JP3101192B2 - 煙センサ回路 - Google Patents

煙センサ回路

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JP3101192B2 JP07248110A JP24811095A JP3101192B2 JP 3101192 B2 JP3101192 B2 JP 3101192B2 JP 07248110 A JP07248110 A JP 07248110A JP 24811095 A JP24811095 A JP 24811095A JP 3101192 B2 JP3101192 B2 JP 3101192B2
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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、発光源から照射さ
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
ことにより煙を感知する光電式煙感知器に用いる煙セン
サ回路に関するものである。
【0002】
【従来の技術】従来より、特開平7−99431号公報
に示されるような光電式煙感知器に用いる煙センサ回路
が知られている。このような煙センサ回路は、図4に示
すように、間欠的に発光する発光源(図示せず)から照
射された光が煙によって散乱された散乱光Xを受光して
電気信号に変換する光電変換回路1と、光電変換回路1
の出力信号を所定の動作タイミングで取り込み一定期間
保持するサンプルホールド回路6と、サンプルホールド
回路6の出力信号をアナログ信号に変換するアナログ出
力回路7と、発光源(図示せず)を間欠的に発光させる
とともにサンプルホールド回路6の動作タイミングを制
御するタイミング制御回路10とから構成されている。
【0003】いま、光電式煙感知器に煙が侵入すると、
発光源(図示せず)からの光が煙によって散乱されて散
乱光Xが発生する。光電変換回路1では、受光素子PD
が散乱光Xを受光すると、受光素子PDに微弱な光電流
が流れる。この光電流は差動増幅器A3と抵抗R1によ
って電圧信号に変換され、抵抗R2とコンデンサC3と
から構成される高域通過フィルタによって、しゃ断周波
数fc=1/(2π×C3×R2)以下の低周波成分が
減衰されるとともに、差動増幅器A4,A5及び抵抗R
2〜R5からなる2段の増幅回路によって増幅される。
ここで、コンデンサC2は差動増幅器A3の発振防止の
ために取り付けられており、基準電圧源8は差動増幅器
A3〜A5のオフセット電圧を供給している。
【0004】サンプルホールド回路6では、光電変換回
路1の出力電圧がアナログスイッチ3を介してコンデン
サC4及びバッファアンプA6の非反転入力端子に入力
されている。ここで、アナログスイッチ3がオンされて
いる間、光電変換回路1の出力電圧がコンデンサC4に
入力され、コンデンサC4を充電する。一方、アナログ
スイッチ3がオフされている間、コンデンサC4は充電
電圧を保持し続ける。さらに、コンデンサC4の充電電
圧は、バッファアンプA6によって、そのままアナログ
出力回路7に出力される。
【0005】アナログ出力回路7は、サンプルホールド
回路6の出力電圧を差動増幅器A7及び抵抗R6,R7
からなる増幅回路によって直流増幅して出力する。ここ
で、差動増幅器A7の非反転入力端子には、定電圧源9
の出力電圧を抵抗R8,R9によって分圧した電圧が印
加されており、この電圧によりアナログ出力回路7の出
力電圧レベルが決定されている。
【0006】ここで、タイミング制御回路10は発光源
及びサンプルホールド回路6の動作タイミングを制御し
ており、サンプルホールド回路6が光電変換回路1の出
力信号のピーク値を確実に保持でき、且つ、発光源の消
費電力を低減できるように、タイミング制御回路10は
発光源を間欠的に点灯させており、サンプルホールド回
路6の保持動作完了と略同時に発光源の点灯を終了させ
ている。
【0007】
【発明が解決しようとする課題】ところで、上記構成の
煙センサ回路では、受光素子PDが発生した光電流を電
圧信号に変換し、抵抗R2とコンデンサC3からなる高
域通過フィルタによって、しゃ断周波数fc=1/(2
π×C3×R2)以下の低周波成分を減衰させている。
ここで、しゃ断周波数fcは抵抗R2の抵抗値とコンデ
ンサC3の静電容量値によって決定されるので、両者の
特性値のバラツキによって変動する。また、受光素子P
Dの特性のバラツキによって発生する光電流が変動す
る。従って、これらの素子特性のバラツキによって、光
電変換回路1の出力信号のピーク値が変動するので、サ
ンプルホールド回路6が光電変換回路1のピーク値を確
実に保持するためには、受光素子PD,抵抗R2及びコ
ンデンサC3の特性値のバラツキを補正するための調整
部品が必要になる。このため、この回路をIC化する際
には、外付けの調整部品が必要となるので、製造コスト
が増加するという問題点がある。
【0008】また、煙センサ回路を、図5に示すよう
に、発光源からの光の煙による散乱光を検出して電気信
号に変換する光電変換回路1と、光電変換回路1のピー
ク値を一定期間保持するピークホールド回路2と、ピー
クホールド回路2の出力信号をアナログ信号に変換して
出力するアナログ出力回路7とから構成し、ピークホー
ルド回路2を、ダイオードD1と、ダイオードD1を介
して入力された光電変換回路1の出力信号を保持するコ
ンデンサC5と、コンデンサC5の保持電圧をそのまま
アナログ出力回路7に出力するバッファアンプA6とか
ら構成しているものもある。ここで、コンデンサC5の
保持電圧よりも光電変換回路1の出力電圧が大きい場合
のみ、ダイオードD1を介して、光電変換回路1の出力
電圧がコンデンサC5に充電されるので、ピークホール
ド回路2は光電変換回路1の出力電圧の最大値を確実に
保持することができる。しかしながら、この回路をIC
化する場合、特殊な製造プロセスが必要となるので製造
コストが増加するという問題点がある。また、ダイオー
ドD1を外付け部品として、この回路をIC化した場合
でも、ダイオードD1の取付けにより製造コストが増加
するという問題点がある。
【0009】本発明は上記問題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CMOSプロセスでI
C化が可能で、光電変換回路の出力電圧のピーク電圧を
確実に保持できる煙センサ回路を提供することにある。
【0010】
【課題を解決するための手段】本発明では、上記目的を
達成するために、発光源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光電変換回路と、光
電変換回路の出力信号のピーク値を一定期間保持するピ
ークホールド回路とを備え、ピークホールド回路が、ア
ナログスイッチと、アナログスイッチを介して入力され
た光電変換回路の出力信号を保持する保持回路と、光電
変換回路の出力信号と保持回路の出力信号との大小関係
の比較結果に基づいてアナログスイッチのオン/オフを
制御する制御回路とから構成されており、素子の特性の
バラツキに関係なく光電変換回路の出力信号のピーク値
を確実に保持することができる。
【0011】請求項2の発明では、請求項1の発明にお
いて、保持回路が、アナログスイッチを介して入力され
た光電変換回路の出力信号を保持するコンデンサと、コ
ンデンサに保持された出力信号をそのまま出力するバッ
ファアンプとを備え、制御回路が、光電変換回路の出力
信号とバッファアンプの出力信号との大小関係を比較し
てアナログスイッチのオン/オフを制御する信号を出力
する比較器を備えており、光電変換回路の出力信号のピ
ーク値を確実に保持することができる煙センサ回路をC
MOSプロセスでIC化することができる。
【0012】
【発明の実施の形態】本発明の実施の形態を図面を参照
して説明する。本実施形態の煙センサ回路は、図1に示
すように、発光部(図示せず)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光電変換回路
1と、光電変換回路1の出力電圧Vaのピーク値を一定
期間保持するピークホールド回路2とを備えており、ピ
ークホールド回路2は、アナログスイッチ3と、アナロ
グスイッチ3を介して入力された光電変換回路1の出力
電圧Vaを一定期間保持する保持回路4と、光電変換回
路1の出力電圧Vaと保持回路4に保持されている保持
電圧Vbとの比較結果に基づいてアナログスイッチ3の
オン/オフを制御する制御回路5とから構成されてい
る。
【0013】ここで、制御回路5は、光電変換回路1の
出力電圧Vaと、保持回路4の保持電圧Vbとを比較
し、アナログスイッチ3のオン/オフを制御しており、
光電変換回路1の出力電圧Vaが保持回路4の保持電圧
Vbよりも小さい場合(Va<Vb)、制御回路5はア
ナログスイッチ3をオンとし、保持回路4はアナログス
イッチ3を介して入力された光電変換回路1の出力電圧
Vaを取り込み、保持電圧Vbを更新する。一方、光電
変換回路1の出力電圧Vaが保持回路4の保持電圧Vb
以上の場合(Va≧Vb)、制御回路5はアナログスイ
ッチ3をオフとし、保持回路4は保持電圧Vbをそのま
まの値で保持している。
【0014】さらに、本実施形態の煙センサ回路の動作
を、図2の具体回路を用いて説明する。図2の具体回路
では、保持回路4は、アナログスイッチ3を介して入力
された光電変換回路1の出力電圧Vaを保持するコンデ
ンサC1と、コンデンサC1に保持された保持電圧Vb
をそのまま出力するバッファアンプA1とからなり、制
御回路5は光電変換回路1の出力電圧Vaと保持回路4
の保持電圧Vbとを比較して、Va<Vbの時アナログ
スイッチ3をオンし、Va≧Vbの時アナログスイッチ
3をオフさせる比較器A2から構成されている。
【0015】ここで、光電変換回路1の出力電圧Vaは
アナログスイッチ3を介して電圧保持用のコンデンサC
lに入力され、コンデンサC1に保持される。また、コ
ンデンサC1の保持電圧Vbは、バッファアンプA1の
非反転入力端子に入力され、そのままの電圧信号でバッ
ファアンプA1から出力される。制御回路5の比較器A
2の非反転入力端子にはコンデンサC1の保持電圧Vb
と同電位のバッファアンプAlの出力電圧が入力され、
その反転入力端子には光電変換回路1の出力電圧Vaが
入力されており、比較器A2の出力端子はアナログスイ
ッチ3のオン/オフを制御するコントロール端子に接続
されている。
【0016】この時、光電変換回路1の出力電圧Vaが
コンデンサC1の保持電圧Vbよりも小さい場合(Va
<Vb)、比較器A2の出力電圧はハイレベルとなり、
アナログスイッチ3はオンされ、コンデンサC1に光電
変換回路1の出力電圧Vaが入力され、保持電圧Vbが
更新される。一方、光電変換回路1の出力電圧Vaが、
コンデンサC1の保持電圧Vb以上の場合(Va≧V
b)、比較器A2の出力電圧はローレベルとなり、アナ
ログスイッチ3はオフされ、コンデンサC1は保持電圧
Vbを保持し続ける。
【0017】さて、光電変換回路1の出力電圧Va(図
3のF)が、図3に示すように変化する場合、光電変換
回路の出力電圧Va(図3のF)は、図3の区間A,D
では、Va=VS1(一定値)であり、図3の区間B,C
では、点Eを変曲点とする下に凸の放物曲線を描いてい
る。この時、図3の区間Aでは、光電変換回路1の出力
電圧Va(図3のF)とコンデンサC1の保持電圧Vb
(図3のG)が共にVa=Vb=VS1(一定値)となっ
ているので、比較器A2の出力信号(図3のH)はロー
レベルとなる。したがって、アナログスイッチ3はオフ
となり、コンデンサC1は保持電圧Vb(図3のG)を
保持し続ける。また、図3の区間Bでは、光電変換回路
1の出力電圧Va(図3のF)は減少傾向にあり、Va
<Vbとなるので、比較器A2の出力信号(図3のH)
はハイレベルとなり、アナログスイッチ3はオンされ
る。よって、コンデンサC1に保持された保持電圧Vb
(図3のG)は、光電変換回路1の出力電圧Va(図3
のF)と等電位になるまで、アナログスイッチ3を介し
て放電する。次に、図3の区間Cでは、光電変換回路1
の出力電圧Va(図3のF)は増加傾向にあり、Va>
Vbとなるので、比較器A2の出力信号(図3のH)は
ローレベルとなり、アナログスイッチ3がオフされ、コ
ンデンサC1の保持電圧Vb(図3のG)は光電変換回
路1の出力電圧Va(図3のF)の最小値(図3の点
E)を保持している。さらに、図3の区間Dでは、光電
変換回路1の出力電圧Va(図3のF)はVa=V
S1(一定値)となり、Va>Vbであるので、比較器A
2の出力電圧(図3のH)はローレベルとなり、アナロ
グスイッチ3がオフされる。従って、コンデンサC1は
保持電圧Vb(図3のG)を保持し続ける。
【0018】従って、本実施形態の煙センサ回路は、光
電変換回路1の出力電圧のピーク値を確実に保持でき
る。また、この回路をIC化する場合、外付けの調整部
品が不要であり、CMOSプロセスで素子を形成できる
ので、製造コストを低減することができる。尚、本実施
形態NO煙センサ回路では、光電変換回路1の出力電圧
Vaの最小値を保持しているが、制御回路5が、光電変
換回路1の出力電圧Vaと保持回路4の保持電圧Vbと
の大小関係を比較して、Va>Vbの時アナログスイッ
チ3をオンし、Va≦Vbの時アナログスイッチ3をオ
フすることにより、光電変換回路1の出力電圧Vaの最
大値を保持することができる。
【0019】
【発明の効果】請求項1の発明は、上述のように、発光
源から照射された光の煙による散乱光を受光して電気信
号に変換する光電変換回路と、光電変換回路の出力信号
のピーク値を一定期間保持するピークホールド回路とを
備え、ピークホールド回路が、アナログスイッチと、ア
ナログスイッチを介して入力された光電変換回路の出力
信号を保持する保持回路と、光電変換回路の出力信号と
保持回路の出力信号との大小関係の比較結果に基づいて
アナログスイッチのオン/オフを制御する制御回路とか
ら成り、素子のバラツキによらず、光電変換回路の出力
信号のピーク値を保持することができ、これらの回路を
IC化する場合、素子のバラツキを調整するための外付
けの調整部品が不要になるという効果がある。
【0020】また、請求項2の発明は、保持回路が、ア
ナログスイッチを介して入力された光電変換回路の出力
信号を保持するコンデンサと、コンデンサに保持された
出力信号をそのまま出力するバッファアンプとを備え、
制御回路が、光電変換回路の出力信号とバッファアンプ
の出力信号との大小関係を比較してアナログスイッチの
オン/オフを制御する信号を出力する比較器を備えてお
り、光電変換回路の出力信号のピーク値を保持する煙セ
ンサ回路を、素子のバラツキを調整するための外付けの
調整部品を必要とせず、CMOSプロセスでIC化でき
るという効果がある。
【図面の簡単な説明】
【図1】本実施形態の煙センサ回路を示すブロック図で
ある。
【図2】同上の回路図である。
【図3】同上の動作説明用波形図である。
【図4】従来例の煙センサ回路を示す回路図である。
【図5】別の従来例の煙センサ回路を示す回路図であ
る。
【符号の説明】
1 光電変換回路 2 ピークホールド回路 3 アナログスイッチ 4 保持回路 5 制御回路

Claims (2)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】発光源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光電変換回路と、前記光
    電変換回路の出力信号のピーク値を一定期間保持するピ
    ークホールド回路とを備え、前記ピークホールド回路
    が、アナログスイッチと、前記アナログスイッチを介し
    て入力された前記光電変換回路の出力信号を保持する保
    持回路と、前記光電変換回路の出力信号と前記保持回路
    の出力信号との大小関係の比較結果に基づいて前記アナ
    ログスイッチのオン/オフを制御する制御回路とから成
    ることを特徴とする煙センサ回路。
  2. 【請求項2】前記保持回路が、前記アナログスイッチを
    介して入力された前記光電変換回路の出力信号を保持す
    るコンデンサと、前記コンデンサに保持された出力信号
    をそのまま出力するバッファアンプとを備え、前記制御
    回路が、前記光電変換回路の出力信号と前記バッファア
    ンプの出力信号との大小関係を比較して前記アナログス
    イッチのオン/オフを制御する信号を出力する比較器を
    備えて成ることを特徴とする請求項1記載の煙センサ回
    路。
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