JP3220413B2 - 光電式煙感知器 - 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、監視空間に流入し
た煙による発光部からの光の減衰に基づき受光部で火災
を検出する光電式煙感知器に関し、特に、受光部にフォ
トトランジスタと演算増幅器を備えた受光回路を使用し
た場合に消費電力を低減するようにした光電式煙感知器
に関する。

【０００２】

【従来の技術】従来、広いエリアで火災監視を行う反射
型の煙感知器にあっては、発光部と受光部を備えた感知
器本体に対し、所定の監視距離例えば数十メートルの監
視距離を離して反射板を対向配置し、監視空間に流入し
た煙による反射板から戻ってくる発光部からの光の減衰
に基づき受光部で火災を検出している。

【０００３】この場合、消費電力を低減するため発光部
に設けた近赤外線ＬＥＤ等の発光素子を間欠的に発光駆
動している。また受光部の受光素子としては、一般に、
フォトダイオードが使用されている。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、反射型
煙感知器にあっては、監視距離が例えば数十メートルと
長くなり、発光部からの光は反射板を往復して受光され
ることから光の伝搬距離は２倍となり、煙のない定常監
視状態での光の減衰が大きい。このため受光素子として
フォトダイオードを使用した場合、煙による光の減衰の
ない定常状態での受光信号が微弱となり、十分なＳ／Ｎ
が得られない恐れがある。

【０００５】そこで光入力に対し素子自体が増幅作用を
もつフォトトランジスタを受光素子に用いることが考え
られる。フォトトランジスタを受光素子に使用する場
合、フォトトランジスタのベースにバイアス電圧を印加
してアクティブ状態とし、発光部からのパルス的な微弱
な光の入射に対し最適な動作点を設定しておく必要があ
る。このためフォトトランジスタには常に最適動作点と
なるアクティブ状態を保つための無信号電流が流れる。

【０００６】またフォトトランジスタで微弱な光を受光
したときの電流変化は極めて小さいことから、通常、演
算増幅器を使用してフォトトランジスタの受光電流を増
幅して電圧信号に変換している。この電流電圧変換回路
として動作する演算増幅器は、常時電源を供給した動作
状態としており、定常的に消費電流が流れている。この
ため受光素子としてフォトトランジスタを採用した場合
には、無信号入力時にナノオーダの微弱な消費電流しか
流れていなかった従来のフォトダイオードに比べ、発光
部をパルス発光していても、受光部側のフォトダイオー
ドと演算増幅器に流れる消費電流が大幅に増加し、その
分、煙感知器を複数接続する受信機側の電源容量を大き
くする必要があり、コストアップになる問題があった。

【０００７】本発明は、このような従来の問題点に鑑み
てなされたもので、受光素子にフォトトランジスタと演
算増幅器を使用した場合の消費電流の増加を必要最小限
に抑えるようにした光電式煙感知器を提供することを目
的とする。

【０００８】

【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。まず本発明は、監視空間
に流入した煙による発光部からの光の減衰に基づき受光
部で火災を検出する光電式煙感知器を対象とする。この
光電式煙感知器は、例えば発光部と受光部を備えた感知
器本体に対し所定の監視距離の監視空間を介して発光部
からの光を受光部に反射する反射部材を配置した反射型
の煙検出構造を備えたものでもよいし、発光部と受光部
を監視空間を介して対向配置した構造のものでもよい。

【０００９】このような光電式煙感知器につき本発明に
あっては、所定周期毎に発光素子を間欠的に発光させる
発光駆動回路、監視空間を通過してきた発光部からの光
を受光して電気信号に変換するフォトトランジスタ、フ
ォトトランジスタの受光電流を増幅して電圧信号に変換
する受光回路、及び発光素子の発光休止期間は受光回路
の動作電流を下げて周波数応答特性を低くし、発光素子
の発光期間は受光回路の動作電流を上げて周波数応答特
性を高くする周波数応答切替回路を設けたことを特徴と
する。

【００１０】このため発光部の間欠的な発光駆動による
パルス的な光の入射のない休止期間については、フォト
トランジスタの受光増幅の動作が必要ないことから、信
号入力に対する周波数応答特性を低くした動作電流の少
ない状態にあり、常時、信号入力に対する周波数応答特
性を高くした動作電流の多い状態を維持する場合に比
べ、消費電流を十分に低減できる。

【００１１】またパルス的な光の入射のない休止期間に
ついて完全に電源を切らずに、動作電流だけを下げてお
り、このため発光部の間欠発光によるパルス光の入射時
に動作電流を上げることで、パルス発光に対応した高い
周波数応答特性に切り替わり、パルス光の入射に同期し
て電源を投入するような場合の電源立上り応答の遅れに
より検出不能となるような問題もない。

【００１２】具体的には、受光回路には、セット電流の
調整により周波数応答特性を制御可能なセット電流制御
端子を備え、フォトトランジスタのエミッタを反転入力
端子に接続すると共に出力端子を帰還抵抗を介して反転
入力端子に負帰還接続し、フォトトランジスタのエミッ
タ電流を入力して電圧信号に変換する演算増幅器を備え
る。

【００１３】この演算増幅器に対しては、演算増幅器の
出力電圧に基づきフォトトランジスタのベースにバイア
ス電圧を印加し、無信号入力時に周波数応答を高めるた
めに所定のエミッタ無信号電流を流してフォトトランジ
スタに最適動作点を設定するベースバイアス回路と、演
算増幅器の出力とベースバイアス回路に接続されるロー
パスフィルタが設けられる。

【００１４】ローパスフィルタは、所定周波数を越える
演算増幅器の出力信号成分をカットしてフォトトランジ
スタの逆バイアスを阻止すると共に、所定周波数以下の
出力信号成分を通過してフォトトランジスタを逆バイア
スする。これによって、パルス光の受光時にのみ演算増
幅器から受光電圧信号が出力され、定常光の緩やかな変
動に応答せず、演算増幅器の出力は一定に保たれる。

【００１５】また周波数応答切替回路は、演算増幅器の
セット電流を発光素子の発光休止期間に第１セット電流
に制御して演算増幅器の周波数応答特性を低くし、発光
素子の発光期間は第１セット電流より高い第２セット電
流に制御して演算増幅器の周波数応答特性を高くする。
ベースバイアス回路は、正電源にコレクタを接続したフ
ォトトランジスタのエミッタを所定値のエミッタ抵抗Ｒ
４を介して負電源Ｖに接続し、無信号入力時に負電源の
電圧とエミッタ抵抗で決まる一定のエミッタ無信号電流
ｉ１（＝Ｖ１／Ｒ４）をフォトトランジスタに流して周
波数応答を高めるための最適動作点を設定する。

【００１６】また本発明の別の形態にあっては、受光回
路に対する電源供給も併せてオンオフ制御することで更
に消費電流を低減する。即ち、この別の形態では、所定
の発光周期毎の発光同期パルスを発生するパルス発振回
路、発光同期パルスに同期して受光部の電源を投入して
から動作可能となる所定の電源立上げ時間Ｔ３にパルス
発光時間Ｔ１を加えた所定時間Ｔ２に亘り受光電源制御
信号を出力する受光電源制御回路、及び発光同期パルス
から電源立上げ時間Ｔ３を経過した時点で発光素子をパ
ルス発光させる発光駆動回路、及び受光電源制御回路か
らの受光電源制御信号の出力期間に亘り受光部に電源を
供給する電源スイッチ回路を設ける。

【００１７】この場合、受光部には、監視空間を通過し
てきた発光部からの光を受光して電気信号に変換するフ
ォトトランジスタ、フォトトランジスタの受光電流を増
幅して電圧信号に変換する受光回路、及び発光素子の発
光休止期間は受光回路の周波数応答特性を低くし、発光
素子の発光期間は受光回路の周波数応答特性を高くする
周波数応答切替回路を同様に設ける。また受光回路の詳
細も、最初の形態と同じになる。

【００１８】この本発明の他の形態にあっては、フォト
トランジスタを備えた受光回路の動作電流の切替制御に
加え、発光休止期間について電源投入による立上り応答
時間に発光期間を加えた期間に亘り受光回路に対する電
源供給をオンし、それ以外の休止期間については受光回
路に対する電源供給をオフすることで、更に消費電流を
低減することができる。

【００１９】

【発明の実施の形態】図１は本発明の光電式煙感知器の
実施形態を、反射型煙感知器を例にとって示した説明図
である。図１において感知器本体１には、発光部２、受
光部３及び感知器回路ユニット９が設けられる。感知器
本体１に対しては所定の監視距離、例えばＬ＝４０メー
トルを離して反射板４が対向配置される。発光部２には
例えば赤外線ＬＥＤなどの発光素子５が設けられ、発光
素子５を間欠的に発光駆動することで、発光素子５から
の光を集光レンズ６で集光してビーム光として出力す
る。

【００２０】発光部２からのビーム光は反射板４で反射
され、破線のように感知器本体１の受光部３に戻され
る。反射板４としては、入射光を高効率で入射方向と同
一方向に反射する再帰型反射板（再帰型リフレックス・
リフレクタ）が使用される。受光部３には集光レンズ７
と、受光素子として機能するフォトトランジスタ８が設
けられる。

【００２１】図２は図１の感知器本体１に設けている感
知器回路の実施形態である。感知器回路は発光回路ユニ
ット１０ａと受光回路ユニット１０ｂで構成される。発
光回路ユニット１０ａにはパルス発振回路１１と発光駆
動回路１２が設けられる。パルス発振回路１１は予め定
めた発光周期Ｔ１ごとに、所定発光パルス幅時間Ｔ２の
パルス幅をもつ発光パルス信号Ｅ１を発光駆動回路１２
に出力する。この発光パルス信号Ｅ１の周期Ｔ１は例え
ばＴ１＝１〜２秒程度であり、パルス発光時間Ｔ２はＴ
２＝数十μ秒程度である。

【００２２】発光駆動回路１２は、駆動負荷として近赤
外線ＬＥＤを用いた発光素子５を接続しており、パルス
発振回路１１からの発光パルス信号Ｅ１の発光周期Ｔ１
ごとに発光時間Ｔ２に亘り発光駆動されてパルス光を監
視領域に出力する。受光回路ユニット１０ｂは、発報回
路１３、定電圧回路１４、受光回路１５、ピークホール
ド回路２４及び比較回路２５を備える。発報回路１３
は、受信機から引き出された一対の電源兼用信号線に端
子Ｌ，Ｃにより接続される。定電圧回路１４は端子Ｌ，
Ｃ間に対する受信機からの供給電圧を入力し、受光回路
１５、ピークホールド回路２４及び比較回路２５に必要
な規定の電源電圧を定電圧出力する。

【００２３】受光回路１５はフォトトランジスタ８に対
する発光素子５からの発光パルスの反射板からの戻り光
を入射し、この微弱なパルス光を電流信号に変換し、受
光回路１５内で演算増幅器を使用してフォトトランジス
タ８の受光電流を増幅して電圧信号に変換し、受光電圧
信号Ｅ２としてピークホールド回路２４に出力する。ピ
ークホールド回路２４は、受光回路１５からパルス的に
出力される受光電圧信号Ｅ２のピークレベルを保持す
る。

【００２４】比較回路２５はピークホールド回路２４の
出力信号と所定の発報閾値とを比較しており、発報閾値
を越えた時に発報回路１３のスイッチング素子をオンし
てＬ，Ｃ間を低インピーダンスに短絡し、受信機からの
一対の電源兼用信号線間に発報電流を流すことで、受信
機に対し発報信号を送出する。図３は図２の受光回路ユ
ニット１０ｂに設けているフォトトランジスタ８を備え
た受光回路１５の回路図である。

【００２５】図３において、受光回路１５に対する電源
１９は例えば±１５Ｖの正負の電源電圧±Ｖとして示さ
れており、電源１９の＋Ｖの電源ラインに対しフォトト
ランジスタ８のコレクタを接続し、エミッタを抵抗Ｒ４
を介して−Ｖの電源ラインに接続している。フォトトラ
ンジスタ８に続いては、フォトトランジスタ８の受光電
流を利得１０００程度で増幅して電圧信号に変換するた
めの演算増幅器１６が設けられる。

【００２６】本発明で使用する演算増幅器１６は、動作
電流として演算増幅器１６に流れるセット電流を調整す
ることで入力信号に対する周波数応答特性を調整するこ
とのできるセット電流調整端子付きの演算増幅器を使用
している。このセット電流調整端子付き演算増幅器とし
ては、μＰＣ８０２やμＰＣ４２５０等が知られてい
る。

【００２７】これらの演算増幅器は図４に示すように、
横軸で示すセット電流Ｉｓｅｔに対し、縦軸に示すＧ・
Ｂ積［Ｈｚ］を制御することができる。例えばセット電
流Ｉｓｅｔ＝０．１［μＡ］のときＧＢ積は６〜７ｋＨ
ｚであるが、セット電流を例えばＩｓｅｔ＝１０［μ
Ａ］に増やすとＧＢ積を３００ｋＨｚと高めることがで
きる。本発明にあっては、このようなセット電流調整端
子付きの演算増幅器１６を使用して、発光パルスの休止
期間における演算増幅器の消費電流の低減を図ってい
る。

【００２８】再び図３を参照するに、セット電流調整端
子付きの演算増幅器１６は非反転入力端子を０Ｖに接地
接続し、反転入力端子にフォトトランジスタ８のエミッ
タを接続し、且つ出力端子を抵抗Ｒ３を介して反転入力
端子に帰還接続している。更に演算増幅器１６の出力端
子からフォトトランジスタ８のベースの間に、抵抗Ｒ
１，Ｒ２及びコンデンサＣ１を備えたローパスフィルタ
２６を介してベースバイアス回路を設けている。

【００２９】パルス的な微小光を検出する際のフォトト
ランジスタ８の問題点は、光電流を電圧信号に変換する
際の周波数帯域の狭さにある。そこでこの実施形態にあ
っては、高利得の演算増幅器１６によってフォトトラン
ジスタ８に自己バイアスを掛けることで、微小光による
電流信号の入力に対する応答時間を改善している。具体
的には、フォトトランジスタ８に対するパルス光の入力
がない無信号時にフォトトランジスタ８が最適な動作点
となるように所定のエミッタ無信号電流Ｉ１を流す。

【００３０】即ち、演算増幅器１６の受光出力電圧Ｖｏ
が直流的にローパスフィルタ２６の抵抗Ｒ２，Ｒ１を通
じてフォトトランジスタ８にベース電流を供給するに十
分な電圧にある場合、フォトトランジスタ８のエミッタ
電流Ｉ１は、演算増幅器１６の帰還回路の抵抗Ｒ３に流
れる電流をｉ２、抵抗Ｒ４を介して負電源−Ｖに流れる
電流をｉ３とすると、 ｉ１＝ｉ３−ｉ２ ＝（Ｖ／Ｒ４）−（Ｖ０／Ｒ３） で与えられる。ここで演算増幅器１６は変換利得が例え
ば１０００倍と高いため、ｉ２＜ｉ３であり、このため
エミッタの信号電流ｉ１は抵抗Ｒ３から負電源−Ｖに流
れるｉ３に等しいと考えてよい。即ち、エミッタの信号
電流ｉ１は ｉ１＝ｉ３＝Ｖ／ｉ４ で一義的に決まる。

【００３１】また演算増幅器１６の出力端子からフォト
トランジスタ８のベース端子に接続したベースバイアス
回路には、コンデンサＣ１と抵抗Ｒ１，Ｒ２によって形
成されるローパスフィルタ２６が設けられている。この
ローパスフィルタ２６の時定数τは、抵抗Ｒ２とコンデ
ンサＣ１の値で決まり、本発明にあってはフォトトラン
ジスタ８に外乱光として入射する定常的な光の変動を除
去するため、τ＝１００ｍｓ程度（１０Ｈｚ程度）に設
定している。

【００３２】このためフォトトランジスタ８に対する入
射光が定常光のように緩やかに変化している場合には、
演算増幅器１６の受光出力電圧Ｖｏの変動はローパスフ
ィルタ２６を通過してフォトトランジスタ８のベースを
逆バイアスし、このため１００ｍｓ以上のゆっくりした
光入力の変動に対し、演算増幅器１６の受光出力電圧Ｖ
ｏは一定に保たれる。

【００３３】これに対し発光部からのパルス光のよう
に、例えば５０μｓ（２０ＫＨｚ）という）ように急激
に変化するパルス光に対しては、受光出力電圧Ｖｏの変
動はローパスフィルタ２６でカットされ、フォトトラン
ジスタ８に逆バイアスとして加わらない。このため、急
激に変化する光入力に対しフォトトランジスタ８のエミ
ッタ電流ｉ１が速やかに追従して光電流を受光出力電圧
Ｖｏに変換することができる。

【００３４】しかしながら、フォトトランジスタ８のパ
ルス的な光電流を増幅して受光出力電圧Ｖｏに変換する
演算増幅器１６は、常時電源を供給して動作状態として
おかなければならず、その結果、受光回路の消費電流が
増加する問題がある。この受光回路の消費電流の問題に
対し、本発明にあっては、演算増幅器１６のセット電流
調整端子に対し周波数特性切替回路１８を接続してい
る。

【００３５】周波数特性切替回路１８は、演算増幅器１
６のセット電流調整端子と電源１９の負電圧−Ｖの電源
ラインとの間に抵抗Ｒ５，Ｒ６を直列接続し、更に抵抗
Ｒ６と並列にトランジスタ１８ａを接続している。トラ
ンジスタ１８ａのベースは制御端子Ｃに引き出され、制
御端子Ｃに対しては図２に示した発光回路ユニット１０
ａのパルス発振回路１１より発光パルス信号Ｅ１が印加
される。

【００３６】周波数特性切替回路１８は、発光パルスの
休止期間に制御端子Ｃに与えられる発光パルス信号Ｅ１
がＬレベルにあることから、トランジスタ１８ａをオフ
しており、この結果、抵抗Ｒ５とＲ６の直列抵抗で定ま
るセット電流例えば図４のセット電流Ｉｓ１＝０．１μ
Ａを流している。このときのＧ・Ｂ積は例えば６ｋＨｚ
と低くなっており、セット電流Ｉｓ１に依存した動作電
流の少ない低消費状態となっている。

【００３７】これに対し発光パルスの受光期間について
は、発光パルス信号Ｅ１がＨレベルとなることでトラン
ジスタ１８ａがオンして抵抗Ｒ６が短絡され、セット電
流は抵抗Ｒ５で決まる高い値、例えば図４のセット電流
Ｉｓ２＝１０μＡに増加する。このときのＧＢ積は例え
ば３００ｋＨｚに増加し、５０μｓといった短い周期で
変化する発光パルスに対し十分な周波数応答特性が実現
できる。

【００３８】同時にセット電流の増加で演算増幅器１６
の周費電流も増加するが、その増加期間は発光パルス信
号Ｅ１に依存した５０μｓ程度の極く短い発光期間であ
ることから、全体的な消費電流の増加は大幅に抑制でき
る。セット電流調整端子付きの演算増幅器１６に続いて
は、利得が１０程度に設定された増幅回路を構成する演
算増幅器１７が設けられる。即ち、セット電流調整端子
付きの演算増幅器１６の出力は、コンデンサＣ２，Ｃ３
及び抵抗Ｒ７を備えたハイカットフィルタを介して入力
Ｒ８により演算増幅器１７の反転入力端子に接続され
る。演算増幅器１７の非反転入力端子は抵抗Ｒ９を介し
て０Ｖに接続され、また出力端子と反転入力端子との間
に帰還抵抗Ｒ１０を接続し、更に帰還抵抗Ｒ１１にダイ
オードＤ１１を並列接続して、出力端子Ｒに対する受光
信号の極性を決めている。

【００３９】次に図３の受光回路の動作を図５のタイミ
ングチャートを参照して説明する。受光回路１５に対し
電源が供給されると、パルス光の受光がない状態では周
波数特性切替回路１８のトランジスタ１８ａは図５
（Ａ）の発光パルス信号Ｅ１のＬレベルによりオフして
おり、抵抗Ｒ５，Ｒ６の直列抵抗で決まる図４のセット
電流Ｉs1として例えばＩs1＝０．１μＡを流しており、
このときのＧ・Ｂ積は例えば６ＫＨｚと低い周波数応答
特性となっている。

【００４０】またパルス光が入射するタイミングにあっ
ては、発光パルス信号Ｅ１がＨレベルとなってトランジ
スタ１８ａがオンし、抵抗Ｒ６を短絡することで抵抗Ｒ
５で決まるセット電流Ｉs2に増加する。このセット電流
Ｉs ２は例えば図４のようにＩs2＝１０μＡであり、こ
のときのＧ・Ｂ積は例えば３００ＫＨｚと高い周波数応
答特性となっている。

【００４１】フォトトランジスタ８のベースは演算増幅
器１６の受光出力電圧Ｖｏによるベースバイアスを受け
て十分にベース電流を流すことのできる状態にあり、ま
た抵抗Ｒ４と負電圧−Ｖで決まるエミッタ無信号電流ｉ
１＝Ｖ／Ｒ４を流した最適動作点の設定による動作状態
にある。この状態でフォトトランジスタ８のベースにパ
ルス光が入射すると、パルス光の強さに応じたベース電
流が流れ、エミッタ電流がΔｉ増加して（ｉ１＋Δｉ）
となる。

【００４２】このため演算増幅器１６の受光出力電圧Ｖ
ｏは、エミッタ電流の増加分Δｉに応じてΔＶだけ低下
する。この出力電圧の減少する変化ΔＶは、抵抗Ｒ２，
Ｒ１及びコンデンサＣ１のローパスフィルタ２６を介し
てトランジスタ８のベースに逆バイアスとして加わろう
とする。しかし、ローパスフィルタ２５の時定数τは、
τ＝１００ｍｓと大きいため、５０ｎｓという短い周期
で変化かるパルス光による出力電圧Ｖｏの変化分ΔＶは
ローパスフィルタ２６でカットされ、フォトトランジス
タ８のベースを逆バイアスすることはない。

【００４３】このためフォトトランジスタ８のベース電
流はパルス光に応じて増加し、これに伴ってエミッタ電
流ｉ１も増加し、パルス光の受光電流に応じて受光出力
電圧Ｖｏが減少変化する信号電圧が得られる。演算増幅
器１６の受光出力電圧Ｖｏは、利得が１０程度となる次
段の演算増幅器１７により反転増幅され、正方向にパル
ス的に変化する受光信号電圧として受光出力端子から図
２のピークホールド回路２４に出力される。ピークホー
ルド回路２４は、受光回路１５からの受光出力電圧のピ
ーク電圧をピークホールドし、比較回路２５に入力して
所定の発報閾値と比較し、発報閾値以上となったときの
比較回路２５の出力で発報回路１３に設けているトラン
ジスタ等のスイッチング素子をオンし、端子ＬＣ間を低
インピーダンスに短絡して発報電流を流し、これによっ
て受信機に発報信号を送出する。

【００４４】一方、パルス光の休止期間にフォトトラン
ジスタ８に入射する定常光にあっては、その変化が例え
ばローパスフィルタ２６の時定数τ＝１００ｍｓ以下
（１０Ｈｚ以下）と緩やかである。このためフォトトラ
ンジスタ８に入射する定常光が例えばゆっくり増加した
場合、定常光の増加に応じたベース電流の増加でエミッ
タ電流ｉ１も増加を始め、演算増幅器１６の受光出力電
圧Ｖｏも低下を始める。

【００４５】この受光出力電圧Ｖｏの低下は、その時定
数がローパスフィルタ２６の時定数τ＝１００ｍｓより
長いため、受光出力電圧Ｖｏの変化がローパスフィルタ
２６を通過してフォトトランジスタ８のベースに加わ
り、ベースを逆バイアスする。このベースの逆バイアス
によって入射光の増加に伴なうベース電流の増加が抑え
られ、エミッタ電流ｉ１も増加分が抑えられる。

【００４６】その結果、減少を始めた演算増幅器１６の
受光出力電圧Ｖｏは元のレベルに回復する。このため、
ローパスフィルタ２６の時定数τ＝１００ｍｓより長い
周期の入射光の変化があっても、演算増幅器１６の受光
出力電圧Ｖｏは一定に保たれており、ゆっくりした定常
光の変動を除去できる。図６は本発明の他の実施形態で
あり、この実施形態にあっては、発光休止期間と発光期
間に亘る受光回路１５に設けている演算増幅器１６のセ
ット電流の切替制御と同時に、受光回路１５に対する電
源供給についてもオンオフ制御することで、更に消費電
流を低減するようにしたことを特徴とする。

【００４７】図６において、発光回路ユニット９に設け
たパルス発振回路１１、発光駆動回路１２、赤外線ＬＥ
Ｄを用いた発光素子５、また受光回路ユニット１０ｂ設
けた発報回路１３、定電圧回路１４、フォトトランジス
タ８を備えた銃口回路１５、ピークホールド回路２４及
び比較回路２５は、図２の実施形態と基本的に同じであ
る。

【００４８】これに加えて図６の実施形態にあっては、
パルス発振回路１１からのパルス発光信号を、この場合
には発光同期信号Ｅｏとして遅延回路２０及び受光電源
制御回路２１に加えている。受光電源制御回路２１は、
単安定マルチ回路２２と電源スイッチ回路２３を備えて
いる。単安定マルチ回路２２はパルス発振回路１１から
の発光同期パルス信号Ｅｏを受けた際にＨレベル出力を
生じ、受光回路１５に電源を投入してから動作状態が安
定する電源立上がり時間Ｔ３に発光素子５の発光期間Ｔ
２を加えた所定時間Ｔ２（＝Ｔ３＋Ｔ１）に亘りＨレベ
ルを維持するパルス信号を生成して、電源スイッチ回路
２１に受光電源制御信号Ｅ３として出力する。

【００４９】電源スイッチ回路２３は単安定マルチ回路
２２からの受光電源制御信号Ｅ３のＨレベル期間Ｔ２に
亘り、スイッチング素子をオンして受光回路１５に対し
定電圧回路１４からの電源供給を行う。一方、遅延回路
２０は、パルス発振回路１１からの発光同期パルス信号
Ｅｏを受光回路１５の電源投入から動作状態が安定する
までの所定時間Ｔ３だけ遅延した後に発光パルス信号Ｅ
１として発光駆動回路１２に出力して発光素子５を発光
駆動する。同時に受光回路１５に発光パルス信号Ｅ１を
出力し、フォトトランジスタ８の受光電流を電圧信号に
変換するための演算増幅器１６に対するセット電流の切
替制御を行う。

【００５０】図７は図６の受光回路１５の回路図であ
り、同時に電源スイッチ回路２３を示している。即ち、
フォトトランジスタ８に対し設けられた演算増幅器１６
は、そのセット電流調整端子に対し周波数特性切替回路
１８を設けて、制御端子Ｃ１に対する発光パルス信号Ｅ
１によりトランジスタ１８ａをオンオフしてセット電流
を切り替えている。

【００５１】またセット電流調整端子付きの演算増幅器
１６に続いては、利得１０程度の電圧増幅回路を構成す
る演算増幅器１７が設けられている。このようなフォト
トランジスタ８、セット電流調整端子付きの演算増幅器
１６、演算増幅器１７は図３の実施形態と同じである
が、電源１９の＋Ｖ側の電源ラインに電源スイッチ回路
２３を設けている。

【００５２】電源スイッチ回路２３はトランジスタ２３
ａを備え、制御端子Ｃ２に図６の単安定マルチ回路２２
からの受光電源制御信号Ｅ３を入力し、ベース，エミッ
タ間にはバイアス抵抗Ｒ１１を接続している。制御端子
Ｃ２に対する受光電源制御信号Ｅ３がＨレベルの間、ト
ランジスタ２４がオンして電源１９よりフォトトランジ
スタ８、演算増幅器１６及び１７を含む受光回路１５に
電源を供給する。

【００５３】制御端子Ｃ２に対する単安定マルチ回路２
２からの受光電源制御信号Ｅ３がＬレベルに立ち下がる
と、トランジスタ２４がオフし、電源１９からの受光回
路１５の各回路部に対する電源供給が停止する。図８は
図７の実施形態の動作を示したタイミングチャートであ
る。図８（Ａ）は図６のパルス発振回路１１より出力さ
れる発光同期パルス信号Ｅ０であり、周期Ｔ０（＝２〜
３秒）ごとにパルス幅５０μｓ程度のパルス信号を出力
している。図８（Ｂ）は図６の受光電源制御回路２１に
設けている単安定マルチ回路２２から出力される受光電
源制御信号Ｅ３であり、発光同期パルス信号Ｅ０に同期
してＨレベルに立ち上がり、予め設定した一定時間Ｔ２
後にＬレベルに立ち下がる。

【００５４】この電源制御パルス信号Ｅ３は図７の電源
スイッチ回路２３のトランジスタ２４に与えられて、発
光同期パルス信号Ｅ０からＴ２時間に亘り受光回路１５
に対する電源供給を行う。一方、図８（Ｃ）の発光パル
ス信号Ｅ１は、発光同期パルス信号Ｅ０より所定時間Ｔ
３だけ遅延されて出力される。この遅延時間Ｔ３は、図
７の演算増幅器１６の出力端子からフォトトランジスタ
８のベースの間に設けているローパスフィルタ２６のコ
ンデンサＣ１と抵抗Ｒ２の時定数τ＝１００ｍｓに所定
値αを加えて余裕をもたせた時間であり、この遅延時間
Ｔ３に対し図８（Ｂ）の受光電源制御信号Ｅ３の電源オ
ン時間Ｔ２は、Ｔ３＜Ｔ２となるように設定している。

【００５５】したがって図８（Ｃ）の発光パルス信号Ｅ
１による発光タイミングにあっては、受光電源制御信号
Ｅ３により受光回路１５にはＴ３＝（τ＋α）となる電
源立上げ応答時間を越えて所定時間Ｔ２に亘り電源供給
が行われており、発光パルスが受光タイミングで受光回
路１５は電源投入後の安定状態となっている。更に図８
（Ｃ）の最初の発光パルス信号について拡大した図８
（Ｄ）の発光パルス信号に対する図８（Ｅ）のセット電
流及び図８（Ｆ）の受光信号については、図５（Ａ）〜
（Ｃ）の発光パルス信号、セット電流及び受光信号と同
じになる。即ち、発光パルス信号Ｅ１で決まる発光時間
Ｔ１に亘りセット電流ＩｓがＧ・Ｂ積の小さなセット電
流Ｉｓ１からＧ・Ｂ積の大きなセット電流Ｉｓ２に切り
替えられ、これによって図７の演算増幅器１６のパルス
光の受光電流に対する周波数立上がり特性が高められ、
５０μｓといった高速の立上がりをもつ発光パルスに追
従した受光出力電圧Ｖｏを得ることができる。

【００５６】また図７の実施形態にあっては、図８
（Ｂ）の受光電源制御信号Ｅ３に従った受光回路１５に
対する電源供給のオン、オフ制御により、受光回路１５
の消費電流を更に一層低減することができる。尚、上記
の実施形態にあっては、感知器本体に発光部と受光部を
備え、監視空間を介して反射板を対向配置した光電式煙
感知器を例にとるものであったが、これ以外に受光部と
発光部を監視空間を介して対向配置した減光式分離型の
煙感知器についてもそのまま適用できる。更に感知器本
体の内部の検煙室に受光素子と発光素子を内蔵したいわ
ゆるスポット型の煙感知器についても、受光素子にフォ
トトランジスタを使用した場合には全く同様に適用する
ことができる。

【００５７】

【発明の効果】以上説明してきたように本発明によれ
ば、発光部の間欠的な発光駆動によるパルス的な光の入
射のない休止期間については、フォトトランジスタの受
光信号の増幅動作を必要としないことから、フォトトラ
ンジスタの受光電流を増幅して電圧信号に変換する演算
増幅器の周波数応答特性を下げて動作電流を少なくして
した状態とし、一方、パルス的な光の入射期間について
は演算増幅器の動作電流を増やして周波数応答特性を高
くした状態とすることで、受光回路にフォトトランジス
タと演算増幅器を使用した場合の消費電流の増加を、必
要最小限に抑えることができる。

【００５８】またパルス発光期間と休止期間に対応した
演算増幅器の動作電流の切替えに加えて、受光回路に対
する電源供給についても電源投入後の立上げ時間を考慮
した電源オン、オフ制御を行うことで、フォトトランジ
スタと演算増幅器を備えた受光回路の消費電流を更に低
減できる。

【図面の簡単な説明】

【図１】反射型煙感知器を例にとった本発明の全体構成
の説明図

【図２】本発明の実施形態となる回路ブロック図

【図３】図２の受光回路の回路図

【図４】図３の演算増幅器のセット電流に対するＧＢ積
の特性図

【図５】図３の実施形態の動作を示したタイミングチャ
ート

【図６】本発明の他の実施形態の回路ブロック図

【図７】図６の受光回路の回路ブロック図

【図８】図６の実施形態の動作を示したタイミングチャ
ート

【符号の説明】

１：感知器本体 ２：発光部 ３：受光部 ４：再帰型反射板 ５：発光素子（赤外線ＬＥＤ） ６，７：集光レンズ ８：フォトトランジスタ １０ａ：発光回路ユニット １０ｂ：受光回路ユニット １１：パルス発振回路 １２：発光駆動回路 １３：発報回路 １４：定電圧回路 １５：受光回路 １６：演算増幅器（セット電流調整端子付き） １７：演算増幅器 １８：周波数応答切替回路 １８ａ，２３ａ：トランジスタ １９：電源 ２０：遅延回路 ２１：受光電源制御回路 ２２：単安定マルチ回路 ２３：電源スイッチ回路 ２４：ピークホールド回路 ２５：比較回路 ２６：ローパスフィルタ

Claims (5)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】監視空間に流入した煙による発光部からの
   光の減衰に基づき受光部で火災を検出する光電式煙感知
   器に於いて、 所定周期毎に発光素子を間欠的に発光させる発光駆動回
   路と、 前記監視空間を通過してきた前記発光部からの光を受光
   して電気信号に変換するフォトトランジスタと、 前記フォトトランジスタの受光電流を増幅して電圧信号
   に変換する受光回路と、 前記発光素子の発光休止期間は前記受光回路の動作電流
   を下げて周波数応答特性を低くし、前記発光素子の発光
   期間は前記受光回路の動作電流を上げて周波数応答特性
   を高くする周波数応答切替回路と、を備えたことを特徴
   とする光電式煙感知器。
2. 【請求項２】監視空間に流入した煙による発光部からの
   光の減衰に基づき受光部で火災を検出する光電式煙感知
   器に於いて、 所定の発光周期毎に発光同期パルスを発生するパルス発
   振回路と、 前記発光同期パルスに同期して前記受光部の電源を投入
   してから動作可能となる所定の電源立上げ時間（Ｔ３）
   にパルス発光時間（Ｔ１）を加えた所定時間（Ｔ２）に
   亘り受光電源制御信号を出力する受光電源制御回路と、 前記発光同期パルスから前記電源立上げ時間（Ｔ３）を
   経過した時点で発光素子をパルス的に発光させる発光駆
   動回路と、 前記受光電源制御回路からの受光電源制御信号の出力時
   間（Ｔ２）に亘り受光部に電源を供給する電源スイッチ
   回路と、 を有し、前記受光部には、 前記監視空間を通過してきた前記発光部からの光を受光
   して電気信号に変換するフォトトランジスタと、 前記フォトトランジスタの受光電流を増幅して電圧信号
   に変換する受光回路と、 前記発光素子の発光休止期間は前記受光回路の動作電流
   を下げて周波数応答特性を低くし、前記発光素子の発光
   期間は前記受光回路の動作電流を上げて周波数応答特性
   を高くする周波数応答切替回路と、を設けたことを特徴
   とする光電式煙感知器。
3. 【請求項３】請求項１又は２記載の光電式煙感知器に於
   いて、 前記受光回路は、 セット電流の調整により周波数応答特性を制御可能なセ
   ット電流制御端子を備え、前記フォトトランジスタのエ
   ミッタを反転入力端子に接続すると共に出力端子を帰還
   抵抗を介して前記反転入力端子に負帰還接続し、前記フ
   ォトトランジスタのエミッタ電流を入力して反転増幅に
   より電圧信号に変換する演算増幅器と、 前記演算増幅器の出力電圧に基づき前記フォトトランジ
   スタのベースにバイアス電圧を印加し、無信号入力時に
   周波数応答を高めるために所定のエミッタ無信号電流を
   流して前記フォトトランジスタに最適動作点を設定する
   ベースバイアス回路と、 前記演算増幅器の出力と前記ベースバイアス回路との間
   に設けられ、所定周波数を越える前記演算増幅器の出力
   信号成分をカットして前記フォトトランジスタの逆バイ
   アスを阻止すると共に前記所定周波数以下の出力信号成
   分を通過して前記フォトトランジスタを逆バイアスする
   ローパスフィルタと、を備え、 前記周波数応答切替回路は、前記演算増幅器のセット電
   流を前記発光素子の発光休止期間に第１セット電流に制
   御して前記演算増幅器の周波数応答特性を低くし、前記
   発光素子の発光期間は前記第１セット電流より高い第２
   セット電流に制御して前記演算増幅器の周波数応答特性
   を高くしたことを特徴とする光電式煙感知器。
4. 【請求項４】請求項３記載の光電式煙感知器に於いて、
   前記ベースバイアス回路は、正電源にコレクタを接続し
   た前記フォトトランジスタのエミッタを所定値のエミッ
   タ抵抗を介して負電源に接続し、無信号入力時に前記負
   電源の電圧とエミッタ抵抗で決まる一定のエミッタ電流
   を前記フォトトランジスタに流して最適動作点を設定し
   たことを特徴とする光電式煙感知器。
5. 【請求項５】請求項１又は２記載の光電式煙感知器に於
   いて、前記発光部と受光部を備えた感知器本体に対し、
   所定の監視距離の監視空間を介して前記発光部からの光
   を前記受光部に反射する反射部材を配置して反射型の煙
   検出構造としたことを特徴とする光電式煙感知器。