある。図6は感知器回線における電流
の状態を示している。先ず定常監視状態にあっては、感
知器回線には、火災感知器で消費される電流と終端抵抗
4に流れる電流を加えた電流である3mA程度の微弱な
電流が流れている。
【0006】これに対して火災感知器が1台発報する
と、数十mAの電流が流れ、例えば図示のように感知器
1台の発報で感知器回線に60mAの線路電流が流れ
る。このような図6の感知器回線における線路電流につ
いて、図5に示す従来の受信回路では受信抵抗R100
に対する終端抵抗4および火災感知器3の発報時と非発
報時のインピーダンスで決まる値に分圧された線路電圧
を、コンパレータで比較判別して火災を検出し、かつ断
線を検出している。
【0007】しかし、例えば終端抵抗4による断線監視
にあっては、断線が起きたときの線路電流の低下は例え
ば1mA程度とごくわずかであり、感知器1台の発報で
60mA流れることを予定して線路電圧の変化を監視し
ているコンパレータにおいては、1mA程度の電流変化
を電圧信号に変換すると、発報電流に対し60分の1の
分解能が要求される。このような終端抵抗4による断線
時にあっては、断線が起きても極めて微弱な線路電流に
よるわずかな電圧変化しかおきず、このような線路で電
圧の変化をコンパレータで正確に完出するには限界があ
る。
【0008】更に、受信機1から感知器回線2に供給し
ている電源電圧+Vccは数ボルトといったかなりの範
囲で電圧変動が予想され、電源電圧が変動してしまう
と、変動により電源電圧が更に低下した場合に、電圧監
視によるコンパレータの分解能が低下し、検出性能が著
しく不安定になる問題があった。更に、近年にあっては
受信制御部102にMPUを使用しており、このため受
信回路の検出信号をADコンバータでデジタルデータに
変換して取り込み、火災および断線判断を行っている。
通常、ADコンバータは5V電源で動作することから、
入力電圧のダイナミックレンジは0〜5V以下に制約さ
れる。そこで図6の感知器発報を区別できる0〜60m
Aのレンジについて、これを0〜5Vの電圧信号に変換
してADコンバータに入力することになる。
【0009】しかしながら、このADコンバータで1m
A程度の断線による線路電圧の変化を識別するためには
分解能の高いADコンバータを必要とし、回路構成の複
雑さとコストの上昇を招く。本発明は、分解能の低いA
Dコンバータであっても、わずかな線路電流の変化を確
実に検出して火災や断線を識別することのできるように
した火災警報受信機の受信回路を提供することを目的と
する。
【0010】
【課題を解決するための手段】この目的を達成するため
本発明は次のように構成する。先ず本発明は、警戒区域
に引き出された感知器回線に火災感知器を接続し、終端
に終端抵抗を接続し、火災感知器の発報による線路電流
の増加に応じた火災検出信号あるいは断線時の終端抵抗
で決まる断線監視電流の遮断を検出して受信出力を生ず
る火災警報受信機の受信回路に使用されるものである。
【0011】そして、感知器を流れる線路電流を入力し
てその線路電流である第1の電流を所定比で減少させた
微弱な出力電流である第2の電流に変換する定電流変換
回路と、その定電流変換回路の第2の電流を、第1の電
流の所定の電流範囲が所定の電圧範囲に入るように設定
された規定値の抵抗に供給し、電圧信号に変換して受信
信号電圧として出力する電流電圧変換回路とを設けたこ
とを特徴とする。
【0012】このような定電流回路を設けたことによ
り、第1の電流変化を圧縮して第2の電流変化として取
り出すようにしており、また定電流化することにより電
圧変動に対して第2の電流の変化をおさえている。また
断線時の微少な電流の変化でも正確に検出することがで
きる。更に、受信回路は、火災警報受信機から引き出さ
れた複数の感知器回線毎に設け、各受信回路の定電流変
換回路の第2の電流をスキャンニングすることにより選
択して、単一の電流電圧変換回路に入力して順次信号電
圧に変換することを特徴とする。また、電流電圧変換回
路は、抵抗により構成されその値を切り換えることによ
って、所定の電圧範囲に変換する第1の電流(線路電
流)のレンジを切り換えることを特徴とする。
【0013】このため第1の電流となる線路電流の検出
範囲は必要に応じて拡大又は縮小され、分解能を任意に
設定することができる。
【0014】
【発明の実施の形態】図1は本発明の全体構成であり、
火災警報受信機1からは電源兼用信号線として機能する
感知器回線2−1〜2−nが引き出される。感知器回線
2−1〜2−nのそれぞれには複数の火災感知器3が接
続され、更に終端に断線検出用の終端抵抗4を接続して
いる。
【0015】火災警報受信機1には感知器回線2−1〜
2−nに対応して受信回路5−1〜5−nが設けられて
いる。受信回路5−1〜5−nは、感知器回線2−1〜
2−nに接続している火災感知器3が火災を検出して回
線間を低インピーダンスに短絡することによって流れる
電流増加を検出して、火災受信信号を出力する。受信回
路5−1〜5−nのそれぞれはMPU6に接続されてい
る。
【0016】MPU6に対しては、操作部7、表示部
8、主音響部9、地区音響制御部10、更に移報部13
が接続されている。地区音響制御部10からはベル線1
1が引き出されており、ベル線11に地区ベル12を接
続している。MPU6は受信回路5−1〜5−nのいず
れかより火災受信信号を受けると、表示部8に代表火災
表示を行うと共に、火災を検出した火災感知器3を接続
している感知器回線を示す火災地区表示を行う。
【0017】同時に主音響部9を駆動して火災警報を出
す。また地区音響制御部10を駆動し、ベル線11に対
する駆動電圧の供給で地区ベル12を鳴動する。地区音
響制御部10による地区ベル12の鳴動は、操作部7に
設けている地区ベル停止スイッチの操作状態に応じて鳴
動または鳴動停止等が行われる。更にMPU6は、移報
部13に移報表示のための移報信号を出力させる。移報
部13に対しては、必要に応じて外部表示ユニット30
が接続され、火災警報受信機1に対し離れて設置されて
いる外部表示ユニット30においても火災警報表示がで
きるようにしている。
【0018】更に火災警報受信機1には、電源装置14
が設けられている。電源装置14は商用AC100Vの
供給を受け、所定電圧に降圧して各部に電源電圧を供給
する。また、電源装置14には、予備電源としてのバッ
テリが設けられており、商用AC100Vが停電になる
と予備電源に切り換えられて、バックアップできるよう
にしている。
【0019】図2は受信回路5−1の具体的な回路構成
である。受信回路5−1は定電流変換回路15、スキャ
ンニング回路16を有している。定電流変換回路15は
回線に電流検出用の抵抗R1を備え、抵抗R1の感知器
側を差動増幅器U1の+端子に接続し、抵抗R1の他端
を抵抗R2を介して差動増幅器U1の−端子に接続して
いる。差動増幅器U1の出力は抵抗R3を介してトラン
ジスタQ2のベースに接続され、また、抵抗R2と差動
増幅器U1の接続点はトランジスタQ2のエミッタと接
続されている。
【0020】この定電流変換回路15は回線に流れる電
流値を所定の電流値に変換して、トランジスタQ2のコ
レクタから出力する。スキャンニング回路16はトラン
ジスタQ2のコレクタをトランジスタQ3のエミッタに
接続し、トランジスタQ3のベース、エミッタ間にはバ
イアス用の抵抗R5、さらにトランジスタQ3のベース
には抵抗R6を介してトランジスタQ4のコレクタが接
続され、トランジスタQ4のエミッタは接地される。
【0021】またトランジスタQ4のベース、エミッタ
にはバイアス用の抵抗R8が、トランジスタQ4のベー
スには抵抗R7を介してMPU6のスキャン用のポート
に接続されている。また、トランジスタQ3のコレクタ
は電圧に変換するための抵抗R30が接続されて、抵抗
R30の電圧値をMPU6のADCに入力する。回線に
線路電流I1が流れていると、抵抗R1には(R1×I
1)の電圧が生ずる。そのため、差動増幅器U1の+端
子は(R1×I1)の電圧がかかる。スキャン信号によ
りトランジスタQ4,Q3がオンすると、−端子には電
圧Vinが入力され、そこで−端子の方が電圧が高くな
り、差動増幅器U1は−端子と+端子との差、(Vin−
R1×I1)の電圧に増幅係数auを乗じた分、au
(Vin−R1×I1)だけ引き込む。
【0022】すると、この差動増幅器U1の出力電圧に
よりトランジスタQ2がオンし、抵抗R2、トランジス
タQ2へと電流が流れる。トランジスタQ2に流れる電
流は差動増幅器U1の+端子、−端子の入力電圧が同じ
になるまで、トランジスタQ2のベース電流が増加し、
よってエミッタ電流I2が増加する。そして(R2×I
2)=(R1×I1)の関係が成り立つように帰還動作
が行われ、出力電流I2=(R1/R2)×I1とな
る。
【0023】すなわち、定電流変換回路15は線路電流
(第1の電流)I1に、受信抵抗R1と帰還抵抗R2の
比であるR1/R2を乗じて得られた出力電流(第2の
電流)I2を出力する。この電流I2が抵抗R30に供
給され、そこで信号電圧Vに変換され、図1のMPU6
内に有するADコンバータ(ADC)に入力され、取り
込まれる。
【0024】受信回路に供給された電圧Vinは、抵抗
R4、コンデンサC1、定電圧ダイオードD1、トラン
ジスタQ1から構成される安定化回路で電圧が安定化さ
れ、感知器回路に供給される。図3は図2の受信回路5
−1で代表される回路における線路電流I1、定電流変
換回路15の出力電流I2、電流電圧変換用抵抗R3に
よる変換電圧V、ADコンバータの16段階の変換ステ
ップを示している。
【0025】この例では定電流回路15の出力電流I2
は電流I1の1/10になるように設定されており、こ
の様子を図3に示している。この出力電流I2は抵抗R
30に供給されており、そこで電圧信号Vに変換され
る。図1のADコンバータADCは4ビットであり、1
0進で16段階のステップを持っており、10進の16
段階に応じた2進の4ビットデータに変換する。
【0026】ここで、ADコンバータの入力レンジ0〜
5.18Vに対応した線路電流として、本実施の形態に
あっては、0〜11.02mAを対応させている。本実
施の形態で、感知器の発報で流れる電流は60mAと大
きいが、受信回路に流れる電流が、平常時に流れる電流
より大きくなれば感知器が発報したとみなすことができ
る。このため、本実施の形態にあっては、感知器に電源
を投入した際の回路の不安定時の過大電流より大きい場
合に発報したとみなしている。
【0027】その過大電流を考慮して、ADコンバータ
の最大レンジ5Vを線路電流10mA付近に対応するよ
うに抵抗R30の抵抗値を調整している。そしてADコ
ンバータの変換電圧については、例えば、14ステップ
以上の変換電圧4.21Vを閾値とし、これ以上の線路
電流すなわち8.96mA以上であれば、発報としてい
る。
【0028】このように、線路電流の電流レンジ0〜1
1.02mAを対象に電流変換を行うことで、断線監視
に必要なADコンバータの分解能を実現できる。すなわ
ち、感知器を接続したときの消費電流と終端抵抗の監視
電流を合わせた線路電流I1の値は、例えば数mA程度
である。この線路電流I1はADコンバータの4ステッ
プ目と5ステップ目程度の受信データを入力する。
【0029】この状態で断線が起きたとすると、断線に
よる線路電流の減少は0〜数百μA程度であり、ADコ
ンバータの1ステップと2ステップの間の値となる。従
って、十分な分解能をもって断線を検出することができ
る。更に、定電流変換回路15を用いた利点は、回線電
圧の変動に全く影響されないということである。すなわ
ち定電流変換回路15は電源電圧の変動や感知器発報、
あるいは断線による線路電圧の変動があっても、線路電
流が変化しない限りこの影響は全く受けず、線路電流に
比例した出力電流を生じ、これを電圧信号に変換でき
る。
【0030】更に、従来は電源電圧として整流した後に
十分に平滑した直流電圧を使用していたが、本発明にあ
っては、整流後に平滑することなく脈流を電源電圧とし
て感知器回線に供給しても問題ない。すなわち、感知器
回線の電源電圧が脈流変化を生じていても、この脈流に
よる電圧変化は線路電流の変動を伴わないことから、定
電流変換回路15による変換出力に表れることなく、電
源電圧が脈流であっても正確に感知器発報や終端抵抗に
よる断線に応じた線路電流に比例した電流変換を行っ
て、対応する電圧信号を正確にADコンバータに供給で
きる。
【0031】以上の説明は受信回路5−1で検出した信
号を電流電圧変換回路である抵抗R30に供給する動作
について説明しているが、実際の装置は複数の受信回路
5−1〜5ーnがあり、それらによる定電流回路出力は
スキャンニングによって選択され、選択されたものは全
て単一の抵抗R30に供給されるようになっている。す
なわち、トランジスタQ3Oの出力は全て抵抗R30に
接続されているが、スキャンニングによって選択された
受信回路だけが定電流回路16の出力電流を抵抗R30
に供給するようにしている。
【0032】図2において、トランジスタQ1による定
電圧回路が設けてある。これは感知器3に供給する電圧
変動を除去するものであるが、従来は受信回路5−1の
入力電圧であるVinの電圧を定電圧化していた。しか
し、受信回路は複数あるのでその複数の受信回路の全て
に供給する電流をまかなえるだけの容量を有する定電圧
回路を必要としていた。しかも感知器3は発報すると6
0mA程度の電流が流れるので、定電圧電源としては複
数の感知器が同時に発報したら、その発報した感知器の
数分だけ電流を供給する能力を有する必要がある。
【0033】このため、発熱に対する考慮も当然に必要
になるが、放熱は低い熱抵抗と広い放熱面積を要求する
ので、定電圧電源の体積が大きくなってしまう。しか
し、図2の回路ではここの受信回路にそれぞれ定電圧回
路を設けることによって、ここの定電圧回路の容量は小
さくすることができ、その部分の放熱対策も簡単で済
む。また、ここの受信回路で発生する発熱量は小さいの
で熱抵抗も大きくても事足り、放熱板の体積及び重量も
小さなもので済むようになる。
【0034】図4(a)は電流レンジを切り換える本発
明の受信回路の他の実施例である。この実施例は抵抗で
構成されていた電流電圧変換回路30を、レンジ切換回
路としたことを特徴としている。通常は抵抗30aが接
続されているのに対して、MPU6の制御によってトラ
ンジスタ30eがオンとなるようにしたとき、ここの抵
抗の抵抗値が同一であれば合成抵抗は1/2になり、図
4(b)に示すように線路電流のレンジを抵抗1個の場
合の0〜11.02mAより、0〜22.4mAに広
げ、分解能を下げることができる。
【0035】更に、図4(a)の回路ではトランジスタ
Q5,Q6によるスイッチング回路を設けている。これ
は感知器は発報すると短絡状態になり、そこに供給する
電流をゼロにするか、それ自体をリセットしない限り短
絡状態が継続するように構成されている。このため、リ
セット信号によって感知器に供給する電流を遮断し、感
知器の短絡状態を解除できるようにしている。
【0036】また、図4(c)のように同一抵抗値を有
する抵抗を直列接続し、抵抗値を2倍にあげると、図4
(d)に示すように、線路電流のレンジを抵抗1個の場
合の0〜11.02mAより0〜5.51mAに広げる
ことができ、分解能を高めることができる。図4(e)
は電流レンジを切り換える他の実施例である。この実施
例では3つの電流電圧変換抵抗R30a,R30b,R
30cを設けている。もちろんそれぞれの抵抗値は異な
る。抵抗R30a,R30b,R30cには選択用のト
ランジスタ30d,31d,32dが直列接続され、抵
抗30b,31b,32bのいずれかに供給されるMP
U6からの選択信号により、いずれか一つのトランジス
タがオンになる。
【0037】例えば抵抗R30aは線路電流I1=0〜
11.02mAのレンジで、0〜5.18Vに変換す
る。また、抵抗31aは抵抗30aの5倍の抵抗値をも
ち、線路電流0〜50mAを0から5.18Vの電圧信
号に変換する。更に、抵抗32aは抵抗30aの10倍
の抵抗値を持ち、線路電流0〜11.02mAを電圧信
号0〜5.18Vに変換する。すなわち抵抗30a,3
1a,32aの順番に線路電流の分解能が低下し、変換
レンジが広がっている。もちろん、レンジ切換の段数は
必要に応じて任意の数、設けることができ、また0〜5
Vに変換する線路電流のレンジも必要に応じて適宜選択
することができる。
【0038】
【発明の効果】以上説明したように、本発明は線路電流
を所定の比率で低下させた定電流回路を用い、その定電
流回路で制限した電流を電流電圧変換用抵抗に供給する
ようにしたので、必要とする線路電流のレンジを規定範
囲0〜5Vに正確に変換でき、ビット数の少ない低分解
能のADコンバータであっても例えば1〜2mA程度の
微弱な線路電流の変動を正確に検出することができる。
【0039】また、定電流回路を介した電流を電流電圧
変換用抵抗に供給するようにしたので、感知器回線に対
する電源電圧や感知器発報あるいは断線による線路電圧
による影響を受けず、線路電流を正確に電流変換して最
終的に0〜5Vの電圧に変換でき、その結果、ノイズ等
にきわめて強い受信回路を構成できる。従来の受信回路
にあっては、電圧駆動型であることから、ノイズに対し
ノイズ吸収用のコンデンサを多数設けているが、本発明
では定電流変換としていることから、ノイズ吸収用のコ
ンデンサはほとんど必要なく、回路構成を大幅に簡略化
できる。
【0040】同様の理由により、感知器回線に対する電
源として整流出力を平滑せずに脈流電圧を供給しても、
脈流による電圧変動の影響はほとんど受けず、線路電流
の変化に応じた信号電圧に変換でき、その結果、電源回
路の安定化や平滑化がそれほど重要でないから、電源回
路そのものを簡単にすることができる。更に電流電圧変
換用の抵抗素子を適宜に選ぶことによって電流レンジを
自由に決めることができる。更に、複数の電流電圧変換
抵抗を求めて切り換えることで、電流レンジを簡単に切
り換えることができるという効果を有する。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の一実施例の構成を示すブロック図
【図2】図1におけ受信回路の内部構成を示す図
【図3】定電流回路の動作状態を示す図
【図4】定電流回路の詳細を示す図
【図5】従来の一例を示す図
【図6】図5の装置の動作状態を示す図
【符号の説明】
1:火災警報受信機 2:感知器回線 3:感知器 4:終端抵抗 5−1〜5−n:受信回路 6:MPU 7:操作部 8:表示部 15:定電流変換回路 16:スキャン回路
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 蟻川 雅志 東京都品川区上大崎2丁目10番43号 ホ ーチキ株式会社内 (72)発明者 満瀬 元治 東京都品川区上大崎2丁目10番43号 ホ ーチキ株式会社内 (56)参考文献 特開 平9−44763(JP,A) 特開 平2−39297(JP,A) 特開 昭64−7195(JP,A) 特開 平5−35983(JP,A) 特開 平2−39297(JP,A) 特開 平5−10718(JP,A) 特開 平5−225460(JP,A) (58)調査した分野(Int.Cl.6,DB名) G08B 17/00 G08B 25/00 - 25/04 G08B 29/02

Claims (3)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】警戒区域に引き出された感知器回線に火災
    感知器を接続し、終端に終端抵抗を接続し、火災感知器
    の発報による線路電流の増加に応じた火災検出信号ある
    いは断線時の終端抵抗で決まる断線監視電流の遮断を検
    出して受信出力を生ずる火災警報受信機の受信回路にお
    いて、 前記感知器を流れる線路電流を入力してその線路電流で
    ある第1の電流を所定比で減少させた微弱な出力電流で
    ある第2の電流に変換する定電流変換回路と、 該定電流変換回路の第2の電流を、第1の電流の所定の
    電流範囲が所定の電圧範囲に入るように設定された規定
    値の抵抗に供給し、電圧信号に変換して受信信号電圧と
    して出力する電流電圧変換回路と、 を設けたことを特徴とする火災警報受信機の受信回路。
  2. 【請求項2】請求項1記載の火災警報受信機の受信回路
    において、 受信回路は、火災警報受信機から引き出された複数の感
    知器回線毎に設け、各受信回路の定電流変換回路の第2
    の電流をスキャンニングすることにより選択して、単一
    の電流電圧変換回路に入力して順次信号電圧に変換する
    ことを特徴とする火災警報受信機の受信回路。
  3. 【請求項3】請求項1または請求項2記載の火災警報受
    信機の受信回路において、 電流電圧変換回路は、抵抗により構成されその値を切り
    換えることによって、所定の電圧範囲に変換する第1の
    電流のレンジを切り換えることを特徴とする火災警報受
    信機の受信回路。
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