JP3713606B2 - 火災検知器 - Google Patents
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Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は火災警報器、特に家庭用、住宅用の光電式火災検知器に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
従来の家庭用光電式火災検知器は、発光素子を常時間欠的に点灯させ、発光素子の直接光が入射しない位置に設けられている受光素子の出力により火災の検知を行っている。即ち、火災検知器のラビリンス内に煙が流入すると、煙による散乱光により受光素子の出力が上がり、これにより火災を検出し、火災信号を出力するものである。
このような火災検知器は、電源として電池が使われており、火災検知器の制御回路としてＣＰＵが内蔵されており、ＣＰＵの消費電流は無視することができる程小さな値ではない。したがって、ＣＰＵを常時動作状態にすると、電池を大容量としなければならず、火災検知器の小型化を図ることができないという問題が生じていた。
また、検知間隔時間を頻繁にして精度を高めようとして、火災検知の処理速度を速くしようとして高速のＣＰＵを用いると、高速のＣＰＵは消費電力が大きくなるという問題もあった。
【０００３】
このような問題を解決するものとして、例えば特開平７−１７５９８２号公報に開示されている従来の火災検知器がある。
かかる従来の火災検知器は、比較的早い処理速度で煙濃度等の火災データを取り込んで処理する動作モードと、前記処理を停止する動作停止モードを有する第１のＣＰＵと、比較的遅い処理速度で前記第１のＣＰＵを動作モード又は動作停止モードに設定する第２のＣＰＵとを備え、比較的高速の第１のＣＰＵが動作する必要がないときには動作停止モードに設定して低消費電力化を実現しようとしたものである。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
上記のような従来の火災検知器では、第１と第２の２つのＣＰＵを使用しており、消費電力が大きい処理速度の速い第１のＣＰＵについては低消費電力化が実現されるが、消費電力が小さい処理速度の遅い第２のＣＰＵについては常時動作モードにあり、しかも第１のＣＰＵの動作モード時には２つのＣＰＵが動作するため、低消費電力化を図って火災検知器の小型化を図ることは充分解決できたとはいえないものであった。
【０００５】
本発明は、このような問題点を解決するためになされたものであり、処理速度の速い１つのＣＰＵを使用しても低消費電力化でき、小型化を図ることができる火災検知器を得ることを目的とする。
【０００６】
【課題を解決するための手段】
本発明に係る火災検知器は、発光パルスにより間欠的に発光する発光素子と、常時は電圧が印加されて発光素子の発光用電荷を充電する発光用コンデンサと、発光トリガパルスに基づきオン動作して発光用コンデンサに充電された発光用電荷により発光パルスを発生させるスイッチング素子とを有する発光回路と、発光回路の発光素子の光の煙粒子による散乱光を受光して電気信号に変換する受光素子を有し、その電気信号を増幅して出力する受光増幅回路と、受光増幅回路の出力が所定の基準値以上のときに火災検出信号を出力する火災検出回路と、上記発光用コンデンサの両端電圧を検出し、該両端電圧が所定電圧値を越えたときにコンデンサ充電検出信号を出力するコンデンサ充電検出回路と、常時は停止モードであり、コンデンサ充電検出回路からのコンデンサ充電検出信号を受けて停止モードから動作モードに切り換わり、第１の所定時間が経過したら停止モードに戻り、動作モードに切り換わった時から第１の所定時間よりも短い第２の所定時間後に発光トリガパルスを発光回路のスイッチング素子に出力すると共に、動作モード中に火災検出回路からの火災検出信号を受けて火災信号を出力する検知器制御回路と、発光回路、受光増幅回路、火災検出回路、コンデンサ充電検出回路及び検知器制御回路を駆動するための電源電池とを備えて構成されている。
【０００７】
また、本発明に係る火災検知器は、発光素子異常の故障表示信号に基づき点灯して発光素子異常の故障を表示する故障表示灯を備え、上記検知器制御回路は動作モードの第１の所定時間の間で、発光トリガパルスに基づき発光パルスによって発光素子が発光する所定時間が経過した後に上記発光用コンデンサが放電していないときに上記発光素子が異常と判断して上記故障表示灯に故障表示信号を出力するようにしている。
【０００８】
さらに、本発明に係る火災検知器は、電池切れの故障表示信号に基づき点灯して電池切れの故障を表示する故障表示灯と、電源電池の電圧を検出し、検出値が所定値以下のときに電池電圧低下信号を出力する電圧低下検出回路を備え、上記検知器制御回路は動作モードの第１の所定時間の間で、第３の所定時間だけ電圧低下検出回路を駆動させ、該電圧低下検出回路から電池電圧低下信号を受けたときに上記電源電池の電池切れを判断して上記故障表示灯に故障表示信号を出力するようにしている。
【０００９】
本発明においては、検知器制御回路は常時は停止モードであり、コンデンサ充電検出回路が検出した発光回路の発光用コンデンサの両端電圧が所定電圧値を越えたときに出力するコンデンサ充電検出信号を受けて停止モードから動作モードに切り換わり、第１の所定時間が経過したら停止モードに戻り、動作モードに切り換わった時から第１の所定時間よりも短い第２の所定時間後に発光トリガパルスを発光回路のスイッチング素子に出力すると、スイッチング素子はオン動作して発光用コンデンサに充電された発光用電荷により発光パルスを発生させ、その発光パルスにより発光素子を発光させ、その発光素子の発光は発光トリガパルスが出力される度に繰り返され、受光増幅回路と火災検出回路では検知器制御回路の動作モード中に動作して発光素子の発光に基づいて火災を検出するようにしており、検知器制御回路、発光回路、受光増幅回路及びコンデンサ充電検出回路のいずれも検知器制御回路の動作モード中に駆動し、その動作モードの時間は停止モードの時間に対してごく短い割合の時間であるから、検知器制御回路が処理速度の速い１つのＣＰＵであっても大幅に低消費電力化でき、小型化を図ることができる。
【００１０】
本発明においては、発光素子異常の故障表示信号に基づき点灯して発光素子異常の故障を表示する故障表示灯を備え、検知器制御回路は動作モードの第１の所定時間の間で、発光トリガパルスに基づき発光パルスによって発光素子が発光する所定時間が経過した後に発光用コンデンサが放電していないときに発光素子が異常と判断して故障表示灯に故障表示信号を出力し、故障表示灯が点灯して発光素子異常の故障を表示するようにしているから、低消費電力化を図りながら、発光素子の断線等の発光素子異常も検出することができる。
【００１１】
本発明においては、電池切れの故障表示信号に基づき点灯して電池切れの故障を表示する故障表示灯と、電源電池の電圧を検出し、検出値が所定値以下のときに電池電圧低下信号を出力する電圧低下検出回路を備え、検知器制御回路は動作モードの第１の所定時間の間で、第３の所定時間だけ電圧低下検出回路を駆動させ、該電圧低下検出回路から電池電圧低下信号を受けたときに電源電池の電池切れを判断して故障表示灯に故障表示信号を出力し、故障表示灯が点灯して電池切れの故障を表示するようにしているから、低消費電力化を図りながら、電源電池の電池切れも検出することができる。
【００１２】
【発明の実施の形態】
図１は本発明の実施の形態に係る火災検知器の構成を示すブロック図、図２は同火災検知器の構成を示す回路図、図３は同火災検知器の各部位の信号のタイミングチャートである。
図１において、１は発光回路で、発光パルスにより発光する発光素子である煙検出用の発光ダイオードＬ１と、常時は電圧が印加されて発光ダイオードＬ１の発光用電荷を充電する発光用コンデンサＣ１と、発光トリガパルスに基づきオン動作して発光用コンデンサＣ１に充電された発光用電荷により発光パルスを発生させるスイッチング素子であるトランジスタＱ１と、抵抗Ｒ１〜Ｒ４とで構成されている。なお、この発光トリガパルスのパルス幅及びパルス周期はそれぞれ約８０μsec,５sec である。
【００１３】
発光回路１のトランジスタＱ１のベースは抵抗Ｒ１を介して後述のマイコンＩＣ４の出力ポートＰＯ１に接続されると共に抵抗Ｒ２を介して後述の定電圧回路３のマイナス電源端子に接続され、そのエミッタも定電圧回路３のマイナス電源端子に接続されている。トランジスタＱ１のコレクタは発光ダイオードＬ１、抵抗Ｒ４及び抵抗Ｒ３を介して定電圧回路３のプラス電源端子に接続されている。発光用コンデンサＣ１のプラス側端子は抵抗Ｒ３と抵抗Ｒ４の接続点に接続され、発光用コンデンサＣ１のマイナス側端子は定電圧回路３のマイナス電源端子に接続されている。
【００１４】
２は発光用コンデンサＣ１の両端電圧を検出し、該両端電圧が所定電圧値を越えたときにコンデンサ充電検出信号を出力するコンデンサ充電検出回路で、入力端子INと出力端子OUT とグランド端子GND とを有する電圧検出器ＩＣ１と、スイッチング素子であるトランジスタＱ２と、抵抗Ｒ５とで構成されている。
コンデンサ充電検出回路２のトランジスタＱ２のベースは発光用コンデンサＣ１のプラス側端子に接続され、そのコレクタは定電圧回路３のプラス電源端子に接続され、そのエミッタは電圧検出器ＩＣ１の入力端子INに接続されている。電圧検出器ＩＣ１の出力端子OUT は抵抗５を介して定電圧回路３のプラス電源端子に接続されると共にマイコンＩＣ４の入力ポートＰＩ１に接続され、そのグランド端子GND は定電圧回路のマイナス電源端子に接続されている。
【００１５】
３は後述の電池電圧低下検出回路４、表示回路５及び出力回路６を除いた各回路に後述の電池電源の電圧によって変動しない一定の電圧、例えば４．５Ｖを供給する定電圧ＩＣ４で構成された定電圧回路である。
４は後述の電池電源１２の電圧を検出し、検出値が所定値以下のときに電池電圧低下信号を出力する電池電圧低下検出回路で、電圧検出器ＩＣ３と、回路を動作状態にするスイッチング素子であるトランジスタＱ３と、抵抗Ｒ６〜Ｒ８とで構成されている。
電池電圧低下検出回路４のトランジスタＱ３のベースは抵抗Ｒ７を介して後述の電池電源１２のプラス電源端子に接続されていると共に抵抗８を介してマイコンＩＣ４の出力ポートＰＯ３に接続され、そのエミッタは電池電源１２のプラス電源端子に接続され、そのコレクタは電圧検出器ＩＣ３の入力端子INに接続されている。電圧検出器ＩＣ３の出力端子OUT は抵抗Ｒ６を介して電池電源１２のプラス電源端子に接続されていると共にマイコンＩＣ４の入力ポートＰＩ３に接続され、電圧検出器ＩＣ３のグランド端子GND は電池電源１２のマイナス電源端子に接続されている。
【００１６】
５は火災表示と故障表示の２種類の表示を行う表示回路で、火災表示灯である発光ダイオードＬ２と、故障表示灯である発光ダイオードＬ３と、スイッチング素子であるトランジスタＱ４〜Ｑ５と、抵抗Ｒ９〜Ｒ１４とで構成されている。表示回路５のトランジスタＱ４のベースは抵抗Ｒ９を介してマイコンＩＣ４の出力ポートＰＯ５に接続されていると共に抵抗Ｒ１０を介して電池電源１２のマイナス電源端子に接続されている。そのトランジスタＱ４のコレクタは発光ダイオードＬ２及び抵抗Ｒ１１を介して電池電源１２のプラス電源端子に接続され、そのエミッタは電池電源１２のマイナス電源端子に接続されている。また、トランジスタＱ５のベースは抵抗Ｒ１２を介してマイコンＩＣ４の出力ポートＰＯ６に接続されていると共に抵抗Ｒ１３を介して電池電源１２のマイナス電源端子に接続されている。そのトランジスタＱ５のコレクタは発光ダイオードＬ３及び抵抗Ｒ１４を介して電池電源のプラス電源端子に接続され、そのエミッタは電池電源１２のマイナス電源端子に接続されている。
Ｒ１５は動作モードのクロック周波数を設定する抵抗で、マイコンＩＣ４の発振端子ＯＳＣ１とＯＳＣ２に接続されている。
【００１７】
６は火災信号と故障信号の２種類のを外部に出力する出力回路で、火災信号出力部６ａと故障信号出力部６ｂとを有し、火災信号出力部６ａはマイコンＩＣ４の出力ポートＰＯ７に接続され、故障信号出力部６ｂはマイコンＩＣ４の出力ポートＰＯ８に接続されている。
７は電源投入時にマイコンＩＣ４をリセット状態にし、それから所定時間後にリセット解除して動作可能なイニシャル状態にするリセット回路で、マイコンＩＣ４のリセット端子RESET に一端が接続された抵抗Ｒ１６と、一端が定電圧回路のプラス電源端子に接続されているマイコンＩＣ４のプラス電源端子ＶDDに接続され、他端が抵抗Ｒ１６の他端に接続された抵抗Ｒ１７と、一端が抵抗Ｒ１６と抵抗Ｒ１７の接続点に接続され、他端が定電圧回路のマイナス電源端子に接続されているリセット解除用コンデンサＣ２と、アノードが抵抗Ｒ１６と抵抗Ｒ１７の接続点に接続され、カソードがプラス電源端子ＶDDに接続されたダイオードＤとで構成されている。
【００１８】
８は発光回路１の発光ダイオードＬ１の光の煙粒子による散乱光を受光して電気信号パルスに変換し、その電気信号パルスを増幅して出力する受光増幅回路で、受光素子であるホトダイオードＰＤと、ホトダイオードＰＤの電気信号パルスを増幅して出力する増幅部ＡＭＰと、増幅部ＡＭＰの駆動電源をオン、オフする駆動スイッチＳＷとを有し、駆動スイッチＳＷはマイコンＩＣ４の出力ポートＰＯ２からのＬレベルでオンする。なお、受光増幅回路８のフォトダイオードＰＤはラビリンス（煙流入室）内に設けられている。
９は受光増幅回路８から出力された電気信号パルスが所定の基準値以上のときにＬレベルの火災検出信号をマイコンＩＣ４の入力ポートＰＩ２に出力する火災検出回路で、通常のときはＨレベルの信号をマイコンＩＣ４の入力ポートＰＩ２に出力している。
【００１９】
１０は検出器汚れ検出と発光量及び受光量低下検出の検知器異常検出を行う検知器異常検出回路で、オペアンプＩＣ５と、スイッチング素子であるトランジスタＱ６と、抵抗Ｒ１８〜Ｒ２７と、コンデンサＣ８〜Ｃ９とで構成されている。検知器異常検出回路１０のオペアンプＩＣ５のプラス入力端子は抵抗Ｒ１８を介して受光増幅回路８の増幅部ＡＭＰの出力側と接続され、オペアンプＩＣ５のマイナス入力端子は抵抗Ｒ２０及び抵抗Ｒ２１を介して定電圧回路３のマイナス電源端子と接続されている。抵抗Ｒ２０と抵抗Ｒ２１の接続点は抵抗Ｒ１９を介してマイコンＩＣ４の出力ポートＰＯ４に接続されている。オペアンプＩＣ５のマイナス入力端子と出力端子には増幅率設定用の抵抗Ｒ２２が接続されている。そのオペアンプＩＣ５のマイナス入力端子は抵抗Ｒ２３及び抵抗Ｒ２４を介して定電圧回路３のマイナス電源端子に接続されている。
【００２０】
トランジスタＱ６のベースは抵抗Ｒ２３と抵抗Ｒ２４の接続点に接続されると共にコンデンサＣ３を介して定電圧回路３のマイナス電源端子に接続されている。トランジスタＱ６のコレクタは抵抗Ｒ２５及び抵抗Ｒ２７を介して定電圧回路３のプラス電源端子に接続され、そのエミッタは定電圧回路３のマイナス電源端子に接続されている。抵抗Ｒ２５と抵抗Ｒ２７の接続点は抵抗Ｒ２６を介してマイコンＩＣ４の入力ポートＰＩ４に接続されていると共にコンデンサＣ４を介して定電圧回路３のマイナス電源端子に接続されている。
１１は発光回路１〜検知器異常検出回路１０にそれぞれ制御信号を出力し、これらの各回路から各種信号を受けて火災信号、故障信号等の各種信号を出力する検知器制御回路を構成する４ビット・シングルチップ・マイコンＩＣ４で、各種のポートと端子とを有している。
１２は電池電圧低下検出回路４、表示回路５及び出力回路６を駆動させるための例えば６Ｖの電池電源である。
【００２１】
次に、本発明の一実施例に係る火災警報器の動作を説明する。
１）まず、検知器制御回路１１を構成するＣＰＵであるマイコンＩＣ４の停止モードの解除について説明する。
本実施の形態はマイコンの有するスタンバイ機能のうち、停止モードを使ってマイコンの消費電流を削減したものである。
ところで、一般にマイコンのスタンバイモードとして待ちモード（ＨＡＬＴモードともいう）と停止モードがあり、待ちモードはシステム・クロックの発振を継続させたままプログラム・カウンタの動作を停止するもので、待ちモードの消費電流（例えば、ＶDD＝５Ｖ、ｆ＝１ＭＨｚで０．３ｍＡ）は動作モード（同条件で０．４ｍＡ）と比較して多少減少する程度である。停止モードはシステム・クロックの発振を停止させるモードで、このモードの消費電流はほとんどない（上記条件で０．１μＡである）。
【００２２】
まず、６Ｖの電池電源１２が火災検知器にセットされると、定電圧回路３の定電圧器ＩＣ２が４．５Ｖを出力し、発光回路１、コンデンサ充電検出回路２、リセット回路７、受光増幅回路８、火災検出回路９、検知器異常検出回路１０及び検知器制御回路１１に電圧を供給する。
そして、発光回路１では煙検出用の発光ダイオードＬ１に発光用電荷をチャージするための発光用コンデンサＣ１に発光用電荷が抵抗Ｒ３を介して充電される。このとき、発光用コンデンサＣ1 の両端電圧（実際は、その両端電圧からトランジスタＱ２のエミッタ・ベース間電圧ＶBEを引いた電圧である）をコンデンサ充電検出回路２の電圧検出器ＩＣ１で監視している。
発光用コンデンサＣ1 への充電が開始された当初は、電圧検出器ＩＣ１で監視する電圧が所定のしきい値電圧以下であるため、電圧検出器ＩＣ１の出力は０Ｖ（Ｌレベル）で、マイコンＩＣ４の入力ポートＰＩ１にはＬレベルが入力される。そして、発光用コンデンサＣ２への充電が進み、電圧検出器ＩＣ１で監視する電圧が所定のしきい値電圧、例えば３．２Ｖを越えると、電圧検出器ＩＣ１の出力はＨＩＧＨインピーダンスになり、マイコンＩＣ４の入力ポートＰＩ１にはＨレベルが入力され、マイコンＩＣ４はこのＨレベルの入力をトリガにして停止モードから動作モードに切り換わる。
【００２３】
次に、マイコンＩＣ４が動作モードに切り換えられてから、第１の所定時間、例えば１０ｍsec が経過したら、マイコンＩＣ４は再び停止モードに戻る。この停止モードに戻るまでの動作モードの間に後述するように発光ダイオードＬ１が発光し、発光用コンデンサＣ１の発光用電荷が放電され、発光用コンデンサＣ１の両端電圧はしきい値電圧以下となり、電圧検出器ＩＣ１の出力は０Ｖで、マイコンＩＣ４の入力ポートＰＩ１にはＬレベルが再び入力され、その後に発光用コンデンサＣ１への充電が進み、電圧検出器ＩＣ１の監視電圧がしきい値電圧を越え、電圧検出器ＩＣ１の出力がＨＩＧＨインピーダンスになり、マイコンＩＣ４の入力ポートＰＩ１にはＨレベルが入力され、マイコンＩＣ４は停止モードから動作モードに切り換わる。
このように、マイコンＩＣ４は停止モードと動作モードとに交互に切り換わり、停止モードと動作モードとからなるｌ周期の時間は例えば約５秒で、そのうち動作モードの時間が１０ｍsec であるから、停止モードの時間は４．９９sec となり、ｌ周期のうちで、動作モードが占める割合が極めて小さいので、マイコンＩＣ４の低消費電流化が図られることとなる。
【００２４】
２）次に、火災検出について説明する。
検知器制御回路１１を構成するマイコンＩＣ４が動作モードになると、マイコンＩＣ４はその出力ポートＰＯ２をＬレベルにし、受光増幅回路８にＬレベルを入力する。そうすると、受光増幅回路８内の駆動スイッチＳＷがオンし、４．５Ｖの電圧が印加されて、受光増幅回路８は駆動を始め、しばらくすると出力が安定する。その時にマイコンＩＣ４は出力ポートＰＯ１をＨレベル、即ちパルス幅が約８０μsec の発光トリガパルスを発光回路１のトランジスタＱ１のベースに抵抗Ｒ１を介して出力する。この発光トリガパルスはマイコンＩＣ４が動作モードになってから、第２の所定時間、例えば８ｍsec の後に出力される。
【００２５】
発光回路１では、発光トリガパルスがトランジスタＱ１のベースに出力されると、トランジスタＱ１がオンし、発光用コンデンサＣ１の充電電圧は抵抗Ｒ４を介して煙検出用の発光ダイオードＬ１に印加され、発光ダイオードＬ１は例えば発光電流０．８Ａで発光する。
発光ダイオードＬ１の発光を受光した受光増幅回路８はそのホトダイオードＰＤが光を電気信号パルスに変換し、増幅部ＡＭＰが増幅し、火災検出回路９に出力する。火災検出回路９では受光増幅回路８の電気信号パルスが所定の基準値以上か否かを判断し、電気信号パルスが所定の基準値以下のときはＨレベルの信号を出力し、基準値以上のときにＬレベルの火災検出信号を出力し、これらの信号はマイコンＩＣ４の入力ポートＰＩ２に入力される。
【００２６】
ラビリンス内に煙が無い状態では発光ダイオードの光の煙粒子による散乱光は少なく、受光増幅回路８の電気信号パルスは所定の基準値以下であり、ラビリンス内に火災により煙が入った状態では、発光ダイオードの光の煙粒子による散乱光が多くなって受光増幅回路８の電気信号パルスは所定の基準値以上となる。
このように、煙検出用の発光ダイオードＬ１の発光に合わせて、マイコンＩＣ４の入力ポートＰＩ２が火災検出信号を取り込む。
マイコンＩＣ４では、入力ポートＰＩ２がＬレベルの火災検出信号を取り込んだら、火災と判断して火災信号を出力ポートＰＯ５から表示回路５に入力すると共に出力回路６の火災信号出力部６ａに出力する。
表示回路５では火災信号を受けると、火災表示灯用のトランジスタＱ４がオンし、火災表示灯である発光ダイオードＬ２を点灯させる。
なお、出力回路６では火災信号出力部６ａが火災信号を無線或いは有線で接続されている受信機に送信する。
【００２７】
３）さらに、煙検出用の発光ダイオードＬ１の断線等の異常検出について説明する。
マイコンＩＣ４は動作モードになり、動作モード継続時間である第１の所定時間の間であって、動作モードになってから、第２の所定時間、例えば８ｍsec 経過後に発光トリガパルスをポートＰ０１から出力するが、その発光トリガパルスを出力した後に、電圧検出器ＩＣ１の出力をマイコンＩＣ４がそのポートＰＩ１から取り込み、発光用コンデンサＣ１が放電しているか否かを監視して煙検出用の発光ダイオードＬ１の断線等の異常を検出をする。
即ち、電圧検出器ＩＣ１の出力がＬレベルであれば、煙検出用の発光ダイオードＬ１が発光して発光用コンデンサＣ１の発光用電荷が放電しているため、煙検出用の発光ダイオードＬ１は断線しておらず、正常であることが判断できる。
【００２８】
また、電圧検出器ＩＣ１の出力がＨレベルであれば、発光用コンデンサＣ１の発光用電荷が放電しておらず、煙検出用の発光ダイオードＬ１は発光していないこととなり、つまり断線等の異常状態であると判断できる。そこで、マイコンＩＣ４が発光ダイオードＬ１が異常状態であると判断したら、出力ポートＰＯ６から発光ダイオード異常を示すＬレベルの故障信号を表示回路５に入力する。
表示回路５では故障信号を受けると、故障表示灯用のトランジスタＱ５がオンし、故障表示灯である発光ダイオードＬ３を連続点灯させる。この発光ダイオードＬ３の連続点灯は、マイコンＩＣ４が動作モードから停止モードになってもＬレベルに固定されているため、発光ダイオードＬ３の異常が回復するまで点灯し続ける。
【００２９】
４）また、電池電源の電池切れ等による電池電圧低下検出について説明する。
マイコンＩＣ４は発光トリガパルスを出力した後に、電池電圧低下検出回路４の電池電圧検出用の電圧検出器ＩＣ３の消費電流（数μＡ）を押さえるために、動作モードの間で、第３の所定時間、例えば４０〜８０μsec だけマイコンＩＣ４の出力ポートＰＯ３をＬレベルにし、電池電圧低下検出回路４のトランジスタＱ３をオンさせて電圧検出器ＩＣ３に電源を供給し、電圧検出器ＩＣ３の出力をポートＰＩ３から取り込むことにより、電池電源１２の電圧が所定電圧以上であるか否かにより電池電圧の低下を検出する。
【００３０】
そして、電圧検出器ＩＣ３は印加されている電池電圧が所定検出電圧、例えば４．８Ｖ以上であれば、電池電圧の低下がないと判断してＨＩＧＨインピーダンスになり、ポートＰＩ３にはＨレベルが入力される。また、電池電源１２の電池電圧が低下し、例えば４．８Ｖ未満になると、マイコンＩＣ４は電池電圧の低下があると判断してポートＰＯ６からＬレベルの故障信号を表示回路５の故障表示灯用のトランジスタＱ５に断続入力すると共に出力回路６の故障信号出力部６ｂに出力する。
表示回路５では、故障表示灯用のトランジスタＱ５が動作モード毎に動作モードの時間だけオンし、故障表示灯である発光ダイオードＬ３を点滅点灯させる。その点滅周期は約５秒に１回である。
なお、出力回路６では故障信号出力部６ｂが故障信号を無線或いは有線で接続されている受信機に送信する。
【００３１】
５）さらに、検知器汚れ検出と発光量及び受光量低下検出の検知器異常検出について説明する。
マイコンＩＣ４は動作モードになると、発光トリガパルスを出力し、火災検出信号を取り込むと共に、ポートＰＩ４から検知器汚れ検出と発光量及び受光量低下検出のための上下限故障信号を取り込む。
その検知器汚れ検出と発光量及び受光量低下検出のために、マイコンＩＣ４はその出力ポートＰＯ４を火災検出のサンプリング毎に接地とオープン（ＨＩＧＨインピーダンス）とに切り換えて検知器汚れ検出と発光量及び受光量低下検出を交互に行うようにしている。
【００３２】
ここで、出力ポートＰＯ４を接地すると抵抗Ｒ１９とＲ２１とが並列接続になり、出力ポートＰＯ４をオープンにすると抵抗Ｒ２１だけとなってオペアンプＩＣ５のゲインが切り換わることとなり、それによって検知器汚れ検出と発光量及び受光量低下検出を場合分けしている。
なお、オペアンプＩＣ５のゲインＡG の切り換わりは次のようになる。
ａ）ＰＯ４オープン時 ＡGo＝Ｒ２２／（Ｒ２０＋Ｒ２１）
ｂ）ＰＯ４接地時 ＡGS＝Ｒ２２／（Ｒ２０＋１／（１／Ｒ２１＋１／Ｒ１９））
ゆえに、ＰＯ４接地時のゲインＡGS＞オープン時のゲインＡGoとなる。
【００３３】
（ａ）まず、検知器汚れ検出について説明する。
検知器汚れ検出を行う上限値故障検出モードでは、ポートＰＯ４をオープンにする。
ポートＰＯ４をオープンにすると、検知器に煙がない状態では受光増幅回路８の増幅部ＡＭＰの出力はほとんどなく、検知器異常検出回路１０のオペアンプＩＣ５の出力は小さく、トランジスタＱ６をオンできず、ポートＰＩ４への入力はＨレベルになる。このように正常時には検出ポートＰＩ４がＨレベルとなる。
また、検知器内が塵埃等で汚れると、検知器に煙がない状態でも受光増幅回路８の増幅部ＡＭＰの出力が大きくなる。この出力をさらに検知器異常検出回路１０のオペアンプＩＣ５で増幅するため、オペアンプＩＣ５の出力はトランジスタＱ６をオンし、ポートＰＩ４への入力をＬレベルにする。この時、マイコンＩＣ４は検知器汚れ検出の故障検出信号を出力回路６の故障信号出力部６ｂに出力すると共に表示回路５に出力し、表示回路５では故障表示灯Ｌ３を連続点灯させる。
【００３４】
（ｂ）つぎに、発光量及び受光量低下検出について説明する。
発光量及び受光量低下検出を行う下限値故障検出モードでは、ポートＰＯ４を接地する。
ポートＰＯ４を接地すると、検知器に煙がない状態では受光増幅回路８の増幅部ＡＭＰの出力はほとんどないが、検知器異常検出回路１０のオペアンプＩＣ５の出力は十分にトランジスタＱ６をオンでき、ポートＰＩ４の入力はＬレベルとなる。このように正常時には検出ポートＰＩ４がＬレベルとなる。 また、検知器の発光素子の発光低下や受光素子の受光量が低下すると、検知器に煙がある状態でもオペアンプＩＣ５の出力が小さくなり、トランジスタＱ６をオンできず、ポートＰＩ４への入力がＨレベルになる。この時、マイコンＩＣ４は発光量及び受光量低下検出の故障検出信号を出力回路６の故障信号出力部６ｂに出力すると共に表示回路５に出力し、表示回路５では故障表示灯Ｌ３を連続点灯させる。
【００３５】
なお、実際には検知器汚れ検出の上限値または発光量及び受光量低下検出の下限値故障を検出した時はそのモードで固定し、所定回数以上にわたって故障を検出した時点で故障確定とする。所定回数未満で正常に戻った時にはその時点で通常監視モードに戻る。
【００３６】
【発明の効果】
以上のように本発明によれば、検知器制御回路は常時は停止モードであり、コンデンサ充電検出回路が検出した発光回路の発光用コンデンサの両端電圧が所定電圧値を越えたときに出力するコンデンサ充電検出信号を受けて停止モードから動作モードに切り換わり、第１の所定時間が経過したら停止モードに戻り、動作モードに切り換わった時から第１の所定時間よりも短い第２の所定時間後に発光トリガパルスを発光回路のスイッチング素子に出力すると、スイッチング素子はオン動作して発光用コンデンサに充電された発光用電荷により発光パルスを発生させ、その発光パルスにより発光素子を発光させ、その発光素子の発光は発光トリガパルスが出力される度に繰り返され、受光増幅回路と火災検出回路では検知器制御回路の動作モード中に動作して発光素子の発光に基づいて火災を検出するようにしているので、検知器制御回路、発光回路、受光増幅回路及びコンデンサ充電検出回路のいずれも検知器制御回路の動作モード中に駆動し、その動作モードの時間は停止モードの時間に対してごく短い割合の時間であるから、検知器制御回路が処理速度の速い１つのＣＰＵであっても大幅に低消費電力化でき、小型化を図ることができるという効果を有する。
【００３７】
また、本発明においては、発光素子異常の故障表示信号に基づき点灯して発光素子異常の故障を表示する故障表示灯を備え、検知器制御回路は動作モードの第１の所定時間の間で、発光トリガパルスに基づき発光パルスによって発光素子が発光する所定時間が経過した後に発光用コンデンサが放電していないときに発光素子が異常と判断して故障表示灯に故障表示信号を出力し、故障表示灯が点灯して発光素子異常の故障を表示するようにしているので、低消費電力化を図りながら、発光素子の断線等の発光素子異常も検出することができるという効果も有する。
【００３８】
また、本発明においては、電池切れの故障表示信号に基づき点灯して電池切れの故障を表示する故障表示灯と、電源電池の電圧を検出し、検出値が所定値以下のときに電池電圧低下信号を出力する電圧低下検出回路を備え、検知器制御回路は動作モードの第１の所定時間の間で、第３の所定時間だけ電圧低下検出回路を駆動させ、該電圧低下検出回路から電池電圧低下信号を受けたときに電源電池の電池切れを判断して故障表示灯に故障表示信号を出力し、故障表示灯が点灯して電池切れの故障を表示するようにしているので、低消費電力化を図りながら、電源電池の電池切れも検出することができるという効果も有する。
【図面の簡単な説明】
【図１】図１は本発明の実施の形態に係る火災検知器の構成を示すブロック図である。
【図２】図２は同火災検知器の構成を示す回路図である。
【図３】図３は同火災検知器の各部位の信号のタイミングチャートである。
【符号の説明】
１ 発光回路
２ コンデンサ充電検出回路
３ 定電圧回路
４ 電池電圧低下検出回路
５ 表示回路
６ 出力回路
８ 受光増幅回路
９ 火災検出回路
１０ 検出器異常検出回路
１１ 検知器制御回路
１２ 電池電源
【発明の属する技術分野】
本発明は火災警報器、特に家庭用、住宅用の光電式火災検知器に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
従来の家庭用光電式火災検知器は、発光素子を常時間欠的に点灯させ、発光素子の直接光が入射しない位置に設けられている受光素子の出力により火災の検知を行っている。即ち、火災検知器のラビリンス内に煙が流入すると、煙による散乱光により受光素子の出力が上がり、これにより火災を検出し、火災信号を出力するものである。
このような火災検知器は、電源として電池が使われており、火災検知器の制御回路としてＣＰＵが内蔵されており、ＣＰＵの消費電流は無視することができる程小さな値ではない。したがって、ＣＰＵを常時動作状態にすると、電池を大容量としなければならず、火災検知器の小型化を図ることができないという問題が生じていた。
また、検知間隔時間を頻繁にして精度を高めようとして、火災検知の処理速度を速くしようとして高速のＣＰＵを用いると、高速のＣＰＵは消費電力が大きくなるという問題もあった。
【０００３】
このような問題を解決するものとして、例えば特開平７−１７５９８２号公報に開示されている従来の火災検知器がある。
かかる従来の火災検知器は、比較的早い処理速度で煙濃度等の火災データを取り込んで処理する動作モードと、前記処理を停止する動作停止モードを有する第１のＣＰＵと、比較的遅い処理速度で前記第１のＣＰＵを動作モード又は動作停止モードに設定する第２のＣＰＵとを備え、比較的高速の第１のＣＰＵが動作する必要がないときには動作停止モードに設定して低消費電力化を実現しようとしたものである。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
上記のような従来の火災検知器では、第１と第２の２つのＣＰＵを使用しており、消費電力が大きい処理速度の速い第１のＣＰＵについては低消費電力化が実現されるが、消費電力が小さい処理速度の遅い第２のＣＰＵについては常時動作モードにあり、しかも第１のＣＰＵの動作モード時には２つのＣＰＵが動作するため、低消費電力化を図って火災検知器の小型化を図ることは充分解決できたとはいえないものであった。
【０００５】
本発明は、このような問題点を解決するためになされたものであり、処理速度の速い１つのＣＰＵを使用しても低消費電力化でき、小型化を図ることができる火災検知器を得ることを目的とする。
【０００６】
【課題を解決するための手段】
本発明に係る火災検知器は、発光パルスにより間欠的に発光する発光素子と、常時は電圧が印加されて発光素子の発光用電荷を充電する発光用コンデンサと、発光トリガパルスに基づきオン動作して発光用コンデンサに充電された発光用電荷により発光パルスを発生させるスイッチング素子とを有する発光回路と、発光回路の発光素子の光の煙粒子による散乱光を受光して電気信号に変換する受光素子を有し、その電気信号を増幅して出力する受光増幅回路と、受光増幅回路の出力が所定の基準値以上のときに火災検出信号を出力する火災検出回路と、上記発光用コンデンサの両端電圧を検出し、該両端電圧が所定電圧値を越えたときにコンデンサ充電検出信号を出力するコンデンサ充電検出回路と、常時は停止モードであり、コンデンサ充電検出回路からのコンデンサ充電検出信号を受けて停止モードから動作モードに切り換わり、第１の所定時間が経過したら停止モードに戻り、動作モードに切り換わった時から第１の所定時間よりも短い第２の所定時間後に発光トリガパルスを発光回路のスイッチング素子に出力すると共に、動作モード中に火災検出回路からの火災検出信号を受けて火災信号を出力する検知器制御回路と、発光回路、受光増幅回路、火災検出回路、コンデンサ充電検出回路及び検知器制御回路を駆動するための電源電池とを備えて構成されている。
【０００７】
また、本発明に係る火災検知器は、発光素子異常の故障表示信号に基づき点灯して発光素子異常の故障を表示する故障表示灯を備え、上記検知器制御回路は動作モードの第１の所定時間の間で、発光トリガパルスに基づき発光パルスによって発光素子が発光する所定時間が経過した後に上記発光用コンデンサが放電していないときに上記発光素子が異常と判断して上記故障表示灯に故障表示信号を出力するようにしている。
【０００８】
さらに、本発明に係る火災検知器は、電池切れの故障表示信号に基づき点灯して電池切れの故障を表示する故障表示灯と、電源電池の電圧を検出し、検出値が所定値以下のときに電池電圧低下信号を出力する電圧低下検出回路を備え、上記検知器制御回路は動作モードの第１の所定時間の間で、第３の所定時間だけ電圧低下検出回路を駆動させ、該電圧低下検出回路から電池電圧低下信号を受けたときに上記電源電池の電池切れを判断して上記故障表示灯に故障表示信号を出力するようにしている。
【０００９】
本発明においては、検知器制御回路は常時は停止モードであり、コンデンサ充電検出回路が検出した発光回路の発光用コンデンサの両端電圧が所定電圧値を越えたときに出力するコンデンサ充電検出信号を受けて停止モードから動作モードに切り換わり、第１の所定時間が経過したら停止モードに戻り、動作モードに切り換わった時から第１の所定時間よりも短い第２の所定時間後に発光トリガパルスを発光回路のスイッチング素子に出力すると、スイッチング素子はオン動作して発光用コンデンサに充電された発光用電荷により発光パルスを発生させ、その発光パルスにより発光素子を発光させ、その発光素子の発光は発光トリガパルスが出力される度に繰り返され、受光増幅回路と火災検出回路では検知器制御回路の動作モード中に動作して発光素子の発光に基づいて火災を検出するようにしており、検知器制御回路、発光回路、受光増幅回路及びコンデンサ充電検出回路のいずれも検知器制御回路の動作モード中に駆動し、その動作モードの時間は停止モードの時間に対してごく短い割合の時間であるから、検知器制御回路が処理速度の速い１つのＣＰＵであっても大幅に低消費電力化でき、小型化を図ることができる。
【００１０】
本発明においては、発光素子異常の故障表示信号に基づき点灯して発光素子異常の故障を表示する故障表示灯を備え、検知器制御回路は動作モードの第１の所定時間の間で、発光トリガパルスに基づき発光パルスによって発光素子が発光する所定時間が経過した後に発光用コンデンサが放電していないときに発光素子が異常と判断して故障表示灯に故障表示信号を出力し、故障表示灯が点灯して発光素子異常の故障を表示するようにしているから、低消費電力化を図りながら、発光素子の断線等の発光素子異常も検出することができる。
【００１１】
本発明においては、電池切れの故障表示信号に基づき点灯して電池切れの故障を表示する故障表示灯と、電源電池の電圧を検出し、検出値が所定値以下のときに電池電圧低下信号を出力する電圧低下検出回路を備え、検知器制御回路は動作モードの第１の所定時間の間で、第３の所定時間だけ電圧低下検出回路を駆動させ、該電圧低下検出回路から電池電圧低下信号を受けたときに電源電池の電池切れを判断して故障表示灯に故障表示信号を出力し、故障表示灯が点灯して電池切れの故障を表示するようにしているから、低消費電力化を図りながら、電源電池の電池切れも検出することができる。
【００１２】
【発明の実施の形態】
図１は本発明の実施の形態に係る火災検知器の構成を示すブロック図、図２は同火災検知器の構成を示す回路図、図３は同火災検知器の各部位の信号のタイミングチャートである。
図１において、１は発光回路で、発光パルスにより発光する発光素子である煙検出用の発光ダイオードＬ１と、常時は電圧が印加されて発光ダイオードＬ１の発光用電荷を充電する発光用コンデンサＣ１と、発光トリガパルスに基づきオン動作して発光用コンデンサＣ１に充電された発光用電荷により発光パルスを発生させるスイッチング素子であるトランジスタＱ１と、抵抗Ｒ１〜Ｒ４とで構成されている。なお、この発光トリガパルスのパルス幅及びパルス周期はそれぞれ約８０μsec,５sec である。
【００１３】
発光回路１のトランジスタＱ１のベースは抵抗Ｒ１を介して後述のマイコンＩＣ４の出力ポートＰＯ１に接続されると共に抵抗Ｒ２を介して後述の定電圧回路３のマイナス電源端子に接続され、そのエミッタも定電圧回路３のマイナス電源端子に接続されている。トランジスタＱ１のコレクタは発光ダイオードＬ１、抵抗Ｒ４及び抵抗Ｒ３を介して定電圧回路３のプラス電源端子に接続されている。発光用コンデンサＣ１のプラス側端子は抵抗Ｒ３と抵抗Ｒ４の接続点に接続され、発光用コンデンサＣ１のマイナス側端子は定電圧回路３のマイナス電源端子に接続されている。
【００１４】
２は発光用コンデンサＣ１の両端電圧を検出し、該両端電圧が所定電圧値を越えたときにコンデンサ充電検出信号を出力するコンデンサ充電検出回路で、入力端子INと出力端子OUT とグランド端子GND とを有する電圧検出器ＩＣ１と、スイッチング素子であるトランジスタＱ２と、抵抗Ｒ５とで構成されている。
コンデンサ充電検出回路２のトランジスタＱ２のベースは発光用コンデンサＣ１のプラス側端子に接続され、そのコレクタは定電圧回路３のプラス電源端子に接続され、そのエミッタは電圧検出器ＩＣ１の入力端子INに接続されている。電圧検出器ＩＣ１の出力端子OUT は抵抗５を介して定電圧回路３のプラス電源端子に接続されると共にマイコンＩＣ４の入力ポートＰＩ１に接続され、そのグランド端子GND は定電圧回路のマイナス電源端子に接続されている。
【００１５】
３は後述の電池電圧低下検出回路４、表示回路５及び出力回路６を除いた各回路に後述の電池電源の電圧によって変動しない一定の電圧、例えば４．５Ｖを供給する定電圧ＩＣ４で構成された定電圧回路である。
４は後述の電池電源１２の電圧を検出し、検出値が所定値以下のときに電池電圧低下信号を出力する電池電圧低下検出回路で、電圧検出器ＩＣ３と、回路を動作状態にするスイッチング素子であるトランジスタＱ３と、抵抗Ｒ６〜Ｒ８とで構成されている。
電池電圧低下検出回路４のトランジスタＱ３のベースは抵抗Ｒ７を介して後述の電池電源１２のプラス電源端子に接続されていると共に抵抗８を介してマイコンＩＣ４の出力ポートＰＯ３に接続され、そのエミッタは電池電源１２のプラス電源端子に接続され、そのコレクタは電圧検出器ＩＣ３の入力端子INに接続されている。電圧検出器ＩＣ３の出力端子OUT は抵抗Ｒ６を介して電池電源１２のプラス電源端子に接続されていると共にマイコンＩＣ４の入力ポートＰＩ３に接続され、電圧検出器ＩＣ３のグランド端子GND は電池電源１２のマイナス電源端子に接続されている。
【００１６】
５は火災表示と故障表示の２種類の表示を行う表示回路で、火災表示灯である発光ダイオードＬ２と、故障表示灯である発光ダイオードＬ３と、スイッチング素子であるトランジスタＱ４〜Ｑ５と、抵抗Ｒ９〜Ｒ１４とで構成されている。表示回路５のトランジスタＱ４のベースは抵抗Ｒ９を介してマイコンＩＣ４の出力ポートＰＯ５に接続されていると共に抵抗Ｒ１０を介して電池電源１２のマイナス電源端子に接続されている。そのトランジスタＱ４のコレクタは発光ダイオードＬ２及び抵抗Ｒ１１を介して電池電源１２のプラス電源端子に接続され、そのエミッタは電池電源１２のマイナス電源端子に接続されている。また、トランジスタＱ５のベースは抵抗Ｒ１２を介してマイコンＩＣ４の出力ポートＰＯ６に接続されていると共に抵抗Ｒ１３を介して電池電源１２のマイナス電源端子に接続されている。そのトランジスタＱ５のコレクタは発光ダイオードＬ３及び抵抗Ｒ１４を介して電池電源のプラス電源端子に接続され、そのエミッタは電池電源１２のマイナス電源端子に接続されている。
Ｒ１５は動作モードのクロック周波数を設定する抵抗で、マイコンＩＣ４の発振端子ＯＳＣ１とＯＳＣ２に接続されている。
【００１７】
６は火災信号と故障信号の２種類のを外部に出力する出力回路で、火災信号出力部６ａと故障信号出力部６ｂとを有し、火災信号出力部６ａはマイコンＩＣ４の出力ポートＰＯ７に接続され、故障信号出力部６ｂはマイコンＩＣ４の出力ポートＰＯ８に接続されている。
７は電源投入時にマイコンＩＣ４をリセット状態にし、それから所定時間後にリセット解除して動作可能なイニシャル状態にするリセット回路で、マイコンＩＣ４のリセット端子RESET に一端が接続された抵抗Ｒ１６と、一端が定電圧回路のプラス電源端子に接続されているマイコンＩＣ４のプラス電源端子ＶDDに接続され、他端が抵抗Ｒ１６の他端に接続された抵抗Ｒ１７と、一端が抵抗Ｒ１６と抵抗Ｒ１７の接続点に接続され、他端が定電圧回路のマイナス電源端子に接続されているリセット解除用コンデンサＣ２と、アノードが抵抗Ｒ１６と抵抗Ｒ１７の接続点に接続され、カソードがプラス電源端子ＶDDに接続されたダイオードＤとで構成されている。
【００１８】
８は発光回路１の発光ダイオードＬ１の光の煙粒子による散乱光を受光して電気信号パルスに変換し、その電気信号パルスを増幅して出力する受光増幅回路で、受光素子であるホトダイオードＰＤと、ホトダイオードＰＤの電気信号パルスを増幅して出力する増幅部ＡＭＰと、増幅部ＡＭＰの駆動電源をオン、オフする駆動スイッチＳＷとを有し、駆動スイッチＳＷはマイコンＩＣ４の出力ポートＰＯ２からのＬレベルでオンする。なお、受光増幅回路８のフォトダイオードＰＤはラビリンス（煙流入室）内に設けられている。
９は受光増幅回路８から出力された電気信号パルスが所定の基準値以上のときにＬレベルの火災検出信号をマイコンＩＣ４の入力ポートＰＩ２に出力する火災検出回路で、通常のときはＨレベルの信号をマイコンＩＣ４の入力ポートＰＩ２に出力している。
【００１９】
１０は検出器汚れ検出と発光量及び受光量低下検出の検知器異常検出を行う検知器異常検出回路で、オペアンプＩＣ５と、スイッチング素子であるトランジスタＱ６と、抵抗Ｒ１８〜Ｒ２７と、コンデンサＣ８〜Ｃ９とで構成されている。検知器異常検出回路１０のオペアンプＩＣ５のプラス入力端子は抵抗Ｒ１８を介して受光増幅回路８の増幅部ＡＭＰの出力側と接続され、オペアンプＩＣ５のマイナス入力端子は抵抗Ｒ２０及び抵抗Ｒ２１を介して定電圧回路３のマイナス電源端子と接続されている。抵抗Ｒ２０と抵抗Ｒ２１の接続点は抵抗Ｒ１９を介してマイコンＩＣ４の出力ポートＰＯ４に接続されている。オペアンプＩＣ５のマイナス入力端子と出力端子には増幅率設定用の抵抗Ｒ２２が接続されている。そのオペアンプＩＣ５のマイナス入力端子は抵抗Ｒ２３及び抵抗Ｒ２４を介して定電圧回路３のマイナス電源端子に接続されている。
【００２０】
トランジスタＱ６のベースは抵抗Ｒ２３と抵抗Ｒ２４の接続点に接続されると共にコンデンサＣ３を介して定電圧回路３のマイナス電源端子に接続されている。トランジスタＱ６のコレクタは抵抗Ｒ２５及び抵抗Ｒ２７を介して定電圧回路３のプラス電源端子に接続され、そのエミッタは定電圧回路３のマイナス電源端子に接続されている。抵抗Ｒ２５と抵抗Ｒ２７の接続点は抵抗Ｒ２６を介してマイコンＩＣ４の入力ポートＰＩ４に接続されていると共にコンデンサＣ４を介して定電圧回路３のマイナス電源端子に接続されている。
１１は発光回路１〜検知器異常検出回路１０にそれぞれ制御信号を出力し、これらの各回路から各種信号を受けて火災信号、故障信号等の各種信号を出力する検知器制御回路を構成する４ビット・シングルチップ・マイコンＩＣ４で、各種のポートと端子とを有している。
１２は電池電圧低下検出回路４、表示回路５及び出力回路６を駆動させるための例えば６Ｖの電池電源である。
【００２１】
次に、本発明の一実施例に係る火災警報器の動作を説明する。
１）まず、検知器制御回路１１を構成するＣＰＵであるマイコンＩＣ４の停止モードの解除について説明する。
本実施の形態はマイコンの有するスタンバイ機能のうち、停止モードを使ってマイコンの消費電流を削減したものである。
ところで、一般にマイコンのスタンバイモードとして待ちモード（ＨＡＬＴモードともいう）と停止モードがあり、待ちモードはシステム・クロックの発振を継続させたままプログラム・カウンタの動作を停止するもので、待ちモードの消費電流（例えば、ＶDD＝５Ｖ、ｆ＝１ＭＨｚで０．３ｍＡ）は動作モード（同条件で０．４ｍＡ）と比較して多少減少する程度である。停止モードはシステム・クロックの発振を停止させるモードで、このモードの消費電流はほとんどない（上記条件で０．１μＡである）。
【００２２】
まず、６Ｖの電池電源１２が火災検知器にセットされると、定電圧回路３の定電圧器ＩＣ２が４．５Ｖを出力し、発光回路１、コンデンサ充電検出回路２、リセット回路７、受光増幅回路８、火災検出回路９、検知器異常検出回路１０及び検知器制御回路１１に電圧を供給する。
そして、発光回路１では煙検出用の発光ダイオードＬ１に発光用電荷をチャージするための発光用コンデンサＣ１に発光用電荷が抵抗Ｒ３を介して充電される。このとき、発光用コンデンサＣ1 の両端電圧（実際は、その両端電圧からトランジスタＱ２のエミッタ・ベース間電圧ＶBEを引いた電圧である）をコンデンサ充電検出回路２の電圧検出器ＩＣ１で監視している。
発光用コンデンサＣ1 への充電が開始された当初は、電圧検出器ＩＣ１で監視する電圧が所定のしきい値電圧以下であるため、電圧検出器ＩＣ１の出力は０Ｖ（Ｌレベル）で、マイコンＩＣ４の入力ポートＰＩ１にはＬレベルが入力される。そして、発光用コンデンサＣ２への充電が進み、電圧検出器ＩＣ１で監視する電圧が所定のしきい値電圧、例えば３．２Ｖを越えると、電圧検出器ＩＣ１の出力はＨＩＧＨインピーダンスになり、マイコンＩＣ４の入力ポートＰＩ１にはＨレベルが入力され、マイコンＩＣ４はこのＨレベルの入力をトリガにして停止モードから動作モードに切り換わる。
【００２３】
次に、マイコンＩＣ４が動作モードに切り換えられてから、第１の所定時間、例えば１０ｍsec が経過したら、マイコンＩＣ４は再び停止モードに戻る。この停止モードに戻るまでの動作モードの間に後述するように発光ダイオードＬ１が発光し、発光用コンデンサＣ１の発光用電荷が放電され、発光用コンデンサＣ１の両端電圧はしきい値電圧以下となり、電圧検出器ＩＣ１の出力は０Ｖで、マイコンＩＣ４の入力ポートＰＩ１にはＬレベルが再び入力され、その後に発光用コンデンサＣ１への充電が進み、電圧検出器ＩＣ１の監視電圧がしきい値電圧を越え、電圧検出器ＩＣ１の出力がＨＩＧＨインピーダンスになり、マイコンＩＣ４の入力ポートＰＩ１にはＨレベルが入力され、マイコンＩＣ４は停止モードから動作モードに切り換わる。
このように、マイコンＩＣ４は停止モードと動作モードとに交互に切り換わり、停止モードと動作モードとからなるｌ周期の時間は例えば約５秒で、そのうち動作モードの時間が１０ｍsec であるから、停止モードの時間は４．９９sec となり、ｌ周期のうちで、動作モードが占める割合が極めて小さいので、マイコンＩＣ４の低消費電流化が図られることとなる。
【００２４】
２）次に、火災検出について説明する。
検知器制御回路１１を構成するマイコンＩＣ４が動作モードになると、マイコンＩＣ４はその出力ポートＰＯ２をＬレベルにし、受光増幅回路８にＬレベルを入力する。そうすると、受光増幅回路８内の駆動スイッチＳＷがオンし、４．５Ｖの電圧が印加されて、受光増幅回路８は駆動を始め、しばらくすると出力が安定する。その時にマイコンＩＣ４は出力ポートＰＯ１をＨレベル、即ちパルス幅が約８０μsec の発光トリガパルスを発光回路１のトランジスタＱ１のベースに抵抗Ｒ１を介して出力する。この発光トリガパルスはマイコンＩＣ４が動作モードになってから、第２の所定時間、例えば８ｍsec の後に出力される。
【００２５】
発光回路１では、発光トリガパルスがトランジスタＱ１のベースに出力されると、トランジスタＱ１がオンし、発光用コンデンサＣ１の充電電圧は抵抗Ｒ４を介して煙検出用の発光ダイオードＬ１に印加され、発光ダイオードＬ１は例えば発光電流０．８Ａで発光する。
発光ダイオードＬ１の発光を受光した受光増幅回路８はそのホトダイオードＰＤが光を電気信号パルスに変換し、増幅部ＡＭＰが増幅し、火災検出回路９に出力する。火災検出回路９では受光増幅回路８の電気信号パルスが所定の基準値以上か否かを判断し、電気信号パルスが所定の基準値以下のときはＨレベルの信号を出力し、基準値以上のときにＬレベルの火災検出信号を出力し、これらの信号はマイコンＩＣ４の入力ポートＰＩ２に入力される。
【００２６】
ラビリンス内に煙が無い状態では発光ダイオードの光の煙粒子による散乱光は少なく、受光増幅回路８の電気信号パルスは所定の基準値以下であり、ラビリンス内に火災により煙が入った状態では、発光ダイオードの光の煙粒子による散乱光が多くなって受光増幅回路８の電気信号パルスは所定の基準値以上となる。
このように、煙検出用の発光ダイオードＬ１の発光に合わせて、マイコンＩＣ４の入力ポートＰＩ２が火災検出信号を取り込む。
マイコンＩＣ４では、入力ポートＰＩ２がＬレベルの火災検出信号を取り込んだら、火災と判断して火災信号を出力ポートＰＯ５から表示回路５に入力すると共に出力回路６の火災信号出力部６ａに出力する。
表示回路５では火災信号を受けると、火災表示灯用のトランジスタＱ４がオンし、火災表示灯である発光ダイオードＬ２を点灯させる。
なお、出力回路６では火災信号出力部６ａが火災信号を無線或いは有線で接続されている受信機に送信する。
【００２７】
３）さらに、煙検出用の発光ダイオードＬ１の断線等の異常検出について説明する。
マイコンＩＣ４は動作モードになり、動作モード継続時間である第１の所定時間の間であって、動作モードになってから、第２の所定時間、例えば８ｍsec 経過後に発光トリガパルスをポートＰ０１から出力するが、その発光トリガパルスを出力した後に、電圧検出器ＩＣ１の出力をマイコンＩＣ４がそのポートＰＩ１から取り込み、発光用コンデンサＣ１が放電しているか否かを監視して煙検出用の発光ダイオードＬ１の断線等の異常を検出をする。
即ち、電圧検出器ＩＣ１の出力がＬレベルであれば、煙検出用の発光ダイオードＬ１が発光して発光用コンデンサＣ１の発光用電荷が放電しているため、煙検出用の発光ダイオードＬ１は断線しておらず、正常であることが判断できる。
【００２８】
また、電圧検出器ＩＣ１の出力がＨレベルであれば、発光用コンデンサＣ１の発光用電荷が放電しておらず、煙検出用の発光ダイオードＬ１は発光していないこととなり、つまり断線等の異常状態であると判断できる。そこで、マイコンＩＣ４が発光ダイオードＬ１が異常状態であると判断したら、出力ポートＰＯ６から発光ダイオード異常を示すＬレベルの故障信号を表示回路５に入力する。
表示回路５では故障信号を受けると、故障表示灯用のトランジスタＱ５がオンし、故障表示灯である発光ダイオードＬ３を連続点灯させる。この発光ダイオードＬ３の連続点灯は、マイコンＩＣ４が動作モードから停止モードになってもＬレベルに固定されているため、発光ダイオードＬ３の異常が回復するまで点灯し続ける。
【００２９】
４）また、電池電源の電池切れ等による電池電圧低下検出について説明する。
マイコンＩＣ４は発光トリガパルスを出力した後に、電池電圧低下検出回路４の電池電圧検出用の電圧検出器ＩＣ３の消費電流（数μＡ）を押さえるために、動作モードの間で、第３の所定時間、例えば４０〜８０μsec だけマイコンＩＣ４の出力ポートＰＯ３をＬレベルにし、電池電圧低下検出回路４のトランジスタＱ３をオンさせて電圧検出器ＩＣ３に電源を供給し、電圧検出器ＩＣ３の出力をポートＰＩ３から取り込むことにより、電池電源１２の電圧が所定電圧以上であるか否かにより電池電圧の低下を検出する。
【００３０】
そして、電圧検出器ＩＣ３は印加されている電池電圧が所定検出電圧、例えば４．８Ｖ以上であれば、電池電圧の低下がないと判断してＨＩＧＨインピーダンスになり、ポートＰＩ３にはＨレベルが入力される。また、電池電源１２の電池電圧が低下し、例えば４．８Ｖ未満になると、マイコンＩＣ４は電池電圧の低下があると判断してポートＰＯ６からＬレベルの故障信号を表示回路５の故障表示灯用のトランジスタＱ５に断続入力すると共に出力回路６の故障信号出力部６ｂに出力する。
表示回路５では、故障表示灯用のトランジスタＱ５が動作モード毎に動作モードの時間だけオンし、故障表示灯である発光ダイオードＬ３を点滅点灯させる。その点滅周期は約５秒に１回である。
なお、出力回路６では故障信号出力部６ｂが故障信号を無線或いは有線で接続されている受信機に送信する。
【００３１】
５）さらに、検知器汚れ検出と発光量及び受光量低下検出の検知器異常検出について説明する。
マイコンＩＣ４は動作モードになると、発光トリガパルスを出力し、火災検出信号を取り込むと共に、ポートＰＩ４から検知器汚れ検出と発光量及び受光量低下検出のための上下限故障信号を取り込む。
その検知器汚れ検出と発光量及び受光量低下検出のために、マイコンＩＣ４はその出力ポートＰＯ４を火災検出のサンプリング毎に接地とオープン（ＨＩＧＨインピーダンス）とに切り換えて検知器汚れ検出と発光量及び受光量低下検出を交互に行うようにしている。
【００３２】
ここで、出力ポートＰＯ４を接地すると抵抗Ｒ１９とＲ２１とが並列接続になり、出力ポートＰＯ４をオープンにすると抵抗Ｒ２１だけとなってオペアンプＩＣ５のゲインが切り換わることとなり、それによって検知器汚れ検出と発光量及び受光量低下検出を場合分けしている。
なお、オペアンプＩＣ５のゲインＡG の切り換わりは次のようになる。
ａ）ＰＯ４オープン時 ＡGo＝Ｒ２２／（Ｒ２０＋Ｒ２１）
ｂ）ＰＯ４接地時 ＡGS＝Ｒ２２／（Ｒ２０＋１／（１／Ｒ２１＋１／Ｒ１９））
ゆえに、ＰＯ４接地時のゲインＡGS＞オープン時のゲインＡGoとなる。
【００３３】
（ａ）まず、検知器汚れ検出について説明する。
検知器汚れ検出を行う上限値故障検出モードでは、ポートＰＯ４をオープンにする。
ポートＰＯ４をオープンにすると、検知器に煙がない状態では受光増幅回路８の増幅部ＡＭＰの出力はほとんどなく、検知器異常検出回路１０のオペアンプＩＣ５の出力は小さく、トランジスタＱ６をオンできず、ポートＰＩ４への入力はＨレベルになる。このように正常時には検出ポートＰＩ４がＨレベルとなる。
また、検知器内が塵埃等で汚れると、検知器に煙がない状態でも受光増幅回路８の増幅部ＡＭＰの出力が大きくなる。この出力をさらに検知器異常検出回路１０のオペアンプＩＣ５で増幅するため、オペアンプＩＣ５の出力はトランジスタＱ６をオンし、ポートＰＩ４への入力をＬレベルにする。この時、マイコンＩＣ４は検知器汚れ検出の故障検出信号を出力回路６の故障信号出力部６ｂに出力すると共に表示回路５に出力し、表示回路５では故障表示灯Ｌ３を連続点灯させる。
【００３４】
（ｂ）つぎに、発光量及び受光量低下検出について説明する。
発光量及び受光量低下検出を行う下限値故障検出モードでは、ポートＰＯ４を接地する。
ポートＰＯ４を接地すると、検知器に煙がない状態では受光増幅回路８の増幅部ＡＭＰの出力はほとんどないが、検知器異常検出回路１０のオペアンプＩＣ５の出力は十分にトランジスタＱ６をオンでき、ポートＰＩ４の入力はＬレベルとなる。このように正常時には検出ポートＰＩ４がＬレベルとなる。 また、検知器の発光素子の発光低下や受光素子の受光量が低下すると、検知器に煙がある状態でもオペアンプＩＣ５の出力が小さくなり、トランジスタＱ６をオンできず、ポートＰＩ４への入力がＨレベルになる。この時、マイコンＩＣ４は発光量及び受光量低下検出の故障検出信号を出力回路６の故障信号出力部６ｂに出力すると共に表示回路５に出力し、表示回路５では故障表示灯Ｌ３を連続点灯させる。
【００３５】
なお、実際には検知器汚れ検出の上限値または発光量及び受光量低下検出の下限値故障を検出した時はそのモードで固定し、所定回数以上にわたって故障を検出した時点で故障確定とする。所定回数未満で正常に戻った時にはその時点で通常監視モードに戻る。
【００３６】
【発明の効果】
以上のように本発明によれば、検知器制御回路は常時は停止モードであり、コンデンサ充電検出回路が検出した発光回路の発光用コンデンサの両端電圧が所定電圧値を越えたときに出力するコンデンサ充電検出信号を受けて停止モードから動作モードに切り換わり、第１の所定時間が経過したら停止モードに戻り、動作モードに切り換わった時から第１の所定時間よりも短い第２の所定時間後に発光トリガパルスを発光回路のスイッチング素子に出力すると、スイッチング素子はオン動作して発光用コンデンサに充電された発光用電荷により発光パルスを発生させ、その発光パルスにより発光素子を発光させ、その発光素子の発光は発光トリガパルスが出力される度に繰り返され、受光増幅回路と火災検出回路では検知器制御回路の動作モード中に動作して発光素子の発光に基づいて火災を検出するようにしているので、検知器制御回路、発光回路、受光増幅回路及びコンデンサ充電検出回路のいずれも検知器制御回路の動作モード中に駆動し、その動作モードの時間は停止モードの時間に対してごく短い割合の時間であるから、検知器制御回路が処理速度の速い１つのＣＰＵであっても大幅に低消費電力化でき、小型化を図ることができるという効果を有する。
【００３７】
また、本発明においては、発光素子異常の故障表示信号に基づき点灯して発光素子異常の故障を表示する故障表示灯を備え、検知器制御回路は動作モードの第１の所定時間の間で、発光トリガパルスに基づき発光パルスによって発光素子が発光する所定時間が経過した後に発光用コンデンサが放電していないときに発光素子が異常と判断して故障表示灯に故障表示信号を出力し、故障表示灯が点灯して発光素子異常の故障を表示するようにしているので、低消費電力化を図りながら、発光素子の断線等の発光素子異常も検出することができるという効果も有する。
【００３８】
また、本発明においては、電池切れの故障表示信号に基づき点灯して電池切れの故障を表示する故障表示灯と、電源電池の電圧を検出し、検出値が所定値以下のときに電池電圧低下信号を出力する電圧低下検出回路を備え、検知器制御回路は動作モードの第１の所定時間の間で、第３の所定時間だけ電圧低下検出回路を駆動させ、該電圧低下検出回路から電池電圧低下信号を受けたときに電源電池の電池切れを判断して故障表示灯に故障表示信号を出力し、故障表示灯が点灯して電池切れの故障を表示するようにしているので、低消費電力化を図りながら、電源電池の電池切れも検出することができるという効果も有する。
【図面の簡単な説明】
【図１】図１は本発明の実施の形態に係る火災検知器の構成を示すブロック図である。
【図２】図２は同火災検知器の構成を示す回路図である。
【図３】図３は同火災検知器の各部位の信号のタイミングチャートである。
【符号の説明】
１ 発光回路
２ コンデンサ充電検出回路
３ 定電圧回路
４ 電池電圧低下検出回路
５ 表示回路
６ 出力回路
８ 受光増幅回路
９ 火災検出回路
１０ 検出器異常検出回路
１１ 検知器制御回路
１２ 電池電源
Claims (3)
- 発光パルスにより間欠的に発光する発光素子と、常時は電圧が印加されて発光素子の発光用電荷を充電する発光用コンデンサと、発光トリガパルスに基づきオン動作して発光用コンデンサに充電された発光用電荷により発光パルスを発生させるスイッチング素子とを有する発光回路と、
発光回路の発光素子の光の煙粒子による散乱光を受光して電気信号に変換する受光素子を有し、その電気信号を増幅して出力する受光増幅回路と、
受光増幅回路の出力が所定の基準値以上のときに火災検出信号を出力する火災検出回路と、
上記発光用コンデンサの両端電圧を検出し、該両端電圧が所定電圧値を越えたときにコンデンサ充電検出信号を出力するコンデンサ充電検出回路と、
常時は停止モードであり、コンデンサ充電検出回路からのコンデンサ充電検出信号を受けて停止モードから動作モードに切り換わり、第１の所定時間が経過したら停止モードに戻り、動作モードに切り換わった時から第１の所定時間よりも短い第２の所定時間後に発光トリガパルスを発光回路のスイッチング素子に出力すると共に、動作モード中に火災検出回路からの火災検出信号を受けて火災信号を出力する検知器制御回路と、
発光回路、受光増幅回路、火災検出回路、コンデンサ充電検出回路及び検知器制御回路を駆動するための電源電池と、
を備えたことを特徴とする火災検知器。 - 発光素子異常の故障表示信号に基づき点灯して発光素子異常の故障を表示する故障表示灯を備え、
上記検知器制御回路は動作モードの第１の所定時間の間で、発光トリガパルスに基づき発光パルスによって発光素子が発光する所定時間が経過した後に上記発光用コンデンサが放電していないときに上記発光素子が異常と判断して上記故障表示灯に故障表示信号を出力することを特徴とする請求項１記載の火災検知器。 - 電池切れの故障表示信号に基づき点灯して電池切れの故障を表示する故障表示灯と、
電源電池の電圧を検出し、検出値が所定値以下のときに電池電圧低下信号を出力する電圧低下検出回路を備え、
上記検知器制御回路は動作モードの第１の所定時間の間で、第３の所定時間だけ電圧低下検出回路を駆動させ、該電圧低下検出回路から電池電圧低下信号を受けたときに上記電源電池の電池切れを判断して上記故障表示灯に故障表示信号を出力することを特徴とする請求項１又は２記載の火災検知器。
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