JP3063588B2 - 光電式煙感知器 - Google Patents
光電式煙感知器Info
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- JP3063588B2 JP3063588B2 JP7248154A JP24815495A JP3063588B2 JP 3063588 B2 JP3063588 B2 JP 3063588B2 JP 7248154 A JP7248154 A JP 7248154A JP 24815495 A JP24815495 A JP 24815495A JP 3063588 B2 JP3063588 B2 JP 3063588B2
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Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、防災システム等に
利用される、煙による散乱光を検出して煙を検知する方
式の光電式煙感知器に関するものである。
利用される、煙による散乱光を検出して煙を検知する方
式の光電式煙感知器に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】図３の回路図に基づいて従来の光電式煙
感知器の一例について説明する。図３に示す光電式煙感
知器は、光電式煙感知器の筐体内に煙が侵入すると、発
光回路から出力された光が煙により散乱されることを利
用して、その散乱光を捉えて煙濃度に応じたアナログ信
号を出力する方式の煙感知器である。図で、１は、発振
回路２とその発振回路２が出力する信号を分周する分周
回路３で構成された、発光回路を間欠駆動するための間
欠駆動信号を出力する発光制御回路、４は、発光ダイオ
ード（ＬＥＤ）のような発光素子５と、発光素子５に駆
動電流を流すためのスイッチング素子６（図１では発光
素子５に直列に接続されたｎｐｎ型のトランジスタ）
と、発光制御回路１が出力する間欠駆動信号によりスイ
ッチング素子６を駆動する発光駆動回路７とから構成さ
れた、感知器筐体内で光信号を出力する発光回路であ
る。
感知器の一例について説明する。図３に示す光電式煙感
知器は、光電式煙感知器の筐体内に煙が侵入すると、発
光回路から出力された光が煙により散乱されることを利
用して、その散乱光を捉えて煙濃度に応じたアナログ信
号を出力する方式の煙感知器である。図で、１は、発振
回路２とその発振回路２が出力する信号を分周する分周
回路３で構成された、発光回路を間欠駆動するための間
欠駆動信号を出力する発光制御回路、４は、発光ダイオ
ード（ＬＥＤ）のような発光素子５と、発光素子５に駆
動電流を流すためのスイッチング素子６（図１では発光
素子５に直列に接続されたｎｐｎ型のトランジスタ）
と、発光制御回路１が出力する間欠駆動信号によりスイ
ッチング素子６を駆動する発光駆動回路７とから構成さ
れた、感知器筐体内で光信号を出力する発光回路であ
る。
【０００３】また、８は発光回路４から出力された光の
うち、煙によって散乱された散乱光を受光して煙濃度に
応じたアナログ信号に変換する受光回路で、散乱光を受
光するように配置された受光素子９と、基準電圧Vrefを
出力する基準電圧源１０と、オペアンプA1〜A3及び抵抗
R1〜R5から構成された回路である。受光素子９に散乱光
が入射すると受光素子９に微弱な電流（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、その電圧信号は、オペ
アンプA2，A3及び抵抗R2〜R5で構成された増幅回路で直
流増幅される。
うち、煙によって散乱された散乱光を受光して煙濃度に
応じたアナログ信号に変換する受光回路で、散乱光を受
光するように配置された受光素子９と、基準電圧Vrefを
出力する基準電圧源１０と、オペアンプA1〜A3及び抵抗
R1〜R5から構成された回路である。受光素子９に散乱光
が入射すると受光素子９に微弱な電流（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、その電圧信号は、オペ
アンプA2，A3及び抵抗R2〜R5で構成された増幅回路で直
流増幅される。
【０００４】さらに、１１は、発光回路４が発光制御回
路１により駆動された時の受光回路８が出力するアナロ
グ信号を変換し出力するアナログ出力回路で、発光制御
回路１が出力する間欠駆動信号に同期して、受光回路８
が出力するアナログ信号をサンプリングし保持するサン
プルホールド回路１２と、サンプルホールド回路１２の
出力を増幅する出力回路１３とで構成されている。サン
プルホールド回路１２は、発光制御回路１が出力する間
欠駆動信号によって制御されてオフ状態とオン状態が切
り替わるアナログスイッチSWと、受光回路８が出力する
アナログ信号をサンプリングし保持するコンデンサC
と、コンデンサC に接続された、バッファアンプとなる
オペアンプA4とで構成されている。一方、出力回路１３
は、サンプルホールド回路１２が出力するアナログ信号
を所定の出力電圧レベルにシフトするための定電圧源１
４と、定電圧源１４が出力する電圧を分圧するための抵
抗R8，R9と、抵抗R8，R9で分圧された電圧とサンプルホ
ールド回路１２の出力電圧とを入力し、サンプルホール
ド回路１２が出力するアナログ信号を所定の出力電圧レ
ベルにシフトすると共に増幅する、オペアンプA5及び抵
抗R5〜R7から構成された増幅回路とから構成されてい
る。
路１により駆動された時の受光回路８が出力するアナロ
グ信号を変換し出力するアナログ出力回路で、発光制御
回路１が出力する間欠駆動信号に同期して、受光回路８
が出力するアナログ信号をサンプリングし保持するサン
プルホールド回路１２と、サンプルホールド回路１２の
出力を増幅する出力回路１３とで構成されている。サン
プルホールド回路１２は、発光制御回路１が出力する間
欠駆動信号によって制御されてオフ状態とオン状態が切
り替わるアナログスイッチSWと、受光回路８が出力する
アナログ信号をサンプリングし保持するコンデンサC
と、コンデンサC に接続された、バッファアンプとなる
オペアンプA4とで構成されている。一方、出力回路１３
は、サンプルホールド回路１２が出力するアナログ信号
を所定の出力電圧レベルにシフトするための定電圧源１
４と、定電圧源１４が出力する電圧を分圧するための抵
抗R8，R9と、抵抗R8，R9で分圧された電圧とサンプルホ
ールド回路１２の出力電圧とを入力し、サンプルホール
ド回路１２が出力するアナログ信号を所定の出力電圧レ
ベルにシフトすると共に増幅する、オペアンプA5及び抵
抗R5〜R7から構成された増幅回路とから構成されてい
る。
【０００５】次に、図３に示す回路の動作について説明
する。まず、発光回路４は、発光ダイオード（ＬＥＤ）
のような発光素子５に駆動電流を流すためのスイッチン
グ素子６を接続し、そのスイッチング素子６に駆動信号
を与える発光駆動回路７から構成されているが、この発
光回路４を間欠駆動するために、発光制御回路１では、
発振回路２により発振されたクロック信号を分周回路３
により分周して間欠駆動信号を生成するように構成され
ている。感知器筐体内に煙が侵入すると、発光回路４か
ら出力された光が煙により散乱されて、受光回路８に設
けられた受光素子９により受光される。これにより、受
光素子９に微弱な光電流が流れるが、この光電流が、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及び抵抗R2〜R5で構成され
る増幅回路で直流増幅される。
する。まず、発光回路４は、発光ダイオード（ＬＥＤ）
のような発光素子５に駆動電流を流すためのスイッチン
グ素子６を接続し、そのスイッチング素子６に駆動信号
を与える発光駆動回路７から構成されているが、この発
光回路４を間欠駆動するために、発光制御回路１では、
発振回路２により発振されたクロック信号を分周回路３
により分周して間欠駆動信号を生成するように構成され
ている。感知器筐体内に煙が侵入すると、発光回路４か
ら出力された光が煙により散乱されて、受光回路８に設
けられた受光素子９により受光される。これにより、受
光素子９に微弱な光電流が流れるが、この光電流が、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及び抵抗R2〜R5で構成され
る増幅回路で直流増幅される。
【０００６】次に、受光回路８が出力するアナログ信号
（オペアンプA3の出力電圧）は、サンプルホールド回路
１２によりサンプリングされ保持される。サンプルホー
ルド回路１２は、サンプリング用のコンデンサC と、ア
ナログスイッチSWと、バッファアンプA4で構成されてお
り、アナログスイッチSWのオン状態とオフ状態を切り替
えるコントロール信号として、発光制御回路１が出力す
る間欠駆動信号が供給されている。
（オペアンプA3の出力電圧）は、サンプルホールド回路
１２によりサンプリングされ保持される。サンプルホー
ルド回路１２は、サンプリング用のコンデンサC と、ア
ナログスイッチSWと、バッファアンプA4で構成されてお
り、アナログスイッチSWのオン状態とオフ状態を切り替
えるコントロール信号として、発光制御回路１が出力す
る間欠駆動信号が供給されている。
【０００７】受光回路８におけるオペアンプA3の出力
は、アナログスイッチSWがオン状態である時のみコンデ
ンサC に接続され、コンデンサC はオペアンプA3の出力
電圧で充電される。この充電電圧は、バッファアンプで
あるオペアンプA4を介して、出力回路１３に出力され
る。出力回路１３では、サンプルホールド回路１２のオ
ペアンプA4の出力電圧をオペアンプA5と抵抗R6，R7によ
り構成された増幅回路で直流増幅して出力する。また、
定電圧源１４から出力され抵抗R8，R9で分圧された電圧
は、オペアンプA5の非反転端子に印加されているが、こ
の電圧によりアナログ出力回路１１の出力電圧レベルが
決定される。このようにして、出力回路１３から煙濃度
に応じたアナログ出力電圧が出力される。
は、アナログスイッチSWがオン状態である時のみコンデ
ンサC に接続され、コンデンサC はオペアンプA3の出力
電圧で充電される。この充電電圧は、バッファアンプで
あるオペアンプA4を介して、出力回路１３に出力され
る。出力回路１３では、サンプルホールド回路１２のオ
ペアンプA4の出力電圧をオペアンプA5と抵抗R6，R7によ
り構成された増幅回路で直流増幅して出力する。また、
定電圧源１４から出力され抵抗R8，R9で分圧された電圧
は、オペアンプA5の非反転端子に印加されているが、こ
の電圧によりアナログ出力回路１１の出力電圧レベルが
決定される。このようにして、出力回路１３から煙濃度
に応じたアナログ出力電圧が出力される。
【０００８】
【発明が解決しようとする課題】ところで、図３に示し
た従来の光電式煙感知器では、発光素子５を発光させた
り、受光回路８が出力するアナログ信号のサンプルホー
ルドを行うサンプルホールド回路１２を制御するため
に、間欠駆動信号を出力する複雑な発光制御回路１が必
要であるという問題点があった。
た従来の光電式煙感知器では、発光素子５を発光させた
り、受光回路８が出力するアナログ信号のサンプルホー
ルドを行うサンプルホールド回路１２を制御するため
に、間欠駆動信号を出力する複雑な発光制御回路１が必
要であるという問題点があった。
【０００９】本発明は、上記問題点に鑑みなされたもの
で、その目的とするところは、発光素子等を制御する間
欠駆動信号を生成する回路が不要で、回路の簡略化が図
れる光電式煙感知器の構造を提供することにある。
で、その目的とするところは、発光素子等を制御する間
欠駆動信号を生成する回路が不要で、回路の簡略化が図
れる光電式煙感知器の構造を提供することにある。
【００１０】
【課題を解決するための手段】上記目的を達成するた
め、本発明の光電式煙感知器は、光電式煙感知器の筐体
内で光信号を出力する発光手段と、煙によって散乱され
た前記発光手段が出力した光を受光して、煙濃度に応じ
たアナログ信号に変換する受光手段と、その受光手段が
出力するアナログ信号が所定の値となるように、前記発
光手段の発光量を調整する帰還手段とを備えたことを特
徴とするものである。
め、本発明の光電式煙感知器は、光電式煙感知器の筐体
内で光信号を出力する発光手段と、煙によって散乱され
た前記発光手段が出力した光を受光して、煙濃度に応じ
たアナログ信号に変換する受光手段と、その受光手段が
出力するアナログ信号が所定の値となるように、前記発
光手段の発光量を調整する帰還手段とを備えたことを特
徴とするものである。
【００１１】本発明の光電式煙感知器の概略構成を図２
のブロック図に示す。本発明の光電式煙感知器は、図の
ように、光電式煙感知器の筐体内で光信号を出力する発
光回路１４と、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１５と、受光回路１５が出力するアナロ
グ信号に応じて発光回路１４の光の発光量を調節する帰
還手段１６とで構成したことを特徴とする。
のブロック図に示す。本発明の光電式煙感知器は、図の
ように、光電式煙感知器の筐体内で光信号を出力する発
光回路１４と、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１５と、受光回路１５が出力するアナロ
グ信号に応じて発光回路１４の光の発光量を調節する帰
還手段１６とで構成したことを特徴とする。
【００１２】
【発明の実施の形態】図１の回路図に基づいて本発明の
光電式煙感知器の一実施形態について説明する。図１に
示す光電式煙感知器は、感知器筐体内で光を出力する発
光回路１４と、発光回路１４から出力された光のうち、
煙により散乱された散乱光を受光してアナログ信号に変
換する受光回路１５と、受光回路１５が出力するアナロ
グ信号が所定の値となるように発光回路１４の発光量を
制御する帰還回路１６とで構成されている。
光電式煙感知器の一実施形態について説明する。図１に
示す光電式煙感知器は、感知器筐体内で光を出力する発
光回路１４と、発光回路１４から出力された光のうち、
煙により散乱された散乱光を受光してアナログ信号に変
換する受光回路１５と、受光回路１５が出力するアナロ
グ信号が所定の値となるように発光回路１４の発光量を
制御する帰還回路１６とで構成されている。
【００１３】まず、発光回路１４は、発光素子である発
光ダイオード１７と、この発光ダイオード１７に駆動電
流を流すためのスイッチング素子（図１に示す回路では
ｎｐｎ型のトランジスタ１８）と、トランジスタ１８に
流れる電流を制御する抵抗Reから構成されている。発光
ダイオード１７のアノードは、電源の高電位側に接続さ
れ、カソードは、トランジスタ１８のコレクタ・エミッ
タ間、及び、抵抗Reを介してグランドに接続されてい
る。トランジスタ１８のベースには、後述する帰還回路
１６の出力が接続されている。
光ダイオード１７と、この発光ダイオード１７に駆動電
流を流すためのスイッチング素子（図１に示す回路では
ｎｐｎ型のトランジスタ１８）と、トランジスタ１８に
流れる電流を制御する抵抗Reから構成されている。発光
ダイオード１７のアノードは、電源の高電位側に接続さ
れ、カソードは、トランジスタ１８のコレクタ・エミッ
タ間、及び、抵抗Reを介してグランドに接続されてい
る。トランジスタ１８のベースには、後述する帰還回路
１６の出力が接続されている。
【００１４】受光回路１５は、受光素子１９と、基準電
圧Vrefを出力する基準電圧源２０と、オペアンプA1〜A3
及び抵抗R1〜R5で構成された増幅回路とで構成されてお
り、感知器筐体内に煙が侵入すると、発光回路１４から
出力された光が煙により散乱されて受光回路１５により
受光され、受光素子１９に微弱な電流（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により構成された回路で電圧信号に変換され、その
電圧信号は、オペアンプA2，A3及び抵抗R2〜R5で構成さ
れた増幅回路で直流増幅される。
圧Vrefを出力する基準電圧源２０と、オペアンプA1〜A3
及び抵抗R1〜R5で構成された増幅回路とで構成されてお
り、感知器筐体内に煙が侵入すると、発光回路１４から
出力された光が煙により散乱されて受光回路１５により
受光され、受光素子１９に微弱な電流（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により構成された回路で電圧信号に変換され、その
電圧信号は、オペアンプA2，A3及び抵抗R2〜R5で構成さ
れた増幅回路で直流増幅される。
【００１５】さらに、受光回路１５の出力（オペアンプ
A3が出力するアナログ信号）は帰還回路１６に入力され
る。帰還回路１６は、オペアンプA4と、定電圧V1を出力
する定電圧源２０より構成されており、受光回路１５の
オペアンプA3の出力電圧は、帰還回路１６のオペアンプ
A4の反転入力端子に印加され、オペアンプA4の非反転入
力端子には、定電圧源２０が出力する定電圧V1が印加さ
れているため、オペアンプA4の出力は、受光回路１５が
出力するアナログ信号（アナログ電圧信号）が、定電圧
源２０が出力する定電圧V1と同じになるように発光回路
１４のトランジスタ１８を駆動する。これにより、発光
ダイオード１７に流れる駆動電流が調整され、発光ダイ
オード１７は、受光回路１５が出力するアナログ信号が
定電圧V1と同電位になるように、発光ダイオード１７の
発光量は調整され回路は安定する。言い換えると、光電
式煙感知器の筐体内に濃度X の煙が侵入し、図１に示す
回路が安定状態にある場合は、帰還回路１６のオペアン
プA4の両方の入力端子は、定電圧V1と同電位となるよう
に帰還がかかっているため、受光素子１９が出力する光
電流I が、V1=Vref-R1*R3/R2*R5/R4*I（式１）を満たす
ように、発光ダイオード１７に駆動電流が流れている。
駆動電流をIeとすると、アナログ出力電圧はほぼRe*Ie
となる。
A3が出力するアナログ信号）は帰還回路１６に入力され
る。帰還回路１６は、オペアンプA4と、定電圧V1を出力
する定電圧源２０より構成されており、受光回路１５の
オペアンプA3の出力電圧は、帰還回路１６のオペアンプ
A4の反転入力端子に印加され、オペアンプA4の非反転入
力端子には、定電圧源２０が出力する定電圧V1が印加さ
れているため、オペアンプA4の出力は、受光回路１５が
出力するアナログ信号（アナログ電圧信号）が、定電圧
源２０が出力する定電圧V1と同じになるように発光回路
１４のトランジスタ１８を駆動する。これにより、発光
ダイオード１７に流れる駆動電流が調整され、発光ダイ
オード１７は、受光回路１５が出力するアナログ信号が
定電圧V1と同電位になるように、発光ダイオード１７の
発光量は調整され回路は安定する。言い換えると、光電
式煙感知器の筐体内に濃度X の煙が侵入し、図１に示す
回路が安定状態にある場合は、帰還回路１６のオペアン
プA4の両方の入力端子は、定電圧V1と同電位となるよう
に帰還がかかっているため、受光素子１９が出力する光
電流I が、V1=Vref-R1*R3/R2*R5/R4*I（式１）を満たす
ように、発光ダイオード１７に駆動電流が流れている。
駆動電流をIeとすると、アナログ出力電圧はほぼRe*Ie
となる。
【００１６】受光素子１９が出力する光電流I は、煙に
よる散乱光に依存し、発光ダイオード１７の発光量が同
じであれば光電流I は煙濃度に比例するので、煙の濃度
がXである安定状態から煙の濃度が増加すると、受光素
子１９が出力する光電流I が増加するが、光電流I が式
１を満たすように（光電流I を減少させる方向に）帰還
がかかるので、発光素子１７に流れる駆動電流Ieが減少
し、これに比例してRe*Ie で表されるアナログ出力電圧
が減少する。逆に、安定状態から煙の濃度が減少する
と、受光素子１９が出力する光電流I が減少するが、光
電流I が式１を満たすように（光電流I を増加させる方
向に）帰還がかかるので、発光素子１７に流れる駆動電
流Ieが増加し、これに比例してRe*Ie で表されるアナロ
グ出力電圧が増加する。このように、図１に示した光電
式煙感知器によれば、煙濃度が増加すると、帰還回路１
６が出力するアナログ出力電圧が減少し、煙濃度が減少
すると、帰還回路１６が出力するアナログ出力電圧が増
加するように動作するので、煙濃度をアナログ電圧出力
に変換することができる。
よる散乱光に依存し、発光ダイオード１７の発光量が同
じであれば光電流I は煙濃度に比例するので、煙の濃度
がXである安定状態から煙の濃度が増加すると、受光素
子１９が出力する光電流I が増加するが、光電流I が式
１を満たすように（光電流I を減少させる方向に）帰還
がかかるので、発光素子１７に流れる駆動電流Ieが減少
し、これに比例してRe*Ie で表されるアナログ出力電圧
が減少する。逆に、安定状態から煙の濃度が減少する
と、受光素子１９が出力する光電流I が減少するが、光
電流I が式１を満たすように（光電流I を増加させる方
向に）帰還がかかるので、発光素子１７に流れる駆動電
流Ieが増加し、これに比例してRe*Ie で表されるアナロ
グ出力電圧が増加する。このように、図１に示した光電
式煙感知器によれば、煙濃度が増加すると、帰還回路１
６が出力するアナログ出力電圧が減少し、煙濃度が減少
すると、帰還回路１６が出力するアナログ出力電圧が増
加するように動作するので、煙濃度をアナログ電圧出力
に変換することができる。
【００１７】
【発明の効果】本発明の光電式煙感知器によれば、発光
回路を駆動するためのタイミング信号を生成する複雑な
発光制御回路が不要となるので、煙の濃度に応じたアナ
ログ信号を出力する光電式煙感知器の簡略化を図ること
ができる。
回路を駆動するためのタイミング信号を生成する複雑な
発光制御回路が不要となるので、煙の濃度に応じたアナ
ログ信号を出力する光電式煙感知器の簡略化を図ること
ができる。
【図１】本発明の光電式煙感知器の一実施形態を示す回
路図である。
路図である。
【図２】本発明の光電式煙感知器の概略構成を示す概略
構成図である。
構成図である。
【図３】従来の光電式煙感知器の一例を示す回路図であ
る。
る。
１４ 発光回路（発光手段） １５ 受光回路（受光手段） １６ 帰還回路（帰還手段）
Claims (1)
- 【請求項１】 光電式煙感知器の筐体内で光信号を出力
する発光手段と、煙によって散乱された前記発光手段が
出力した光を受光して、煙濃度に応じたアナログ信号に
変換する受光手段と、その受光手段が出力するアナログ
信号が所定の値となるように、前記発光手段の発光量を
調整する帰還手段とを備えたことを特徴とする光電式煙
感知器。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP7248154A JP3063588B2 (ja) | 1995-09-26 | 1995-09-26 | 光電式煙感知器 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP7248154A JP3063588B2 (ja) | 1995-09-26 | 1995-09-26 | 光電式煙感知器 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH0991565A JPH0991565A (ja) | 1997-04-04 |
| JP3063588B2 true JP3063588B2 (ja) | 2000-07-12 |
Family
ID=17174030
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP7248154A Expired - Fee Related JP3063588B2 (ja) | 1995-09-26 | 1995-09-26 | 光電式煙感知器 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP3063588B2 (ja) |
Families Citing this family (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP5308653B2 (ja) * | 2007-11-27 | 2013-10-09 | 能美防災株式会社 | 減光式火災感知器 |
| CN117686398A (zh) * | 2023-11-28 | 2024-03-12 | 天津航空机电有限公司 | 一种基于偏振光的民机货舱烟雾浓度探测系统 |
-
1995
- 1995-09-26 JP JP7248154A patent/JP3063588B2/ja not_active Expired - Fee Related
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPH0991565A (ja) | 1997-04-04 |
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