JP3457584B2

JP3457584B2 - センサシステム

Info

Publication number: JP3457584B2
Application number: JP24376199A
Authority: JP
Inventors: 淳森田
Original assignee: 共立電子産業株式会社
Priority date: 1999-08-30
Filing date: 1999-08-30
Publication date: 2003-10-20
Anticipated expiration: 2019-08-30
Also published as: JP2001067575A

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、住宅、工場、事務
所等における環境変化、例えば火災の発生、ガス漏れ、
扉の開閉、機器の故障等を各種センサにより検知し、中
央監視装置等にその情報を伝達するセンサシステムに関
する。

【０００２】

【従来の技術】図７は従来のセンサシステムの一例を示
すブロック図である。図７に示す従来のセンサシステム
は、２つの熱線センサ１０１ａ、１０１ｂを直列に接続
するセンサラインが受信機１１０に入力されており、各
機器が１つのセンサループ内に直列的に接続されてい
る。各熱線センサ１０１ａ、１０１ｂにはリレー１０２
ａ、１０２ｂと抵抗Ｒａ、Ｒｂがそれぞれ並列に接続さ
れており、各熱線センサ１０１ａ、１０１ｂに設けられ
ている抵抗Ｒａ、Ｒｂはそれぞれ値の異なる抵抗値を有
している。受信機１１０には各熱線センサ１０１ａ、１
０１ｂが接続されたセンサラインの受信機１１０への入
力電圧を検出する検知手段１１１が設けられている。受
信機１１０に設けられているテーブル１２０は、検知手
段１１１が検出した電圧値に基づき各熱線センサ１０１
ａ、１０１ｂの状況を判断するものである。

【０００３】上記のように構成された従来のセンサシス
テムにおいて、受信機１１０の検知手段１１１は所定の
タイミング毎に接続されているセンサラインの入力電圧
を検出し、その検出結果に基づきテーブル１２０により
各熱線センサ１０１ａ、１０１ｂのリレー１０２ａ、１
０２ｂの開閉状態を認識している。図７に示した従来の
センサシステムは、各熱線センサ１０１ａ、１０１ｂに
おける抵抗Ｒａ、Ｒｂの抵抗値が異なっているため、各
リレー１０２ａ、１０２ｂの開閉状態に応じてセンサラ
インの全抵抗値が変化する。従来のセンサシステムは、
各熱線センサ１０１ａ、１０１ｂの抵抗値が変化するこ
とに伴い、センサーラインの電圧が変化することを利用
したものである。しかしながら、上記の従来のセンサシ
ステムは、多くのセンサを１つのセンサループに設けた
場合、複数のセンサのリレーが作動したとき、何れのセ
ンサが作動しているかを正確に認識することは困難であ
った。また、各センサに異なる抵抗値を有する抵抗を設
ける必要があるため、多くの商品設定が必要であり、商
品在庫が多大となり経費が増大するという問題があっ
た。また、図７に示した従来のセンサシステムにおいて
は、各センサが直列接続されており、各センサの電源を
確保することが困難であるため、センサは電源を必要と
しない機械的接点のみの構成に限られていた。

【０００４】図７に示した従来のセンサシステムにおけ
る問題を解決するものとして、図８に示すようなセンサ
システムがあった。図８は、従来のセンサシステムの一
例である異常警報装置の構成を示すブロック図である。
この従来の異常警報装置は、火災やガス漏れ等の異常を
端末機２０５ａ、２０５ｂ、２０５ｃ、・・・、２０５
ｎに接続した各種センサにより検出し、受信機２０１か
らの呼び出しに応じて検出した情報を各種センサから受
信機２０１にアナログ伝送するよう構成されている。こ
の従来の異常警報装置は、各種センサからの情報に基づ
き受信機２０１が異常を検出したセンサの位置を特定す
ることができるセンサシステムである。

【０００５】図８に示す従来の異常警報装置は、受信機
２０１から一対の電源兼用信号線２０２、２０３が導出
しており、電源兼用信号線２０２、２０３間には複数の
端末機２０５ａ、２０５ｂ、２０５ｃ、・・・、２０５
ｎが並列に接続されている。各端末機２０５ａ、２０５
ｂ、２０５ｃ、・・・、２０５ｎ内には、信号処理部が
設けられており、検出機能の異なる各種センサが接続さ
れている。例えば、端末機２０５ａにはイオン化式煙感
知器２０６と光電式煙感知器２０７が接続されており、
端末機２０５ｂには光電式煙感知器２０７と熱感知器２
０８が接続されている。また、端末機２０５ｂには熱感
知器２０８とガスセンサ２０９が接続されている。

【０００６】上記のように構成された従来の異常警報装
置において、受信機２０１の電源が投入されると、受信
機２０１に接続された各端末器２０５ａ、２０５ｂ、２
０５ｃ、・・・、２０５ｎは初期状態となる。次に、受
信機２０１は指定した端末機に呼出クロックを送出す
る。その呼出クロックを受けた端末機は、その端末機に
おける制御回路が自己の呼び出しであることを確認し、
自己のセンサ回路に対して種別信号を送出させるための
制御信号を出力する。センサ回路は制御信号を受ける
と、センサ回路の信号処理部は検出機構の種類を示す種
別信号を形成する。この種別信号の種別電流とその直前
の定常時の定常電流が受信機２０１において演算処理さ
れ、異常状態の有無を検出していた。

【０００７】上記のように構成された従来の異常警報装
置は、各端末器が並列に接続されているため、各端末器
において多重化した制御信号と電源となる電流信号の分
離が比較的簡単に行うことが可能である。このため、中
央監視装置である受信機は、各センサに電流信号を送出
することが可能であるとともに、デジタル的な手段によ
り受信機はセンサを個別番号により特定することができ
る構成であった。前述の図７に示した従来のセンサシス
テムは各センサが直列接続であり、各センサは中央監視
装置である受信機と２線配線方式により接続されてい
る。そのため、中央監視装置と各センサとを繋ぐ線路で
は電源供給のみを行い、作動しているセンサを特定する
ことは不可能であった。一方、図８に示した中央監視装
置である受信機と各端末器は、並列接続であり、作動し
ているセンサを特定することは可能であるが、伝送線路
の配線工事の複雑化及び高コスト化を招くシステムであ
った。

【０００８】

【発明が解決しようとする課題】以上のように構成され
た図７に示した従来のセンサシステムにおいて、各セン
サが直列的に接続された構成では、複数のセンサのリレ
ーが同時に作動したとき、何れのセンサが作動している
かを正確に認識することは困難であった。また、多くの
商品設定が必要であり、商品在庫が多大となり経費が増
大するという問題があった。さらに、従来のセンサシス
テムにおいては、電源を必要としない機械的接点のみに
より構成されたセンサに限られていた。また、図８に示
した従来のセンサシステムの一例である異常警報装置に
おいては、各端末器と中央監視装置である受信機が並列
に接続されているため、中央監視装置から各端末器へ制
御信号と電源となる電流信号を多重化して送信し、それ
ぞれの端末器から各種情報を得るように構成されてい
た。このため、従来の異常警報装置は、中央監視装置の
信号受信部分の構成が複雑であり、装置が大型で高額に
なるという問題があった。また、各端末器は全て中央監
視装置に直接接続されているため、複数の伝送線路が中
央監視装置に接続されており、管理保守が困難であると
いう問題があった。

【０００９】本発明は、高い信頼性、低い製造コスト、
及び高い機能を実現することができるセンサシステムを
提供することを目的としており、特に、簡単な伝送線路
に直列に接続された複数のセンサのそれぞれから確実に
情報を得ることができるセンサシステムを提供すること
を目的とする。

【００１０】

【課題を解決するための手段】上記課題を解決するため
に、本発明に係るセンサシステムは、設置部近傍の環境
変化を検知する複数のセンサユニットを有するセンサ手
段と、前記複数のセンサユニットに対して個別の情報要
求信号を出力し、前記複数のセンサユニットから個別の
情報応答信号を入力して、前記情報応答信号に基づき当
該センサユニットの環境変化を分析する中央監視装置
と、前記中央監視装置と複数の前記センサユニットを直
列に接続し、前記情報要求信号と前記情報応答信号を伝
送するとともに前記複数のセンサユニットへ電源を供給
する２線配線式の伝送線路とを具備し、前記中央監視装
置が伝送線路に２値の電流値を有するパルス波形を情報
要求信号として出力し、前記情報要求信号を入力した前
記センサユニットがセンサの検出した情報に基づき２値
の電流値の一方を制御して他方の電流値を所定期間継続
させるよう構成されている。上記のように構成された本
発明に係るセンサシステムは、２線配線式の伝送線路に
複数のセンサユニットが直列に接続されており、中央監
視装置からの情報要求に対してそれぞれのセンサが情報
応答信号を出力し、特定のセンサからの情報を確実に得
ることができる。

【００１１】

【発明の実施の形態】本発明に係るセンサシステムは、
住宅、工場、事務所、店舗、公共施設（公園、道路、鉄
道）等における環境変化（火災、煙、水分、光、人体感
知、開閉、破損等）の情報を各種センサにより検出し
て、速やかにその所有者や管理者に検出した情報を伝達
する装置である。

【００１２】以下、本発明に係るセンサシステムの一実
施の形態について添付の図面を参照して説明する。図１
は本発明のセンサシステムの一実施の形態の構成を示す
ブロック図である。図１に示すように、本発明のセンサ
システムは、中央監視装置１とセンサ手段１０を有して
いる。センサ手段１０は環境変化に関する各種情報を検
出する複数のセンサユニット１０−１、１０−２、１０
−３、・・・、１０−ｎがループ状の伝送線路２０に直
列に接続されて構成されている。この伝送線路２０には
各センサユニット１０−１、１０−２、１０−３、・・
・、１０−ｎにより検知された各種情報を管理する中央
監視装置１が接続されている。以下の実施の形態におい
て、中央監視装置１の正（プラス）極の接続端子に接続
されたセンサユニットから順に第１のｉセンサ１０−
１、第２のｉセンサ１０−２、第３のｉセンサ１０−
３、・・・、第ｎのｉセンサ１０−ｎと称す。図２は図
１のセンサシステムにおける中央監視装置１と第１のｉ
センサ１０−１の構成を示すブロック図である。

【００１３】［中央監視装置の構成］中央監視装置１
は、その中央監視装置１とセンサユニットの電源となる
電流信号を形成する電源部２と、複数のセンサユニット
が直列に接続された伝送線路２０へ一定電流を供給する
定電流電源回路４と、伝送線路２０に流れる電流を制限
する電流制限部６、伝送線路２０に流れる電流を検出す
る電流検出部５、及び検出された電流値に基づき演算処
理するマイクロコンピュータである演算部３を具備して
いる。図２に示すように、演算部３には各種情報を格納
するデータ格納部７、指令情報を形成するコマンド出力
部８、及びセンサユニットにおいて検出された情報等を
表示するデータ表示部９が接続されている。

【００１４】電流制限部６は演算部３からの指示に従
い、伝送線路２０上に流れる電流を制限する電流制限ス
イッチである。一方、電流検出部５は、伝送線路２０を
流れる電流の値を検出し、検出された電流値の制限状態
を検出して、その情報を演算部３に通知する。マイクロ
コンピュータで構成される演算部３は、電流検出部５か
らの伝送線路２０の電流値の制限状態を示す情報によ
り、特定のセンサユニットからの検出情報を検知する。
本実施の形態において、演算部３において得られた特定
のセンサユニットからの検出情報は、本センサシステム
以外の装置へ伝送することができる。また、本実施の形
態のセンサシステムは、演算部３に接続されたデータ表
示部９において検出された検出情報などを視覚化及び聴
覚化して表示するよう構成されている。

【００１５】［ｉセンサの構成］中央監視装置１に接続
される各センサユニットは、実質的に同一の構成を有し
ている。以下の説明においては、センサユニットとして
第１のｉセンサ１０−１を用いて説明する。図２に示す
ように、第１のｉセンサ１０−１は、伝送線路２０と接
続するための線路インターフェース１１、センサ演算部
１２、及び外部の環境変化に反応して検出信号をセンサ
演算部１２に送出するセンサ１３を有している。線路イ
ンターフェース１１は、入力インターフェース１４ａと
出力インターフェース１４ｂを有している。入力インタ
ーフェース１４ａにはセンサ電源回路１５と電流制限回
路１６とセンサ電流検出回路１７が接続されている。

【００１６】センサ電源回路１５は伝送線路２０上を流
れる電流信号から、第１のｉセンサ１０−１の電源とな
る電流信号と中央監視装置１からの情報要求信号である
電流信号とを分離して取り込む。センサ１３が検出した
環境変化の情報は、情報応答信号として出力インターフ
ェース１４ｂを介して伝送線路２０へ出力される。電流
制限回路１６は中央監視装置１からの情報要求信号に従
い、伝送線路２０上の電流を制限するものであり、この
ように電流を制限することにより、中央監視装置１への
検出情報を形成する。センサ電流検出回路１７は伝送線
路２０に流れる電流値を検出して、その情報をセンサ演
算部１２へ通知する。本実施の形態におけるセンサ１３
は、その監視対象により、マグネットスイッチ、超音波
反射センサ、温度上昇感知スイッチ、人体赤外線セン
サ、及び振動検知器等の各種高機能を有するセンサが用
いられる。

【００１７】［センサシステムの動作］次に、上記のよ
うに構成された本実施の形態のセンサシステムにおける
動作について具体的な中央監視装置１とｉセンサを一例
として取り上げ、図面を参照して説明する。図３は、動
作を説明するために示したセンサシステムの一接続例で
あり、中央監視装置１と３つのｉセンサ１０−１、１０
−２、１０−３を接続したセンサシステムを示すブロッ
ク図である。図４は図３の中央監視装置１の具体的な回
路図であり、図５は図３のｉセンサ１０−１の具体的な
回路図である。図５に示したｉセンサ１０−１の回路図
において、センサ１３として人体赤外線センサを接続し
た例である。図３に示した３つのｉセンサ１０−１、１
０−２、１０−３において、第１のｉセンサ１０−１と
第３のｉセンサ１０−３は人体赤外線センサが未検出状
態であり、第２のｉセンサ１０−２が検出中の状態であ
る。図３において、人体赤外線センサの検出中の状態を
スイッチＯＮで、未検出状態をスイッチＯＦＦで模式的
に表す。

【００１８】［中央監視装置の動作］３つのｉセンサ１
０−１、１０−２、１０−３が上記のような動作状態に
おいて、中央監視装置１における具体的な動作を説明す
る。図４に示した中央監視装置１において、伝送線路
（＋）に２０ｍＡの一定電流を供給するための定電流電
源回路４は、トランジスタＱ３、ツェナーダイオードＺ
Ｄ、抵抗Ｒ３、及び抵抗Ｒ４により構成されている。こ
の定電流電源回路４は電源電圧６０Ｖの範囲で維持可能
な負荷抵抗において、常に一定の電流を供給できるよう
構成されている。このような電源電圧の条件を満たすた
め、図４に示した具体的な定電流電源回路４では伝送線
路（＋）と伝送線路（−）間に接続可能なｉセンサの数
量が１個〜１６個である。

【００１９】一方、伝送線路（−）にはトランジスタス
イッチＱ２と４.５ｍＡのＣＲＤ（定電流ダイオード）
が並列に接続された電流制限部６及び抵抗Ｒ１とトラン
ジスタＱ１等から構成される電流検出部５が接続されて
いる。上記の定電流ダイオードＣＲＤは、指定された値
の一定電流を流す機能を有するダイオードである。本実
施の形態における電流検出部５では４.５ｍＡの電流を
流す定電流ダイオード素子を用いた。

【００２０】上記のように構成された中央監視装置１に
おいて、初期状態では送信データが論理１に設定されて
おり、トランジスタスイッチＱ２はＯＮ状態になる。ト
ランジスタスイッチＱ２がＯＮ状態の場合、並列接続さ
れた定電流ダイオードＣＲＤの電流如何に関わらず、全
ての電流はトランジスタスイッチＱ２を流れることにな
り、伝送線路（−）からアースに向かう電流は制限され
ることがなく流れる。通常状態においては、この電流は
伝送線路（＋）から流れた電流２０ｍＡと実質的に等し
くなる。抵抗Ｒ１に電流２０ｍＡが流れた場合には、５
１Ω×０.０２Ａ＝１.０２Ｖの電圧降下が生じるが、抵
抗Ｒ１の両端電圧は並列接続されたトランジスタＱ１の
Ｖｂｅの電圧約０．７Ｖに制限される。このとき、電流
２０ｍＡは抵抗Ｒ１とトランジスタＱ１のベース、エミ
ッタに分かれて流れる。本実施の形態の電流検出部５に
おいては、約１４ｍＡが抵抗Ｒ１を、残り約６ｍＡがト
ランジスタＱ１のベース、エミッタ間に流れるよう構成
されている。

【００２１】このようにトランジスタＱ１のベース、エ
ミッタ間にベース電流が流れることにより、トランジス
タＱ１はＯＮ状態となる。トランジスタＱ１のＯＮ状態
により、トランジスタＱ１のコレクタ電位は０Ｖ近くま
で減少する。トランジスタＱ１のコレクタには演算部３
であるコントロール用マイクロコンピュータの受信デー
タ端子が接続されている。上記のように、伝送線路
（−）に２０ｍＡの電流が流れているとき、コレクタ電
位が０Ｖに近くなるため、演算部３の受信データ端子に
は０Ｖが入力される。従って、演算部３において伝送線
路（−）の電流が２０ｍＡになっていることを受信デー
タ端子の０Ｖにより検知することができる。

【００２２】本発明のセンサシステムにおける情報伝送
は、伝送線路２０を流れる電流の値を論理値に置き換え
て使用する。本実施の形態においては、伝送線路２０に
２０ｍＡの電流が流れる場合を論理１と定義し、このと
きの電流信号を論理信号Ｓ１とする。一方、伝送線路２
０における電流を制限して、例えば、伝送線路２０に
４.５ｍＡの電流が流れる電流制限状態の場合を論理０
と定義し、このときの電流信号を論理信号Ｓ０とする。
電流制限状態（４.５ｍＡ）においては、伝送線路
（−）から抵抗Ｒ１（５１Ω）に流れる電流により、抵
抗Ｒ１の両端電圧は約０.２３Ｖとなる。従って、抵抗
Ｒ１の両端電圧はトランジスタＱ１のＶｂｅの電圧（約
０．７Ｖ）に達することがない。この結果、トランジス
タＱ１のベース、エミッタ間には電流が流れず、コレク
タ電圧は抵抗Ｒ２（２２ｋΩ）の働きにより５Ｖにな
る。このコレクタ電圧は、演算部３の受信データ端子に
入力される。このように中央監視装置１の演算部３に
は、伝送線路（−）の電流が制限されているとき、受信
データ端子に５Ｖの電圧が入力される。従って、演算部
３は伝送線路（−）の電流制限状態を検知することがで
きる。

【００２３】上記のように構成された本実施の形態にお
いて、演算部３であるコントロール用マイクロコンピュ
ータの受信データ端子に線路電流状態、即ち伝送線路２
０の電流が２０ｍＡか４.５ｍＡの大小いずれかの状
態、を示す信号が入力される。伝送線路２０の電流の大
小の判断基準は、抵抗Ｒ１の値で決定され、本実施の形
態の場合には、抵抗Ｒ１が５１Ωであるため約１３.７
ｍＡが大小判定の分岐点となる。本実施の形態におい
て、各ｉセンサからの情報収集は中央監視装置１が伝送
線路２０の電流を制限することにより開始される。すな
わち、中央監視装置１は論理信号Ｓ０を送信することに
より各ｉセンサからの情報収集が開始される。

【００２４】演算部３の送信データを論理０とすること
により、トランジスタＱ２はＯＦＦ状態となる。トラン
ジスタＱ２がＯＦＦ状態になると伝送線路（−）の電流
は、トランジスタＱ２と並列接続された定電流ダイオー
ドＣＲＤのみを通過することになる。ところが、定電流
ダイオードＣＲＤを通過可能な電流は、素子固有値であ
る４.５ｍＡである。このため、伝送線路（−）からア
ースに流れる電流は４.５ｍＡである。この結果、伝送
線路（＋）に接続された全てのｉセンサを通過する電
流、即ち中央監視装置１の定電流電源回路４を含めた全
ての伝送線路２０に流れる電流は、定電流ダイオードＣ
ＲＤの素子固有値である４.５ｍＡとなる。このよう
に、中央監視装置１の演算部３における送信データが論
理０になることにより、全てのｉセンサにその論理信号
Ｓ０が伝達される。

【００２５】［ｉセンサの動作］図３に示したように、
伝送線路（＋）から伝送線路（−）に至る経路の途中に
挿入された各ｉセンサは、伝送線路（＋）側に端子Ｌ
（＋）が、伝送線路（−）側に端子Ｌ（−）が接続され
ている。図５は第１のｉセンサ１０−１の具体的な回路
図である。図５において、端子Ｌ（＋）から端子Ｌ
（−）に向かう電流は、発光ダイオードＬＥＤとダイオ
ードＤ１と抵抗Ｒ５の直列体を通過する。ここで、発光
ダイオードＬＥＤとダイオードＤ１において約２.４Ｖ
の電圧が降下する。この直列体を通過する電流が約０.
６ｍＡを越えたとき、トランジスタＱ４のベース、エミ
ッタ間に電流が流れ始め、トランジスタＱ４を導通状態
とする。トランジスタＱ４のコレクタ電流が先の回路を
バイパスさせるため、発光ダイオードＬＥＤとダイオー
ドＤ１による電圧降下２.４ＶとトランジスタＱ４のＶ
ｂｅの０.７Ｖを合計した３.１Ｖを越える電圧は、トラ
ンジスタＱ４のコレクタ電流によって制限される。この
結果として、端子Ｌ＋から抵抗Ｒ５に至る回路におい
て、３.１Ｖの安定した電圧が得られる。

【００２６】上記のように得られた電圧３.１Ｖは、電
源として、センサ演算部１２であるコントロール用マイ
クロコンピュータＭＣＵのＶＤＤ、人体赤外線センサ１
３のＶＤＤ、及びその他の回路素子に供給される。従っ
て、各ｉセンサ内の論理信号の基準点はこの電圧、３.
１Ｖ（ＶＳＳ）になる。本実施の形態のおいて、センサ
演算部１２のコントロール用マイクロコンピュータＭＣ
Ｕの消費電流が０.６ｍＡ、人体赤外線センサ１３の消
費電流が０.３ｍＡ、トランジスタＱ５とＱ６の回路電
流が０.６ｍＡであるため、その合計、１.５ｍＡが最小
消費電流である。従って、電源電圧の３.１Ｖの安定電
圧を得るるのに必要な約０.６ｍＡを加えた２.１ｍＡが
最小必要動作電流となる。

【００２７】一方、本実施の形態において、伝送線路２
０の制限していないときの定常電流は２０ｍＡであり、
情報送出のために制限したときの電流値は４.５ｍＡで
ある。この電流値４.５ｍＡは、前記最小必要動作電流
値２.１ｍＡより大きいため、あらゆる状態において、
本実施の形態における各ｉセンサは伝送線路２０から確
実に電源となる動作電流を得ることができる。伝送線路
２０を流れる電流が定常値の２０ｍＡの場合と、制限し
たときの４.５ｍＡの場合におけるトランジスタＱ４の
コレクタ電流を計算すると、２０ｍＡの場合が１７.９
ｍＡであり、４.５ｍＡの場合が２.４ｍＡである。回路
に必要な２.１ｍＡを除いた分の殆どはトランジスタＱ
４のコレクタ電流である。

【００２８】図５に示すように、トランジスタＱ４のコ
レクタ回路にはトランジスタＱ５と抵抗Ｒ６が接続され
いる。抵抗Ｒ６によりトランジスタＱ４のコレクタ電流
に応じて電圧降下が発生する。伝送線路２０を流れる電
流が制限されてコレクタ電流が２.４ｍＡの場合には、
抵抗Ｒ６＝５１Ωにより約０.１２Ｖの電圧降下とな
る。この電圧約０.１２Ｖは、トランジスタＱ５のＶｂ
ｅの０.７Ｖに比べ十分に低いため、トランジスタＱ５
のベース、エミッタ間には電流が流れず、トランジスタ
Ｑ５はＯＦＦ状態となる。この結果、トランジスタＱ５
のコレクタは抵抗Ｒ７により０Ｖとなる。これにより、
トランジスタＱ５のコレクタに接続したセンサ演算部１
２であるコントロール用マイクロコンピュータＭＣＵの
ＧＰ２端子には０Ｖが入力される。従って、伝送線路２
０の電流が制限されているとき、ＧＰ２端子には０Ｖが
入力され、ＧＰ２が論理０となる。

【００２９】一方、伝送線路を流れる電流が定常値の２
０ｍＡの場合、トランジスタＱ４のコレクタ電流１７.
９ｍＡが抵抗Ｒ６に流れ、約０.９１Ｖの電圧降下が発
生する。この電圧（約０.９１Ｖ）は、トランジスタＱ
５のＶｂｅの０.７Ｖを越えるため、トランジスタＱ５
のベース、エミッタ間に電流が流れる。これにより、ト
ランジスタＱ５はＯＮ状態となり、コントロール用マイ
クロコンピュータＭＣＵのＧＰ２端子に電圧３.１Ｖが
入力される。従って、伝送線路２０の電流が定常状態の
とき、ＧＰ２端子には３.１Ｖが入力され、ＧＰ２が論
理１となる。

【００３０】センサ演算部１２であるコントロール用マ
イクロコンピュータＭＣＵが情報を送信する場合には、
ＧＰ４端子を論理１である３.１Ｖとすることにより、
トランジスタＱ６をＯＦＦ状態にする。トランジスタＱ
６がＯＦＦ状態になると、コレクタに接続された抵抗Ｒ
９の電圧は０Ｖになり、トランジスタＱ７はＯＦＦ状態
となる。トランジスタＱ７は、伝送線路に２０ｍＡが流
れている定常状態においては、ＯＮ状態であり、定電流
ダイオードＣＲＤを短絡させている。トランジスタＱ７
がＯＦＦ状態になることにより、第１のｉセンサ１０−
１を流れる全ての電流は定電流ダイオードＣＲＤを通過
する。しかし、定電流ダイオードＣＲＤを通過可能な電
流は、素子固有値の４.５ｍＡであるため、当該ｉセン
サを通過する電流は４.５ｍＡになる。この結果、伝送
線路２０を流れる電流は４.５ｍＡに制限される。

【００３１】以上のように、第１のｉセンサ１０−１に
より伝送線路２０に流れる電流値を制限することによ
り、第１のｉセンサ１０−１からの送信情報が他のｉセ
ンサや中央監視装置１に伝達される。第１のｉセンサ１
０−１が中央監視装置１からの情報要求に対して応答す
る場合、コントロール用マイクロコンピュータＭＣＵに
予めプログラムされた手順に従って論理値が決定され
る。この論理値決定には、コントロール用マイクロコン
ピュータＭＣＵのＧＰ５端子に入力される人体赤外線セ
ンサ１３のＯＵＴ端子の電圧０Ｖまたは３.１Ｖにより
判断される。

【００３２】［論理符号の構成例］中央監視装置１がｉ
センサの応答を得るために行う送受信動作において、複
数のｉセンサに対する情報要求の送信動作及び複数のｉ
センサからの応答動作は以下のように行われる。なお、
本実施の形態において、論理０又は論理１は伝送線路
（＋）から伝送線路（−）へ流れる電流値で決定され、
論理１は伝送線路に２０ｍＡが流れている場合であり、
論理０は伝送線路に４.５ｍＡが流れている場合に対応
する。また、各ｉセンサに対する指定番号（ＩＤ番号）
は第１のｉセンサ１０−１が１、第２のｉセンサ１０−
２が２、第３のｉセンサ１０−３が３に予め指定されて
いる。

【００３３】本実施の形態のセンサシステムにおける中
央監視装置１は、その初期において、静止状態である。
静止状態とは中央監視装置１が一連の情報要求動作を実
行していない状態を言い、伝送線路２０は論理１の状態
である。各ｉセンサは、一定時間の静止状態を検出した
とき、それぞれｉセンサにおけるパルスカウンタは０に
初期化される。次に、中央監視装置１から伝送線路２０
を介して各ｉセンサに対する情報要求信号であるパルス
信号が送信される。図６は伝送線路２０に流れるパルス
信号の具体的な電流波形を示す波形図である。中央監視
装置１から第１パルスが送信される。中央監視装置１は
第１のｉセンサ１０−１の応答を得るために時間２ｍＳ
の持続時間を有する論理信号Ｓ０を送信する。

【００３４】中央監視装置１から送信された第１パルス
の論理信号Ｓ０は、伝送線路２０に縦列接続された全て
のｉセンサ１０−１、１０−２、１０−３に入力され
る。全てのｉセンサ１０−１、１０−２、１０−３は、
第１パルスの論理信号Ｓ０を検出した時点でそれぞれの
パルスカウンタを１にカウントアップする。各ｉセンサ
において、パルスカウンタのカウント値はそれぞれのｉ
センサに予め指定されたＩＤ番号（１、２又は３）と比
較される。第１パルスが各ｉセンサに入力された時点で
パルスカウンタの数値が１になるので、第１のｉセンサ
１０−１のＩＤ番号１と一致し、第１のｉセンサ１０−
１が自己を指定されたことを認識する。

【００３５】指定された第１のｉセンサ１０−１は、人
体赤外線センサ１３の動作状態に応じて次のように動作
する。（１）もし、人体赤外線センサ１３が無反応の場合、
第１のｉセンサ１０−１は論理１により応答する。第１
のｉセンサ１０−１が論理１で応答するとき、第１のｉ
センサ１０−１は実質的に如何なる動作も行わない。（２）もし、人体赤外線センサ１３が反応中の場合、
第１のｉセンサ１０−１は論理０により応答する。第１
のｉセンサ１０−１が論理０で応答するとき、第１のｉ
センサ１０−１は、前述のように伝送線路２０の電流を
４.５ｍＡに制限する動作を行う。第１のｉセンサ１０−１からの応答は、第１パルスの受
信開始時点から４ｍＳの期間行われる。図６のパルス波
形図に示すように、第１のｉセンサ１０−１の人体赤外
線センサ１３は無反応状態であるため、論理１で４ｍＳ
の間応答する。このようにｉセンサが論理１で応答した
とき、論理信号Ｓ０は２ｍＳであり、ｉセンサが論理０
で応答したとき論理信号Ｓ０は４ｍＳである。従って、
中央監視装置１は、パルス送信から３ｍＳ経過後に電流
検出を行うことにより、該当するｉセンサの応答状況を
確認できる。

【００３６】中央監視装置１は第１パルスを送信した時
点から３ｍＳ経過した時点の伝送線路２０の電流検出結
果に基づき、第１のｉセンサ１０−１の応答状態を検知
することができる。図６に示した具体的な波形図におい
て、第１のｉセンサ１０−１からの応答が伝送線路２０
に２０ｍＡの電流を４ｍＳの期間継続して流しているた
め、中央監視装置１は第１のｉセンサ１０−１が論理１
を出力したことを検知することができる。前述のよう
に、第１のｉセンサ１０−１が論理１を出力すると、伝
送線路２０は第１パルスを送出した時点から６ｍＳが経
過するまで、論理１の状態に保たれる。

【００３７】次に、中央監視装置１から第２パルスが送
信される。まず始めに、中央監視装置１は、時間２ｍＳ
の持続時間を有する第２パルスの論理信号Ｓ０を送信す
る。中央監視装置１から送信された第２パルスの論理信
号Ｓ０は、伝送線路２０に縦列接続された全てのｉセン
サ１０−１、１０−２、１０−３に入力される。全ての
ｉセンサ１０−１、１０−２、１０−３において、第２
パルスの論理信号Ｓ０を検出した時点でそれぞれのパル
スカウンタは２にカウントアップされる。このため、第
２のｉセンサ１０−２のＩＤ番号２とカウント値が一致
し、第２のｉセンサ１０−２は自己が指定されたことを
認識する。図６に示すように、第２のｉセンサ１０−２
における人体赤外線センサ１３は反応中であるため、第
２のｉセンサ１０−２は論理０により応答する。このた
め、伝送線路２０に流れるパルス波形は第２パルスの論
理信号Ｓ０が４ｍＳの間継続される。

【００３８】中央監視装置１が第２パルスを受信したと
き、中央監視装置１は第２パルスの送信から３ｍＳ後
（すなわち、第１パルスの送信から９ｍＳ経過後）にそ
のパルスの電流値を測定する。第２パルスの送信から３
ｍＳ経過後に電流検出を行うことにより、第２のｉセン
サ１０−２の応答状況を確認する。図６に示した具体的
なパルス波形においては、第２のｉセンサ１０−２から
の応答が伝送線路２０に４.５ｍＡの電流を４ｍＳの期
間継続して流しているため、中央監視装置１は第２のｉ
センサ１０−２が論理０を出力したことを検知すること
ができる。

【００３９】次に、中央監視装置１は、前述の第１パル
スと第２パルスと同様に、第３パルスを送信する。まず
始めに、中央監視装置１は時間２ｍＳの持続時間を有す
る第３パルスの論理信号Ｓ０を送信し、伝送線路２０に
縦列接続された全てのｉセンサ１０−１、１０−２、１
０−３は第３パルスの論理信号Ｓ０を検出した時点でそ
れぞれのパルスカウンタを３にカウントアップする。そ
こで、第３のｉセンサ１０−３は中央監視装置１に対し
て人体赤外線センサの動作状況を連絡する。図６に示し
たパルス波形の場合、第３のｉセンサ１０−３の人体赤
外線センサは無反応なので、前述の第１のｉセンサ１０
−１と同様に、論理１により応答している。このため、
第３パルスにおける論理信号Ｓ０は２ｍＳの長さであ
り、論理信号Ｓ１は４ｍＳの長さを有する。

【００４０】上記のように形成された第３パルスを中央
監視装置１が受信すると、第３パルスを送信したときか
ら３ｍＳ経過した時点における電流を検出する。即ち、
中央監視装置１は、図６における経過時間１５ｍＳのと
き、伝送線路２０に流れる電流値を検出し、第３のｉセ
ンサ１０−３の応答状態を認識する。本実施の形態にお
いては、ｉセンサを３個直列に接続した例で説明した
が、本発明はこの数量に限定されるものではなく、多数
個のｉセンサを接続することが可能であり、その数量は
本装置の仕様を満足する限り追加可能である。例えば、
１６個のｉセンサが接続されている場合には、前述の第
３パルスに続き第４パルス以降についても順次送信して
前述と同様の動作を繰り返して行い、１６個のパルスを
送信する。

【００４１】本実施の形態のセンサシステムにおいて、
中央監視装置１は複数のパルスの送信と受信からなる一
連の情報要求と情報応答の動作が終了した時点におい
て、論理１状態（論理信号Ｓ１）で１８ｍＳ以上静止す
る。このように所定期間の静止により、全てのｉセンサ
のパルスカウンタは０にリセットされる。なお、上記の
実施の形態において、ｉセンサに用いた人体検知センサ
は論理０と論理１の２値情報であったが、本発明のセン
サシステムにおいては複数の論理値をもつセンサユニッ
トであっても対応することができる。その場合、パルス
波形における論理信号の継続時間を変更したり、伝送線
路の線路電流値を複数段階に設定できるように構成する
ことにより対応できる。

【００４２】上記実施の形態においては、ｉセンサに用
いたセンサユニットが人体検知の赤外線センサであった
が、本発明はこのセンサに限定されるものではなく、各
種の高機能なセンサ、例えば、個人住宅、集合住宅、工
場、事務所、店舗、公園、道路、鉄道等における環境変
化（火災の発生、煙の検知、水分の検知、光の検出、人
体感知、扉の開閉、破損の発生等）を認識できる各種セ
ンサで検出し、速やかにその情報を伝達するシステムに
おいて用いることができる。従って、本発明のセンサシ
ステムは、住宅、工場、事務所、店舗等における警備シ
ステムとして、工場、事務所、店舗等における社員や来
客の入退監視システムとして、また銀行のＡＴＭコーナ
ー、スーパーやコンビニエンスストアのレジ客の行列監
視と分析システムとして、さらに独身高齢者宅向け安否
確認システムとして利用性の高いシステムである。その
上、本発明によれば、上記各システムにおける情報をイ
ンターネットを経由して中央の管理システムにおいて集
中管理することができ、高付加価値を生むシステムとし
て構築することができる。また、本発明のセンサシステ
ムは、２線配線式であるため、従来の機械的接点のセン
サを用いたシステムをその配線を流用して新たなセンサ
システムを構築することができ、優れた汎用性を有す
る。なお、前述の実施の形態におけるセンサシステムに
おいては、具体的な数値を用いて説明したが、本発明は
これらの数値に限定されるものではなく、本発明の技術
的思想を実現するもので有れば、如何なる数値の部品を
用いてもよい。

【００４３】

【発明の効果】以上、実施の形態について詳細に説明し
たところから明らかなように、本発明に係るセンサシス
テムは次の効果を奏する。本発明によれば、２線配線式
を用いて高機能のセンサを集中管理することができるた
め、高い信頼性、低い製造コスト、及び高い機能を実現
するセンサシステムを得ることができる。特に、本発明
のセンサシステムは、複数のセンサが直列に接続された
簡単な伝送線路を用いても、特定のセンサからの情報を
確実に得ることができる。本発明のセンサシステムは、
複数のセンサを直列に接続する構成であるため、既存の
配線を流用することが可能となり、配線工事の簡略化と
低コスト化を図ることができるとともに、従来のセンサ
システムより数段優れた信頼性を得ることができる。

【００４４】本発明のセンサシステムは、直列配線（２
線配線式）のみで各センサの電源供給を行うことができ
るとともに、それぞれのセンサへの情報要求と、各セン
サからの情報応答を伝送することができるため、保守管
理の容易なシステムを得ることができる。さらに、本発
明のセンサシステムは、直列配線及び電源供給線と情報
伝送線の共有を図ると同時に、複数個設置されている各
種センサの中から作動したセンサを瞬時に特定でき、優
れた応答性を有する。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明に係る一実施の形態であるセンサシステ
ムの構成を示すブロック図である。

【図２】図１のセンサシステムにおける中央監視装置１
と第１のｉセンサの構成を示すブロック図である。

【図３】本発明に係るセンサシステムの動作を説明する
ための中央監視装置１と複数のｉセンサの接続状態を示
す説明図である。

【図４】本発明に係るセンサシステムの一実施の形態に
おける中央監視装置の具体的な回路構成を示す回路図で
ある。

【図５】本発明に係るセンサシステムの一実施の形態に
おけるｉセンサの具体的な回路構成を示す回路図であ
る。

【図６】本発明に係るセンサシステムの一実施の形態に
おける伝送線路の線路電流の波形図である。

【図７】従来のセンサシステムの構成を示すブロック図
である。

【図８】従来のセンサシステムの一例である異常警報装
置の構成を示すブロック図である。

【符号の説明】

１中央監視装置２電源部３演算部４定電流電源回路５電流検出回路６駆動部７データ格納回路８データ司令部９データ表示部１０ｉセンサ１１線路インターフェース１２センサ演算部１３センサ１５電源分離部

Claims

(57)【特許請求の範囲】

【請求項１】設置部近傍の環境変化を検知する複数の
センサユニットを有するセンサ手段、前記複数のセンサユニットに対して個別の情報要求信号
を出力し、前記複数のセンサユニットから個別の情報応
答信号を入力して、前記情報応答信号に基づき当該セン
サユニットの環境変化を分析する中央監視装置、及び前
記中央監視装置と複数の前記センサユニットを直列に接
続し、前記情報要求信号と前記情報応答信号を伝送する
とともに前記複数のセンサユニットへ電源を供給する２
線配線式の伝送線路を具備し、前記中央監視装置が伝送線路に２値の電流値を有するパ
ルス波形を情報要求信号として出力し、前記情報要求信
号を入力した前記センサユニットがセンサの検出した情
報に基づき２値の電流値の一方を制御して他方の電流値
を所定期間継続させるよう構成したセンサシステム。
【請求項２】前記中央監視装置が出力する情報要求信
号がパルス信号であり、前記センサ手段における各セン
サユニットが前記パルス信号のパルスをカウントし、そ
のカウント値が特定のセンサユニットの認識番号と一致
したとき、当該センサユニットが該当するパルス波形を
制御して情報応答信号として出力する請求項１記載のセ
ンサシステム。
【請求項３】前記センサユニットが、電源と情報要求
信号を分離するセンサ電源回路と、前記伝送線路の電流
を制限する電流制限回路と、前記伝送線路の電流を検出
するセンサ電流検出回路と、取り付け位置における環境
変化を検出し電気信号に変換するセンサと、前記情報要
求信号を確認して前記センサの検出した環境変化を示す
電気信号に基づき情報応答信号を形成するセンサ演算回
路とを有する請求項１又は２記載のセンサシステム。
【請求項４】前記中央監視装置が特定のパルス発生か
ら所定期間経過時点の伝送線路の電流値に基づき、指定
されたセンサユニットにおけるセンサの検出した情報を
検知するよう構成した請求項１、２又は３記載のセンサ
システム。
【請求項５】前記センサユニットのセンサ演算部がマ
イクロコンピュータＭＣＵで構成された請求項１、２又
は３記載のセンサシステム。