JP3190811B2 - 防災監視制御盤の受信回路 - Google Patents

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した防災監視制御
盤の受信回路に関し、特に感知器発報による線路電流の
変化をＡＤコンバータで取り込むようにした防災監視制
御盤の受信回路に関する。

【０００２】

【従来の技術】従来、この種の防災監視制御盤の受信回
路としては図３に示すように、受信機１から引き出され
た感知器回線２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１００と断線検出用のコンパレー
タ１０１が設けられる。コンパレータ１００には電源電
圧＋Ｖｃｃ１から感知器回線２のラインに受信抵抗Ｒ１
００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１００，１０１に入力している。

【０００３】コンパレータ１００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１０１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、線路間は高
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線路電圧がコンパレ
ータ１００，１０１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
１００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１００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線路２が断線
した場合には、終端抵抗４が切り離されることから、線
路電圧は電源電圧＋Ｖｃｃ１にプルアップされ、コンパ
レータ１０１の入力電圧Ｖ２が基準電圧Ｖｒ２を超え、
コンパレータ１０１のＨレベル出力により受信制御部１
０２は断線警報を行う。

【０００５】しかし、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線路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４は感知器線路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、感知器線路には、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台の発報で感知器線路に６０ｍＡの線路電流が流れ
る。このような図４の感知器線路における線路電流につ
いて、図３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、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０〜６０ｍＡ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。しかしながら、このＡＤコン
バータで１ｍＡ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。

【０００９】このような問題を解決するため本願発明者
にあっては、図５に示す受信回路を提案している（特願
平７−２４５９０５号）。図５において、抵抗２６，２
８、オペアンプ３０、トランジスタ３２からなる定電流
変換回路３４によって、線路電流Ｉ１を抵抗２６と抵抗
２８で決まる比率の値を有する電流Ｉ２に変換し、その
電流Ｉ２を抵抗３６に供給し、そこに発生する受信信号
電圧をＡＤコンバータ（ＡＤＣ）３８に取り込む。

【００１０】このように構成すると電流Ｉ２は、電流Ｉ
１を抵抗２６と抵抗２８で決まる比率で分流したものと
なり、終端抵抗１２が断線したときに抵抗３６で発生す
る電圧変化をＡＤコンバータ３８の１ステップ以上の値
になるように抵抗３６の抵抗値を設定しておけば、終端
抵抗１２の断線を検出できる。そして、抵抗２６の抵抗
値を小さくしても、同一比率で抵抗２８の抵抗値を下げ
れば、電流Ｉ２の値は変わらないので、抵抗２６の値を
十分に小さくすることができる。

【００１１】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、防災監
視制御盤から線路に供給している線路電圧は、変動が比
較的大きく、例えば定格電圧２４Ｖの場合、負荷の状態
によって約２０Ｖ〜３０Ｖの範囲で変動する可能性があ
る。このように線路電圧に大きな変動があると、図４の
本願発明者等が提案している受信回路においても、線路
電圧の変動に応じて抵抗３６に発生する受信信号電圧も
変動し、抵抗３６の受信信号電圧に基づいて行う火災感
知器の発報検出と線路の断線検出が誤ったものになる可
能性があった。

【００１２】本発明は、このような状況に鑑みてなされ
たもので、感知器回線に供給している線路電圧に変動が
あっても、受信信号電圧に基づいた判断を誤らないよう
にした信頼性の高い防災監視制御盤の受信回路を提供す
ることを目的とする。

【００１３】

【課題を解決するための手段】この目的を達成するため
に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すると
共に、感知器回線の終端に終端抵抗を接続して感知器回
線に線路電圧を供給し、火災感知器の作動による線路電
流の増加に応じた火災発報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
防災監視制御盤の受信回路を対象とする。

【００１４】このような防災監視制御盤の受信回路につ
き本発明は、感知器回線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、定電流変換回路の第２の電流を規定値の抵抗に供給
して第２の電流の所定の電流範囲を所定の電圧範囲に入
る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、電流電圧変換回路の受信信号電圧と感
知器回線の線路電圧とを取り込み、線路電圧の予め決め
られた値からのずれに応じて受信信号電圧を補正する補
正手段と、補正手段で補正した受信信号電圧に基づき火
災及び断線を検出する検出手段とを備えたことを特徴と
する。

【００１５】補正手段は、線路電圧が予め決められた
値、例えば定格電圧２４Ｖよりも高くなったときは、そ
の増加分から算出された補正値を受信信号電圧から減算
する。また線路電圧が予め決められた値よりも低くなっ
たときは、その減少分から算出された補正値を受信信号
電圧に加算する。このように、線路電圧の変動分に応じ
て受信信号電圧を補正することによって、線路電圧が変
動してもその変動に影響されない感知器発報、断線等の
検出ができ、信頼性が向上する。

【００１６】

【発明の実施の形態】図１は本発明の受信回路が適用さ
れる防災監視制御盤の説明図である。図１において、防
災監視制御盤５０は受信回路５２及び５４、制御回路５
６および５８防排煙確認用受信回路６２が設けられてい
る。尚、この実施例では説明を簡単にするため、火報
用、防排煙用と１回線分ずつ設けた例を示しているが、
必要に応じて任意の回路数分を設けることができる。

【００１７】火報用の受信回路５２には火報用の感知器
回線６４を介して複数の火災感知器１０が接続されたう
え、断線検出用の終端抵抗１２が接続されている。防排
煙用の受信回路５４には防排煙用の感知器回線６６を介
して防排煙用感知器６８を接続し、更に終端抵抗１２を
接続している。受信回路５２に対応して、火報用の制御
回路５６から制御用の線路７０を介して地区ベル７２が
接続されている。また受信回路５４に対応して防排煙用
の制御回路５８から防排煙用の線路７４を介して防排煙
用機器である防火戸レリーズ７６が接続されている。防
火戸レリーズ７６はソレノイド７６ａとリミットスイッ
チ７６ｂを備えソレノイド７６ａに電圧が印加される
と、防火戸レリーズ７６の開錠動作が行われ防火戸を閉
鎖させる。ソレノイド７６ａへの通電による作動で防火
戸の閉鎖作業が行われると、リミットスイッチ７６ｂが
動作するようになっており、リミットスイッチ７６ｂの
ｂ接点側から確認用の線路７８を介して防排煙確認用受
信回路６２に確認信号が返送されるようになっている。

【００１８】受信回路５２、５４の受信出力は、ＭＰＵ
８０の内部に設けられているＡＤコンバータ（ＡＤＣ）
８２および８４で取り込まれる。更に、防災監視制御盤
５０には表示部８６、操作部８８、移報制御回路９０、
電源部９２が設けられている。図２は受信回路５２およ
びＭＰＵ８０の要部を示す回路図であり、受信回路５２
は、定電流変換回路３４とサージ吸収回路４０を備え
る。

【００１９】受信回路５２は定格電圧２４Ｖの電源部か
ら線路電圧を、抵抗２６及び抵抗４２を介して線路６４
に供給しており、線路６４には定常監視状態では火災感
知器１０と終端抵抗１２で決まる定常電流が流れてい
る。サージ吸収回路４０は、抵抗４２の両端にそれぞれ
ツェナーダイオード４６およびバリスタ４４を接続して
いる。

【００２０】抵抗２６の電源側は抵抗２２を介してＡＤ
コンバータ９４の入力端子に接続され、抵抗２２とＡＤ
コンバータ９４の入力端子の間に一端を接続された抵抗
２３に発生する電圧をＡＤコンバータ９４に入力するこ
とにより線路電圧Ｖ２の検出がＭＰＵ８０でできるよう
にしている。定電流変換回路３４は、抵抗２６を線路６
４側のラインに挿入接続しており、抵抗２６の電源側は
抵抗２８を介してオペアンプ３０の反転入力端子及びト
ランジスタ３２のエミッタに接続されている。オペアン
プ３０の非反転入力端子は抵抗２６の線路６４側に接続
されている。オペアンプ３０の出力端子はトランジスタ
３２のベースに接続され、トランジスタ３２のコレクタ
は抵抗３６の一端に接続され、更にＭＰＵ８０に内蔵し
たＡＤコンバータ３８の入力端子に接続されている。ま
た、抵抗３６の他端は接地されている。

【００２１】定電流変換回路３４は、感知器回線６４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Ｉ１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Ｉ２に変換する。抵抗３６は、そこに供給される
定電流変換回路３４からの第２の電流Ｉ２の所定の電流
範囲を所定の電圧範囲に入る電圧信号に変換して、受信
信号電圧Ｖ１として出力する電流電圧変換回路に相当す
る。

【００２２】ＡＤコンバータ３８の出力は、ＭＰＵ８０
のソフトウェアとして実現される補正手段９６に入力さ
れ、またＡＤコンバータ９４で取り込んだ線路電圧も補
正手段９６に入力されている。補正手段９６は、ＡＤコ
ンバータ３８から得られた抵抗３６の受信信号電圧Ｖ１
と、ＡＤコンバータ９４から得られた線路電圧Ｖ２とに
基づき、定格線路電圧２４Ｖからの線路電圧Ｖ２のずれ
を求め、このずれに応じてＡＤコンバータ３８から入力
している抵抗３６の受信信号電圧Ｖ１を補正する。

【００２３】より具体的には、補正手段９６は、線路電
圧Ｖ２が定格線路電圧２４Ｖよりも高くなったときは、
その増加分から算出された補正値を受信信号電圧Ｖ１か
ら減算する補正を行う。また線路電圧Ｖ２が定格線路電
圧２４Ｖよりも低くなったときは、その減少分から算出
された補正値を受信信号電圧Ｖ１に加算する補正を行
う。

【００２４】補正手段９６で補正された受信信号電圧
は、検出手段９８に与えられ、火災感知器１０の発報及
び終端抵抗１２による線路の断線検出を行う。このよう
に構成された受信回路の動作は次の通りである。まず定
電流変換回路３４の動作を説明する。抵抗２６の抵抗値
をＲ１、抵抗２６を流れる電流をＩ１、抵抗２８の抵抗
値をＲ２、抵抗２８を流れる電流をＩ２、抵抗３６の抵
抗値をＲ３とするとき、定格２４Ｖ電源から火災感知器
１０及び終端抵抗１２を接続した感知器回線６４に線路
電流Ｉ１が流れると抵抗２６にはＲ１・Ｉ１の電圧が発
生する。

【００２５】一方、抵抗２８に電流Ｉ２が流れると、抵
抗２８にはＲ２・Ｉ２の電圧が発生する。オペアンプ３
０は負帰還がかけられているので、反転入力端子と非反
転入力端子の電圧が等しくなるように帰還動作が行わ
れ、Ｒ１・Ｉ１＝Ｒ２・Ｉ２となるので、電流Ｉ２は Ｉ２＝Ｉ１（Ｒ１／Ｒ２）＝Ｉ１／ｎ （１） となる。但し、ｎ＝Ｒ２／Ｒ１ この電流Ｉ２が抵抗３６に供給され、電圧Ｉ２・Ｒ３と
なり、その電圧がＡＤコンバータ３８に取り込まれる。
すなわち電流Ｉ１に所定比率ｎ＝Ｒ２／Ｒ１を乗じた値
の電流Ｉ２として抵抗３６に供給され、そこに線路電流
Ｉ２に比例した値の電圧を発生させる。そして感知器回
線６４が断線したとき抵抗３６に発生する電圧変化をＡ
Ｄコンバータ３８の１ステップ以上の値になるように抵
抗３６の抵抗値で設定しておけば、断線したときの微小
な線路電流の変化をＡＤコンバータ３８で検出できる。

【００２６】ところが、このままでは線路電圧Ｖ２が定
格電圧２４Ｖに対し変動すると、線路電流電流Ｉ１が変
動して定電流変換回路３４の出力電流Ｉ２が変動し、抵
抗３６に発生する電圧Ｖ１も変動してしまい、誤まった
判断をする可能性がある。そこで本発明は定格電圧２４
Ｖの電源から供給されている線路電圧Ｖ２を監視し、線
路電圧Ｖ２が定格電圧２４Ｖより高いか低いか、その変
動量はどの程度かによって、ＡＤコンバータ３８から出
力される受信信号電圧Ｖ１の値を、補正手段９６で次の
ように補正する。

【００２７】抵抗値Ｒ３の抵抗３６に流れる電流はＩ２
であるから、抵抗３６の受信信号電圧Ｖ１は次のように
なる。 Ｖ１＝Ｉ２・Ｒ３ （２） ここで、前記（１）式からＩ２＝Ｉ１／ｎであるから、
（２）式は次のようになる。

【００２８】Ｖ１＝Ｉ１・Ｒ３／ｎ （３） ＡＤコンバータ９４で検出する線路電圧をＶ２とし、抵
抗２６および抵抗４２の直列抵抗と火災感知器１０及び
終端抵抗１２の並列抵抗との合成インピーダンスをＺと
すると、電流Ｉ１は次のようになる。 Ｉ１＝Ｖ２／Ｚ （４） （４）式を（３）式に代入すると次のようになる。

【００２９】 Ｖ１＝（Ｖ２／Ｚ）・Ｒ３／ｎ＝（Ｒ３／ｎＺ）・Ｖ２ （５） ここでＲ３、ｎ、Ｚは定数であるから、（Ｒ３／ｎＺ）
を記号Ｃで表したとき、電圧Ｖ２の変化量ΔＶ２に対す
る電圧Ｖ１の変化量ΔＶ１は次のようになる。 ΔＶ１＝Ｃ・ΔＶ２ （６） すなわち、線路電圧Ｖ２がΔＶ２だけ変動するとき、Ａ
Ｄコンバータ３８に取り込まれる抵抗３６の定格電圧２
４Ｖに対する電圧変化ΔＶ１は（６）式の値だけ変化す
る。そこで、ＡＤコンバータ３８に取り込んだ受信信号
電圧Ｖ１を（６）式のΔＶ１だけ補正すれば、電圧変動
は補正されることになる。

【００３０】従って線路電圧Ｖ２が定格電圧２４Ｖから
外れたとき、その変化量ΔＶはΔＶ＝２４−Ｖ２である
ことから、ＡＤコンバータ３８で取り込んだ値を補正し
た電圧Ｖは次のようになる。 Ｖ＝Ｖ１＋Ｃ・ΔＶ＝Ｖ１＋Ｃ・（２４−Ｖ２） （７） ここで、線路電圧が定格電圧２４Ｖより高いとき、
（７）式の（２４−Ｖ２）はマイナスの値であることか
ら、ＡＤコンバータ３８で取り込んだ受信信号電圧Ｖ１
に対してＣ・（２４−Ｖ２）を減算した値が補正された
値になる。逆に線路電圧が定格電圧２４Ｖより低くなっ
たときは、ＡＤコンバータ３８で取り込んだ受信信号電
圧Ｖ１に対し、Ｃ・（２４−Ｖ２）を加算した値が補正
された値になる。

【００３１】即ち、ＭＰＵ８０にＡＤコンバータ９４を
設けて線路電圧Ｖ２を取り込み、ＡＤコンバータ９４で
取り込んだ２４Ｖ系電圧とＡＤコンバータ３８で取り込
んだ抵抗３６の受信信号電圧Ｖ１を補正手段９６に供給
し、補正手段９６で（７）式の演算を行う。即ち、定格
電圧２４Ｖより大きいときはＡＤコンバータ３８で取り
込んだ値を補正量だけ減算し、２４Ｖ系電圧が２４Ｖよ
り小さいときはＡＤコンバータ３８で取り込んだ値に補
正量だけ加算するようにしている。

【００３２】このような補正演算を行うことにより、線
路電圧が定格２４Ｖに対し変動しても、検出手段９８に
供給される受信信号電圧の変動分を除去することがで
き、この補正された受信信号電圧を基に火災感知器１０
の発報や、終端抵抗１２の断線を正確に検出し、線路電
圧の変動に起因した誤判断を確実に防止できる。尚、上
記の実施形態は、定格電圧２４Ｖを例にとるものであっ
たが、これによる限定は受けない。

【００３３】

【発明の効果】以上説明したように本発明によれば、定
電流変換回路によって線路電流を所定比で減少させた出
力電流を所定の抵抗に流したとき発生する受信信号電圧
と、線路電圧の双方を取り込んで、線路電圧が所定の定
格電圧に対し変動しているとき、変動分に応じた補正値
を算出し、取り込んだ受信信号電圧の値を正しい値に補
正し、これによって線路電圧の変動の影響を受けること
なく、火災感知器の発報や断線の検出判断を正確に行う
ことができ、信頼性を大きく向上できる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明が適用される防災監視制御盤のシステム
説明図

【図２】本発明の実施例を示した回路図

【図３】従来の回路の一例を示す回路図

【図４】従来回路の動作状態の説明図

【図５】本願発明者等が既に提案している受信回路の回
路図

【符号の説明】

１０：火災感知器 ３４：定電流変換回路 ３８、８２、８４、９４：ＡＤコンバータ ４０：サージ吸収回路 ５０：防災監視制御盤 ５２、５４：受信回路 ５６、５８：制御回路 ６４：感知器回線 ８０：ＭＰＵ ９６：補正手段 ９８：演算手段

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 大野 和年 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 昭63−193297（ＪＰ，Ａ) 実開 平２−138398（ＪＰ，Ｕ) 実開 昭59−182795（ＪＰ，Ｕ) 実開 昭53−102391（ＪＰ，Ｕ) (58)調査した分野(Int.Cl.⁷，ＤＢ名) G08B 17/00 - 31/00

Claims (2)

(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
   感知器を接続すると共に、前記感知器回線の終端に終端
   抵抗を接続して前記感知器回線に線路電圧を供給し、前
   記火災感知器の作動による線路電流の増加に応じた火災
   発報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防災監視制御盤の受信
   回路に於いて、 前記感知器回線を流れる線路電流を入力して該線路電流
   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、 前記定電流変換回路の第２の電流を規定値の抵抗に供給
   して前記第２の電流の所定の電流範囲を所定の電圧範囲
   に入る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、 前記電流電圧変換回路の受信信号電圧と前記感知器回線
   の線路電圧とを取り込み、前記線路電圧の予め決められ
   た値からのずれに応じて前記受信信号電圧を補正する補
   正手段と、 前記補正手段で補正した受信信号電圧に基づき火災及び
   断線を検出する検出手段と、を備えたことを特徴とする
   防災監視制御盤の受信回路。
2. 【請求項２】請求項１の防災監視制御盤の受信回路に於
   いて、 前記補正手段は、前記線路電圧が予め決められた値より
   も高くなったときは、その増加分から算出された補正値
   を前記受信信号電圧から減算し、前記線路電圧が予め決
   められた値より低くなったときは、その減少分から算出
   された補正値を前記受信信号電圧に加算することを特徴
   とする防災監視制御盤の受信回路。