JP3504017B2 - 検知装置 - Google Patents

検知装置

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JP3504017B2
JP3504017B2 JP09555395A JP9555395A JP3504017B2 JP 3504017 B2 JP3504017 B2 JP 3504017B2 JP 09555395 A JP09555395 A JP 09555395A JP 9555395 A JP9555395 A JP 9555395A JP 3504017 B2 JP3504017 B2 JP 3504017B2
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Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は、侵入者又は火災等を検
出する検知装置に関するものである。
【0002】
【従来の技術】警報システム等において、侵入者又は火
災等の被検出体を検出するために検知装置が使用され
る。この検知装置は焦電素子などの検出素子を使用し、
この検出素子は、被検出体から放射される赤外線を検知
すると電気信号を出力する。この検知装置に、検出素子
が正常に動作できる状態にあることをチェックする自己
診断機能を設けることがある。従来の自己診断機能とし
ては、特開平4−60426号公報、又は特開昭62−
18498号公報に記載されているものがある。
【0003】これらは、検知装置に発光素子を別途設
け、自己診断時に発光素子を発光させる。前記検出素子
がその光を受光して電気信号を出力すれば、その検出素
子は正常な動作を行える状態にあると判断する。一方、
発光素子が発光しても検出素子から電気信号が出力され
ないときは、検出素子に異常があると判定する。
【0004】
【発明が解決しようとする課題】上記従来の自己診断機
能を具備した検知装置では、被検出体を検出するための
検出素子とその処理系に加えて、自己診断用の発光素子
とそれに関連する処理系を設ける必要があるため、コス
トが上昇し、消費電力が大になるという問題がある。
【0005】本発明は、自己診断機能を具備した検知装
置において、検出素子が正常な動作を行う状態にあるか
否かを簡単な構成で自己診断できるようにすることを目
的とする。
【0006】
【課題を解決するための手段】本発明は、上記目的を達
成するため、被検出体が放射する赤外線を検出する検出
素子と、検出素子の出力信号を増幅する増幅部と、増幅
部の出力信号に基づいて検出素子が被検出体を検知した
か否かを判定する第1の判定部と、増幅部の出力信号に
基づいて検出素子の状態を判断する第2の判定部とによ
り検知装置を構成する。
【0007】本発明は、上記構成に加えて、増幅部のゲ
インをコントロールするゲインコントロール部を設ける
ことができる。また、ゲインコントロール部は、検出素
子が被検出体を検出していないことを条件に増幅部のゲ
インを上げるようにすることができる。
【0008】
【作用】検出素子は、人体又は炎等の被検出体が放射す
る赤外線等を検知すると電気信号を出力する。また、検
出素子は、赤外線等を検知しないときにおいては、セン
サノイズの微弱な電気信号を出力する。増幅部はこれら
の電気信号を増幅する。第1の判定部は、検知装置の通
常の動作モードであるセンシングモード時に、検出素子
の出力信号値が第1の所定値を超えた場合、被検出体が
検出されたと判定する。第2の判定部は、検知装置の自
己診断モード時に、検出素子が出力するノイズ信号が第
2の所定値を超えた場合、検出素子が正常に動作できる
状態にあると判定し、第2の所定値以下である場合、検
出素子又はその処理系等に異常が発生したと判定する。
【0009】検出素子の出力信号を増幅する増幅部につ
いては、1つの増幅部を異常検知用とノイズ検知用とに
共用することができる。しかしながら、検出素子が被検
出体を検知したときの信号とセンサノイズの信号とで
は、信号レベルが格段に異なる。このように格段に異な
った入力信号レベルを、同一のマイコンで処理しようと
すると、不都合が生じることがある。
【0010】例えば、処理系を小さいノイズレベルに合
致させた場合、大きな入力信号レベルの被検出体検知の
信号が入力されるとハレーションを生じたりする。ま
た、処理系を大きなレベルに合致させた場合は、小さな
ノイズレベルが検出できなくなることもある。これに対
処するため、被検出体検知用とノイズ検知用にゲインの
異なる2つの増幅部を使用する。
【0011】また、ゲインコントロール部を設けること
により、1つの増幅部で高レベル及び低レベルの信号を
良好に処理することもできる。このときは、被検出体を
検知するセンシングモード時は増幅部のゲインを通常の
値とし、ノイズを検知する自己診断モード時には増幅部
のゲインを高い値のものとする。また、ゲインコントロ
ール部が、センサノイズ以外の電気信号が現在出力され
ていないことを確認してからアンプのゲインを変更して
自己診断モードに移行することも可能である。このよう
にすれば、センサノイズ検知の確実性が向上する。
【0012】
【実施例】本発明の検知装置の実施例について、図を用
いて説明する。図1は、検知装置の回路を示す。図1に
おいて、1は焦電素子等の検出素子で、人体又は火災の
炎等の被検出体から放射される赤外線を検知すると電気
信号を出力する。また、赤外線を検知しないときでも、
微弱なセンサノイズの電気信号を出力する。
【0013】2はアンプで、検出素子1からの電気信号
を増幅する。このアンプは、ゲインを通常のゲインとそ
の10倍のゲインとの2段階に切り換えることができ
る。3はフィルターで、アンプ2で増幅された電気信号
の内、設定値以下のレベルの信号をノイズとしてカット
する。4はA/Dコンバータで、フィルター3を通過し
たアナログ信号を例えば8ビットのディジタル信号に変
換する。
【0014】5は通常のセンシングを行うための第1の
判定部で、A/Dコンバータ4の出力信号と第1の基準
値とを比較し、信号値が基準値を超えたとき、被検出体
を検知したと判定して検知信号を出力する。6は自己診
断を行うための第2の判定部で、A/Dコンバータ4の
出力信号と第2の基準値とを比較し、信号値が基準値を
超えたとき、検出素子は正常な動作を行える状態にある
と判定する。一方、信号値が基準値以下のときは、検出
素子又はその処理系等に断線等の異常が発生したと判定
して異常信号を出力する。
【0015】7はアンプゲイン制御部で、センシングモ
ード時と自己診断モード時とで、アンプ2のゲインを変
化させる。アンプゲイン制御部7は、タイマー8により
一定時間ごとにセンシングモードから自己診断モードに
切り換えるための信号を出力する。アンプゲイン制御部
7は、自己診断モードへの移行の際、A/Dコンバータ
4のディジタル信号値を参照して、センサノイズ以外の
信号が現在入力されていないことを確認した上で信号を
出力する。
【0016】アンプゲイン制御部7の信号が出力されな
いとき(センシングモード時)は、アンプ2は低ゲイン
とされ、フィルター3と第1の判定部5は動作状態にさ
れ、第2の判定部6は不動作状態とされる。また、アン
プゲイン制御部7の信号が出力される(自己診断モード
時)と、アンプ2のゲインは高ゲイン側に変化し、フィ
ルター3と第1の判定部5は不動作状態となり、第2の
判定部6は動作状態になる。フィルター3は不動作状態
では、入力信号をカットせずそのまま出力させる。
【0017】上記のA/Dコンバータ4、第1及び第2
の判定部5,6、アンプゲイン制御部7、タイマー8
は、マイコン9により実現されるが、アンプ2、フィル
ター3をマイコン9により実現することもできる。次
に、図1の回路の動作について、図2のタイムチャート
を参照しながら説明する。
【0018】図2の各波形は、(a)電源のオンオフ、
(b)タイマー8の出力、(c)アンプゲイン制御部7
の出力、(d)アンプ2のゲイン、(e)フィルター3
の動作状態、(f)第1の判定部5の動作状態、(g)
第2の判定部6の動作状態、(h)フィルター3の出
力、(i)第1の判定部5の出力である被検出体検知信
号、(j)第2の判定部6の出力である検出素子異常信
号を示す。
【0019】図2の時点t1 で電源がオンとなると、検
知装置は被検出体を検知するためのセンシングモードに
入る。タイマー8は時点t1 から一定時間T1 (例、5
〜10分)の計時をスタートするが、この時点ではアン
プゲイン制御部7の出力(c)はない。また、アンプ2
のゲインは通常の低いゲインとされ、フィルター3と第
1の判定部5は動作状態とされ、第2の判定部6は不動
作状態とされる。
【0020】センシングモードでは、検出素子1の出力
信号は、アンプ2により通常のゲインで増幅されてフィ
ルター3へ入力される。フィルター3では、ノイズ信号
等の設定値以下のレベルの信号がカットされる。フィル
ター3でカットされなかった信号がA/Dコンバータ4
でアナログ値からディジタル値に変換される。フィルタ
ー3で低レベルの信号がカットされることにより、A/
Dコンバータ4の負担が軽減される。
【0021】A/Dコンバータ4から出力されたディジ
タル値が第1の判定部5に入力される。第1の判定部5
では、ディジタル値と予め設定された第1の基準値(し
きい値)とを比較する。ディジタル値が基準値以下であ
れば、この信号はノイズであると判定し、その信号に対
する処理は行わない。
【0022】いま、センシングモード中の時点t2 で検
出素子1が被検出体から放射された赤外線を検知する
と、その電気信号はフィルター3を通過し、フィルター
出力は(h)のようになる。第1の判定部5において
は、入力されたディジタル値が基準値を超えれば、侵入
者又は火災の炎等の被検出体が検知されたと判定し、検
知信号(i)を出力する。
【0023】第1の判定部5が検知信号を出力すると、
この信号は受信盤を介してコントロールセンターへ通報
される。コントロールセンターでは、警備員を派遣して
必要な対処を行う。なお、第1の判定部5の判定に際し
ては、2度続けて基準値を超えたディジタル値が入力さ
れたときに、被検出体が検知されたと判定するようにし
ても良い。
【0024】電源投入から所定時間T1 経過後の時点t
3 でタイマー8はタイムアップしてパルス信号(b)を
出力すると、アンプゲイン制御部7は、A/Dコンバー
タ4からの信号のディジタル値を参照し、検出素子1か
らセンサノイズでない信号が現在出力されていないこと
(所定値以上の信号が出力されていないこと)を条件と
して、自己診断モードに移行するため、時点t3 〜t5
の間信号(c)を出力する。
【0025】アンプゲイン制御部7が信号を出力してい
る間(t3 〜t5 )、アンプ2は通常のゲインの10倍
のゲインに切り換えられ、フィルター3と第1の判定部
5は不動作状態とされ、第2の判定部6は動作状態とさ
れる。時点t3 〜t5 の間、検出素子1の出力信号は、
通常の10倍のゲインのアンプ2により増幅され、不動
作状態にあるフィルター3をそのまま通過する。検出素
子のノイズ信号は(h)のt3 〜t5 間に示すようにフ
ィルター3から出力される。この信号は、A/Dコンバ
ータ4に入力される。
【0026】A/Dコンバータ4においてアナログ値か
らディジタル値に変換された信号は、第2の判定部6に
入力される。第2の判定部6は、アンプゲイン制御部7
の出力信号が入力された後(時点t 3 )、アンプ2が安
定するまでの待ち時間(例、数100mS)経過した時
点t 4 から、アンプゲイン制御部7の出力信号がオフと
なる時点t5 まで自己診断判定を行う。
【0027】第2の判定部6は、ディジタル値と予め設
定された第2の基準値とを比較する。この比較の結果、
ディジタル値が基準値を超えていれば、検出素子1はノ
イズを発生していて、断線等のない正常な検知動作を行
える状態にあると判定される。したがって、検出素子異
常信号(j)は出力されない。アンプゲイン制御部7
は、所定時間経過後の時点t5 で出力信号を停止する。
これにより、検知装置はセンシングモードへ移行し、ア
ンプ2は通常のゲインに戻り、第2の判定部6は不動作
状態となり、フィルター3と第1の判定部5は動作状態
になる。以後は、タイマー8の動作により、一定時間T
1 ごとに自己診断モードに移行する。
【0028】いま、たとえば、時点t5 以降に、検出素
子1に異常が発生した又はその関連の配線が断線したと
いう状態になると、検出素子1からノイズ信号が出力さ
れなくなる。したがって、時点t6 〜t8 で示す次回の
自己診断モード時において、(h)の時点t6 〜t8
示すようにフィルター3から出力がされない。第2の判
定部6ではディジタル値が基準値以下であるので、検出
素子1又は関連する配線等に異常が発生していると判定
し、異常信号を出力する。
【0029】第2の判定部6が異常信号を出力すると、
この信号は受信盤を介してコントロールセンターへ通報
される。コントロールセンターでは、警備員を派遣し
て、検知装置を点検し、検出素子の交換等の必要な対処
を行う。以上説明した例によれば、自己診断モードに移
行してセンサノイズを検出するとき、アンプ2のゲイン
を上げるので、検出素子の異常検出時の解像度を向上さ
せることができる。これを具体的数値を用いて説明する
と次のようになる。
【0030】A/Dコンバータ4でアナログ値を8ビッ
トのディジタル値に変換すると、アナログ値の0〜5V
は、0〜255レベル(合わせて256レベル)のディ
ジタル値になる。ここで、被検出体が存在すると判断す
るためのしきい値をアナログ値で約2V(ディジタル値
で105レベル)とすると、ノイズ検知のためのしきい
値はアナログ値で50mVであるため、ディジタル値で
は2レベル程度となる。そのため、ノイズ検知時の解像
度は低くなる。
【0031】これに対し、ノイズ検知時のアンプのゲイ
ンを10倍にすれば、そのしきい値は0〜25レベル
(アナログ値0〜50mV)となり、高解像度で判定を
することができる。以上、本発明の実施例について説明
をしてきたが、本発明は、上記実施例に限定されるもの
ではなく、特許請求の範囲に記載された範囲内で種々変
更が可能なものである。
【0032】例えば、上記実施例では、増幅器のゲイン
を、センシングモード時と自己診断モード時とで変化さ
せているが、ゲインを一定にしたままでセンシングモー
ドと自己診断モードの動作を行わせることができる。こ
のためには、ビット数を増やすのが有効な手段である。
また、ゲインの異なる2個の増幅器を用いて、低ゲイン
の増幅器側に第1の判定部を配置し、高ゲインの増幅器
側に第2の判定部を配置することもできる。
【0033】さらに、上記実施例では、アンプのゲイン
を、センシングモード時に通常の値とし、自己診断モー
ド時にゲインを上げているが、これを、自己診断モード
に通常の値として、センシングモード時にゲインを下げ
るようにすることもできる。また、センシングモードか
ら自己診断モードへの移行は、タイマーにより一定時間
ごとに行うだけでなく、ランダムに時刻を選定して移行
させることができる。さらに、タイマーを使用せずに、
警備を開始するときあるいは、警備解除時等にモード移
行させることもできる。
【0034】また、検知信号が入力しない時間を累積
し、それが所定時間に達したときにモード移行させるこ
ともできる。
【0035】
【発明の効果】本発明によれば、自己診断機能を具備し
た検知装置において、検出素子が正常な動作を行う状態
にあるか否かを簡単な構成で自己診断できるようにな
る。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の検知装置の実施例の回路図。
【図2】図1の回路の動作を説明するためのタイムチャ
ート図。
【符号の説明】
1…検出素子 2…アンプ 3…フィルター 4…A/Dコンバータ 5…第1の判定部 6…第2の判定部 7…アンプゲイン制御部 8…タイマー 9…マイコン

Claims (3)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 被検出体が放射する赤外線を検出する検
    出素子と、 この検出素子の出力信号を増幅する増幅部と、センシングモードにおける前記 増幅部の出力信号に基づ
    いて、前記検出素子が被検出体を検知したか否かを判定
    する第1の判定部と、自己診断モードにおける 前記増幅部の出力信号に基づい
    て、前記検出素子の状態を判定する第2の判定部とを具
    備し、被検出体が放射する赤外線を前記検出素子が 検出してい
    ないことを条件に、センシングモードから自己診断モー
    ドに移行して前記第2の判定部にて前記検出素子の状態
    を判定することにより、発光素子を使用せずに前記検出
    素子の自己診断を行うことを特徴とする検知装置。
  2. 【請求項2】 被検出体が放射する赤外線を検出する検
    出素子と、 この検出素子の出力信号を増幅する増幅部と、センシングモードにおける前記 増幅部の出力信号に基づ
    いて、前記検出素子が被検出体を検知したか否かを判定
    する第1の判定部と、自己診断モードにおける 前記増幅部の出力信号に基づい
    て、前記検出素子の状態を判定する第2の判定部と、 前記増幅部のゲインをコントロールするゲインコントロ
    ール部とを具備し、自己診断モードのときに、前記ゲインコントロール部に
    て前記増幅部のゲインを上げて、前記第2の判定部にて
    前記検出素子の状態を判定することにより、発光素子を
    使用せずに前記検出素子の自己診断を行う ことを特徴と
    する検知装置。
  3. 【請求項3】 被検出体が放射する赤外線を検出する検
    出素子と、 この検出素子の出力信号を低ゲインで増幅する第1の増
    幅部と、 前記検出素子の出力信号を高ゲインで増幅する第2の増
    幅部と、センシングモードにおける 前記第1の増幅部の出力信号
    に基づいて、前記検出素子が被検出体を検知したか否か
    を判定する第1の判定部と、自己診断モードにおける 前記第2の増幅部の出力信号に
    基づいて、前記検出素子の状態を判定する第2の判定部
    とを具備することにより、 発光素子を使用せずに前記検出素子の自己診断を行う
    とを特徴とする検知装置。
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