JP3937756B2

JP3937756B2 - 光電式煙感知器

Info

Publication number: JP3937756B2
Application number: JP2001165630A
Authority: JP
Inventors: 保司小西; 雅則林; 慎司坂本
Original assignee: Matsushita Electric Works Ltd
Current assignee: Panasonic Electric Works Co Ltd
Priority date: 2001-05-31
Filing date: 2001-05-31
Publication date: 2007-06-27
Anticipated expiration: 2021-05-31
Also published as: JP2002358582A

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、発光素子から照射された光が煙により散乱された散乱光を受光して電気信号に変換することにより煙を感知する光電式煙感知器に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
従来より、図８に示すような光電式煙感知器が提供されている。この光電式煙感知器は、発光素子（発光ダイオード）ＬＤを駆動して監視空間に光を照射する発光回路１’と、発光素子ＬＤから照射された光が監視空間内の煙により散乱された散乱光を受光素子（フォトダイオード）ＰＤで受光して電気信号に変換する光電変換回路２’と、光電変換回路２’の出力信号からノイズ成分を除去するフィルタ回路３’と、フィルタ回路３’でノイズ成分が除去された出力信号をサンプルホールドするサンプルホールド回路４’と、サンプルホールド回路４’の出力信号に対してゲイン調整並びにオフセット調整を行う出力調整回路５と、各回路を間欠的に動作させるタイミングを制御するタイミング制御回路６’と、各回路の動作用電源（電源電圧ＶDD）を作成する電源回路７とを備える。
【０００３】
図９は発光回路１’の詳細な回路構成を示している。発光素子ＬＤのアノードが限流抵抗ＲＬを介して電源回路７の出力端に接続され、発光素子ＬＤのカソードがトランジスタＴｒのコレクタに接続される。また、トランジスタＴｒのエミッタが抵抗Ｒdrvを介してグランドに接続されるとともに、トランジスタＴｒのベースがアンプＡ２の出力端に接続される。そして、タイミング制御回路６’から与えられるタイミング信号（制御信号）ＬＥＤによってアンプＡ２がトランジスタＴｒを間欠的に動作させ、発光素子ＬＤを間欠的に駆動して発光させる。但し、通常は発光素子ＬＤを駆動するための電流が電源回路７の電流供給能力よりも大きいため、発光素子ＬＤのアノードとグランドの間に挿入されたコンデンサＣ１を発光素子ＬＤの停止中に電源回路７により充電しておき、発光素子ＬＤの駆動電流をコンデンサＣ１の放電によって補助するようにしている。さらに図９における故障検知回路１ａ’は、発光素子ＬＤのアノードに接続される端子Ｔ１’、発光素子ＬＤのカソードに接続される端子Ｔ２’、並びにトランジスタＴｒのエミッタに接続される端子Ｔ３’から取り込んだ３種類の検出電圧に基づいて発光素子ＬＤやトランジスタＴｒの断線又は短絡等の故障を検出する。
【０００４】
図１０は光電変換回路２’の詳細な回路構成を示している。受光素子ＰＤのカソードが電源回路７の出力端に接続され、受光素子ＰＤのアノードが光電変換回路２’のアンプＡ３’の反転入力端に接続される。アンプＡ３’の非反転入力端には基準電圧ＶＲ３が供給され、出力端と反転入力端の間には抵抗Ｒｆ及びコンデンサＣｆの並列回路が接続されており、散乱光を受光した受光素子ＰＤに流れる微弱な光電流がアンプＡ３’及び抵抗Ｒｆ’によって電圧信号Ｖ１に変換されて光電変換回路２’より出力される。
【０００５】
而して、光電式煙感知器の監視空間内に煙が侵入すると、発光回路１’で駆動された発光素子ＬＤからの光が煙によって散乱されて散乱光が発生し、この散乱光を受光した受光素子ＰＤに流れる光電流が光電変換回路２’にて電圧信号Ｖ１に変換される。光電変換回路２’の出力信号Ｖ１はフィルタ回路３’によってノイズ成分（受光素子ＰＤの暗電流等による低周波成分）が除去され、サンプルホールド回路４’にてサンプルホールドされる。そして、サンプルホールド回路４’の出力信号が出力調整回路５にてゲイン調整並びにオフセット調整され、所望のレベルのアナログ信号として出力される。
【０００６】
ここで、タイミング制御回路６’は発光回路１’及びサンプルホールド回路４’の動作タイミングを制御しており、サンプルホールド回路４’が光電変換回路２’の出力信号のピーク値を確実に保持でき、且つ、発光素子ＬＤの消費電力を低減できるように、タイミング制御回路６’は発光素子ＬＤを間欠的に点灯させており、サンプルホールド回路４’の保持動作完了と略同時に発光素子ＬＤの点灯を終了させている。
【０００７】
ところで、このような光電式煙感知器は、例えば防災システムにおける火災感知器等に利用され、防災システムの受信機と電源回路７が電力線で接続され、電力線を介して受信機から電源供給を受けるとともに、火災感知時に電力線の線間電圧を所定値に低下させることで受信機に発報する電力線搬送を行っている。
【０００８】
【発明が解決しようとする課題】
上記従来例では、電源回路７において電力線搬送を行う関係で電源回路７の出力段に限流抵抗ＲＬが設けられているため、電源回路７から供給する動作用電源の変動を抑制する目的で電源回路７の出力端間に大容量（数十μＦ）のコンデンサＣ０が挿入されている。しかしながら、このような大容量のコンデンサＣ０を使用することは部品コストが高くなるだけでなく、部品寸法が大きいために光電式煙感知器の小型化の障害となっている。
【０００９】
本発明は上記事情に鑑みて為されたものであり、その目的とするところは、コンデンサの容量値を減少してコストダウンと小型化を可能とした光電式煙感知器を提供することにある。
【００１０】
【課題を解決するための手段】
請求項１の発明は、上記目的を達成するために、発光素子を駆動して監視空間に光を照射する発光回路と、発光素子から照射された光が監視空間内の煙により散乱された散乱光を受光して電気信号に変換する光電変換回路と、光電変換回路の出力信号からノイズ成分を除去するフィルタ回路と、フィルタ回路でノイズ成分が除去された出力信号をサンプルホールドするサンプルホールド回路と、各回路を間欠的に動作させるタイミングを制御するタイミング制御回路と、各回路の動作用電源を作成する電源回路と、電源回路の出力端間に挿入される電圧変動抑制用のコンデンサと、少なくとも電源回路から光電変換回路、フィルタ回路並びにサンプルホールド回路に供給される動作用電源電圧を安定化させる定電圧回路とを備え、発光素子に駆動電流を流す駆動素子を設け、この駆動素子を駆動する駆動信号を出力するアンプを発光回路に具備し、駆動素子の低電位側の出力端とアンプの一方の入力端との間に発光素子を接続したことを特徴とし、電源回路の出力電圧を定電圧回路で安定化させて各回路に供給するため、電源回路の出力端間に挿入するコンデンサの容量値を減少させてコストダウンと小型化が可能となる。また、発光素子における電圧降下がトランジスタの動作に影響を与えることがなくなって発光素子に安定した駆動電流を流すことができる。しかも、発光素子や駆動素子の故障検出用の信号を取り出す点が少なくできる。
【００１１】
請求項２の発明は、請求項１の発明において、タイミング制御回路により定電圧回路を間欠的に動作させることを特徴とし、発光回路等の動作停止時に定電圧回路の動作を停止させて消費電流を低減することができる。
【００１４】
請求項３の発明は、請求項１の発明において、光電変換回路は、受光素子の両端が各々入力端に接続された完全差動増幅器を具備することを特徴とし、完全差動増幅器の正負２つの出力端からは同相のノイズ成分と逆相の信号成分がそれぞれ出力されるため、完全差動増幅器の正負２つの出力を差動増幅すれば同相の信号成分のみが得られる。その結果、外乱ノイズの影響を低減してＳ／Ｎ比が向上する。
【００１５】
請求項４の発明は、請求項１の発明において、フィルタ回路は光電変換回路の出力信号を反転増幅する反転増幅回路を有し、この反転増幅回路の入力段に直列接続されるコンデンサを反転増幅回路の出力段に接続するスイッチ要素を設け、タイミング制御回路によりフィルタ回路の動作開始時に所定時間だけスイッチ要素をオンすることを特徴とし、スイッチ要素をオンすることでフィルタ回路が正常に動作可能となるまでの時間を短縮することができる。その結果、全体の動作時間を短縮できて省電力化が図れる。
【００１６】
請求項５の発明は、請求項１の発明において、サンプルホールド回路は、出力信号をホールドするためのコンデンサと限流用の抵抗を具備し、このコンデンサ並びに抵抗でローパスフィルタを構成したことを特徴とし、サンプルホールド回路にローパスフィルタの機能を持たせることで回路規模を縮小し、コストダウン及び小型化が図れる。
【００１７】
請求項６の発明は、請求項５の発明において、コンデンサの入力側にスイッチ要素を設け、光電変換回路の動作タイミングに同期した駆動信号をタイミング制御回路からスイッチ要素に与えてスイッチ要素をオンすることを特徴とし、スイッチ要素の抵抗分を含めたローパスフィルタの時定数が大きい場合でもサンプルホールドした信号電圧の誤差が低減できて高精度化が図れる。
【００１８】
【発明の実施の形態】
以下、図１〜図７を参照して本発明の一実施形態を詳細に説明する。
【００１９】
図１は本実施形態の一部省略した回路ブロック図である。本実施形態は、発光素子（発光ダイオード）ＬＤを駆動して監視空間に光を照射する発光回路１と、発光素子ＬＤから照射された光が監視空間内の煙により散乱された散乱光を受光素子（フォトダイオード）ＰＤで受光して電気信号に変換する光電変換回路２と、光電変換回路２の出力信号からノイズ成分を除去するフィルタ回路３と、フィルタ回路３でノイズ成分が除去された出力信号をサンプルホールドするサンプルホールド回路４と、サンプルホールド回路４の出力信号に対してゲイン調整並びにオフセット調整を行う出力調整回路５と、各回路を間欠的に動作させるタイミングを制御するタイミング制御回路６と、各回路の動作用電源（電源電圧ＶDD）を作成する電源回路７と、電源回路の出力端間に挿入される電圧変動抑制用のコンデンサＣ０と、電源回路７から供給される動作用電源電圧を安定化させる定電圧回路（レギュレータ）８とを備える。ここで図１における点線で囲まれた範囲、すなわち発光回路１、光電変換回路２、フィルタ回路３、サンプルホールド回路４、出力調整回路５、タイミング制御回路６並びに定電圧回路８は１つのチップに集積化されている。
【００２０】
電源回路７は従来例と共通であって、外部から供給される電源により動作用電源を作成し、発光回路１、タイミング制御回路６並びに定電圧回路８に限流抵抗ＲＬを介して電源電圧ＶDDを供給している。
【００２１】
定電圧回路８は、図２に示すように電源電圧ＶDDから作成した基準電圧ＶＲ１がアンプＡ１の非反転入力端に入力され、アンプＡ１の反転入力端と出力端の間に抵抗Ｒ１が挿入されるとともに、反転入力端とグランドの間に抵抗Ｒ２が挿入された構成を基本とし、アンプＡ１の出力端に安定化された駆動電圧ＶＤ＝ＶＲ１×（Ｒ１＋Ｒ２）／Ｒ２を出力するものである。また、抵抗Ｒ１の抵抗値をトリミング調整することで駆動電圧ＶＤを所望の値に調整可能としてある。なお、本実施形態では抵抗Ｒ２とグランドの間にＦＥＴからなるスイッチング素子Ｑ１が挿入してあるが、このスイッチング素子Ｑ１の役割については後述する。
【００２２】
而して、光電変換回路２、フィルタ回路３、サンプルホールド回路４並びに出力調整回路５には定電圧回路８で安定化された駆動電圧ＶＤを供給し、発光回路１、タイミング制御回路６並びに定電圧回路８にだけ電源回路７からの電源電圧ＶDDを供給するようにしたため、従来例に比較して電源電圧ＶDDの供給先が減少することにより電源電圧ＶDDの変動抑制用のコンデンサＣ０の容量値を減少させることができる。よって、部品寸法が小さく且つ安価なコンデンサＣ０を使用することができてコストダウンと小型化が可能となる。
【００２３】
ところで、図９に示した従来の発光回路１’においては、トランジスタＴｒのコレクタ端子電圧Ｖｃが電源電圧ＶDDと発光素子ＬＤの電圧降下との差分になるから、電源電圧ＶDDが低下したときに発光素子ＬＤの電圧降下分だけ大きく低下し、トランジスタＴｒのコレクタ−エミッタ間電圧を低下させるために飽和領域に入りやすく、通常時の駆動電流が得られない虞がある。
【００２４】
これに対して本実施形態における発光回路１では、図３に示すように従来の発光回路１’に対して発光素子ＬＤとトランジスタＴｒの接続位置を入れ換えており、発光素子ＬＤにおける電圧降下がトランジスタＴｒの動作に影響を与えることがなくなって発光素子ＬＤに安定した駆動電流を流すことができる。なお、従来例と同様にアンプＡ２はタイミング制御回路６から与えられる制御信号LEDによって間欠的に駆動される。
【００２５】
また、従来の故障検出回路１ａ’では３つの端子Ｔ１’〜Ｔ３’から取り込んだ３種類の検出電圧で発光素子ＬＤの断線及び短絡を検出していたが、本実施形態の故障検出回路１ａではトランジスタＴｒのベースに接続された端子Ｔ１と発光素子ＬＤのカソードに接続された端子Ｔ２から取り込んだ２種類の検出電圧Ｖｂ，Ｖｅに基づいて発光素子ＬＤの断線及び短絡を検出する構成とし、検出電圧を取り込むための端子数を減らしてコストダウンが図れるという利点がある。
【００２６】
この故障検出回路１ａは、例えば所定の閾値Ｖth1，Ｖth2と検出電圧Ｖｅ，Ｖｂをそれぞれ比較する２つのコンパレータ（図示せず）を具備しており、各コンパレータの出力をＶcp1，Ｖcp2としたとき、Ｖｅ＞Ｖth1の時にＶcp1がＬレベル、Ｖｅ＜Ｖth1の時にＶcp1がＨレベル、Ｖｂ＞Ｖth2の時にＶcp2がＬレベル、Ｖｂ＜Ｖth2の時にＶcp2がＨレベルとなるように構成され、正常時にＶｅ＞Ｖth1且つＶｂ＞Ｖth2となるように各閾値Ｖth1，Ｖth2が設定される。したがって、コンパレータの出力Ｖcp1，Ｖcp2がともにＬレベルであれば、Ｖｅ＞Ｖth1且つＶｂ＞Ｖth2であるから正常と判定できる。一方、発光素子ＬＤが断線した場合、検出電圧Ｖｂが上昇するとともに駆動電流の減少によって検出電圧Ｖｅが低下する。故に、検出電圧Ｖｂが上昇してもＶｂ＞Ｖth2のままであるからＶcp2はＬレベルのままとなるが、検出電圧Ｖｅが低下するためにＶｅ＜Ｖth1となってＶcp1がＨレベルに反転するから、Ｖcp1がＨレベル且つＶcp2がＬレベルであれば発光素子ＬＤが断線している判定できる。さらに、発光素子ＬＤが短絡した場合、発光素子ＬＤの電圧降下が低下するために検出電圧Ｖｂが正常時より低下するが、検出電圧Ｖｅは変化しない。故に、検出電圧ＶｅはＶｅ＞Ｖth1のままであるからＶcp1はＬレベルのままとなるが、検出電圧Ｖｂが低下するためにＶｂ＜Ｖth2となってＶcp2がＨレベルに反転するから、Ｖcp1がＬレベル且つＶcp2がＨレベルであれば発光素子ＬＤが短絡していると判定できる。
【００２７】
ところで、図１０に示した従来の光電変換回路２’においては、受光素子ＰＤで散乱光を受光した時に発生する光電流の信号成分と外乱ノイズによるノイズ成分とが同相となるために出力信号Ｖ２のＳ／Ｎ比が低下してしまうという問題がある。
【００２８】
これに対して本実施形態における光電変換回路２は、図４に示すように所謂完全差動増幅器Ａ３、帰還用の抵抗Ｒ３，Ｒ４並びにコンデンサＣ３，Ｃ４、完全差動増幅器Ａ３の＋出力と−出力を差動増幅する増幅回路２ａを具備する。完全差動増幅器Ａ３は従来周知であって、＋入力端に入力される信号を反転増幅して−出力端から出力するとともに−入力端に入力される信号を反転増幅して＋出力端から出力するものであり、＋入力端に受光素子ＰＤのアノードが接続されるとともに−入力端にカソードが接続される。すなわち、受光素子ＰＤに流れる光電流の信号成分が完全差動増幅器Ａ３の＋，−入力端に逆相で入力され、ノイズ成分は＋，−入力端に同相で入力されるため、完全差動増幅器Ａ３の＋出力端と−出力端の信号を増幅回路２ａで差動増幅すれば逆相の信号成分のみが増幅されてノイズ成分が低減される。その結果、従来の光電変換回路２’に比較して外乱ノイズの影響を低減してＳ／Ｎ比を向上させることができる。なお、後述するように完全差動増幅器Ａ３はタイミング制御回路６から与えられる制御信号IVACによって間欠的に駆動される。
【００２９】
また、フィルタ回路３は、図５に示すようにコンデンサＣｘと抵抗Ｒｘの直列回路がアンプＡ４の反転入力端に接続され、電源電圧ＶDDから作成された基準電圧ＶＲ４がアンプＡ４の非反転入力端に入力されるとともに、アンプＡ４の出力端が帰還抵抗Ｒｆを介して反転入力端に接続されてなり、コンデンサＣｘの容量値と抵抗Ｒｘの抵抗値で決まる遮断周波数以下の低周波成分（受光素子ＰＤの暗電流分）が光電変換回路２の出力電圧Ｖ１から除去され、アンプＡ４にて反転増幅された後に出力される。
【００３０】
ところで、フィルタ回路３のアンプＡ４もタイミング制御回路６から与えられる制御信号IVACによって間欠的に駆動されており、制御信号IVACによって動作を開始した後に基準電圧ＶＲ４が発生するとアンプＡ４の反転入力端及び出力端が基準電圧ＶＲ４に変化するが、コンデンサＣｘのアンプＡ４側の端子にはアンプＡ４からの出力しか電流供給経路が存在しないため、コンデンサＣｘのアンプＡ４側の端子が基準電圧ＶＲ４に達するまでにコンデンサＣｘの容量値と抵抗Ｒｘ，Ｒｆの抵抗値で決まる時定数に依存した安定時間が必要となる。この安定時間、すなわち動作開始時点からフィルタ回路３が正常に動作し得るようになるまでの時間は煙感知器の動作において比較的に長い時間であり、そのために実際に煙の検出動作に入るまでの時間も長くなってしまい、消費電力の増大並びに応答性の低下といった問題が生じる。
【００３１】
そこで本実施形態のフィルタ回路３においては、アンプＡ４の出力端とコンデンサＣｘのアンプＡ４側の端子との間をアナログスイッチＳＷ１を介して接続し、タイミング制御回路６から与えられる制御信号STARTによりアンプＡ４の動作開始と同時にアナログスイッチＳＷ１を一定期間オンしてアンプＡ４の出力端とコンデンサＣｘのアンプＡ４側の端子との間を短絡させている。その結果、基準電圧ＶＲ４が発生するとコンデンサＣｘのアンプＡ４側の端子も直ちに基準電圧ＶＲ４に達することとなって安定時間を大幅に短縮することができる。
【００３２】
また、サンプルホールド回路４では、図６に示すようにフィルタ回路３の出力電圧Ｖ２が抵抗Ｒsh並びにアナログスイッチＳＷ２を介してコンデンサＣsh及びバッファアンプＡ５の非反転入力端に入力されている。ここで、タイミング制御回路６から与えられる制御信号SHでアナログスイッチＳＷ２がオンされている間、フィルタ回路３の出力電圧Ｖ２がコンデンサＣshに印加されてコンデンサＣshが充電される。一方、アナログスイッチＳＷ２がオフされている間はコンデンサＣshが充電電荷を保持し続け、コンデンサＣshの両端電圧がバッファアンプＡ５によって、そのまま出力調整回路５に出力される。なお、後述するようにサンプルホールド回路４のアンプＡ５もタイミング制御回路６から与えられる制御信号POWER2によって間欠的に駆動される。
【００３３】
ところで、サンプルホールド回路４の後段には通常ノイズ除去用のローパスフィルタが設けられるのであるが、本実施形態ではアナログスイッチＳＷ２の入力側に抵抗Ｒshを接続することにより、抵抗ＲshとコンデンサＣshの積分回路によってローパスフィルタを構成している。すなわち、サンプルホールド回路４にローパスフィルタの機能を持たせることで回路規模を縮小し、コストダウン及び小型化が図れるものである。
【００３４】
そして、サンプルホールド回路４の出力電圧Ｖshが出力調整回路５でゲイン調整並びにオフセット調整され、所望のレベルのアナログ信号Ｖoutとして出力される。但し、このような出力調整回路５は従来周知の技術を用いて実現可能であるから、詳細な構成については図示並びに説明を省略する。
【００３５】
次に、図７に示すタイムチャートを参照して本実施形態の動作を詳細に説明する。
【００３６】
まず、時刻ｔ＝ｔ０に電源回路７から電源供給が開始されて動作電圧ＶDDが立ち上がると（図７（ａ）参照）、タイミング制御回路６が動作を開始して制御信号POWER1，POWER2，IVAC，STARTをＨレベルに立ち上げる（図７（ｂ），（ｄ），（ｆ）参照）。制御信号POWER1，POWER2がＨレベルに立ち上がると定電圧回路８並びにサンプルホールド回路４が動作を開始する。定電圧回路１では制御信号POWER1，POWER2がＨレベルに立ち上がると基準電圧ＶＲ１が供給され、アンプＡ１が動作を開始するとともにスイッチング素子Ｑ１がオンとなって駆動電圧ＶＤを出力する（図７（ｇ）参照）。また、制御信号IVACがＨレベルに立ち上がると光電変換回路２及びフィルタ回路３が動作を開始する。このとき、制御信号STARTがＨレベルに立ち上がるためにフィルタ回路３のアナログスイッチＳＷ１がオンし、上述のようにアンプＡ４の出力端とコンデンサＣｘのアンプＡ４側の端子との間が短絡される。なお、タイミング制御回路６ではコンデンサＣｘのアンプＡ４側の端子が基準電圧ＶＲ４に達する安定時間が経過する時刻ｔ＝ｔ１に制御信号STARTをＬレベルとしてフィルタ回路３のアナログスイッチＳＷ１をオフする。
【００３７】
続いて、各回路の動作点が安定するのに要する時間が経過した時刻ｔ＝ｔ２にタイミング制御回路６が制御信号LEDをＨレベルに立ち上げて発光回路１を動作させ、発光素子ＬＤから監視空間に光を照射させた後、時刻ｔ＝ｔ３に制御信号LEDをＬレベルに立ち下げて発光回路１を停止させて発光素子ＬＤを消灯させる（図７（ｃ）参照）。また、タイミング制御回路６は時刻ｔ＝ｔ３に制御信号IVACをＬレベルに立ち下げることで発光素子ＬＤの消灯と同期して光電変換回路２並びにフィルタ回路３の動作を停止させるとともに（図７（ｄ）参照）、制御信号IVDCをＨレベルに立ち上げて出力調整回路５を動作させる（図７（ｅ）参照）。さらに、タイミング制御回路６では時刻ｔ＝ｔ４に制御信号IVDCをＬレベルに立ち下げて出力調整回路５の動作を停止させており、時刻ｔ＝ｔ３〜ｔ４の期間に出力調整回路５からアナログ信号Ｖoutが出力される（図７（ｌ）参照）。そして、時刻ｔ＝ｔ５にタイミング制御回路６が制御信号POWER1，POWER2をＬレベルに立ち下げることで定電圧回路８並びにサンプルホールド回路４が動作を停止して１回の検出動作が完了する（図７（ｂ）参照）。
【００３８】
ここで、サンプルホールド回路４のアナログスイッチＳＷ２をオンする制御信号ＳＨが従来例と同様に発光素子ＬＤを発光させる制御信号ＬＥＤに同期してタイミング制御回路６から出力された場合（図７（ｈ）参照）、アナログスイッチＳＷ２のオン抵抗とローパルフィルタを構成する抵抗Ｒsh及びコンデンサＣshの影響で、アナログスイッチSW２のオン抵抗及び抵抗Ｒshの抵抗値とコンデンサＣshの容量値で決まる時定数分だけサンプルホールド回路４の出力電圧Ｖshの立ち上がりに遅れ時間Ｔｄが生じてしまう（図７（ｉ）参照）。このため、タイミング制御回路６が制御信号ＳＨをＬレベルに立ち下げた時点（時刻ｔ＝ｔ３）ではフィルタ回路３の出力電圧Ｖ２とサンプルホールド回路４の出力電圧Ｖshとの間に誤差Ｖerが生じてしまうことになる（図７（ｉ）参照）。
【００３９】
そこで、本実施形態ではタイミング制御回路６が制御信号POWER1に同期して時刻ｔ＝ｔ０に制御信号ＳＨをＨレベルに立ち上げるようにし（図７（ｊ）参照）、サンプルホールド回路４のコンデンサＣshを予め充電しておくことによって上記遅れ時間Ｔｄの発生を防ぎ、フィルタ回路３の出力電圧Ｖ２とサンプルホールド回路４の出力電圧Ｖshとの間に誤差Ｖerが生じないようにしている（図７（ｋ）参照）。
【００４０】
而して、タイミング制御回路６では上記時刻ｔ＝ｔ０〜ｔ５の動作を所定の周期で繰り返しており、各回路を間欠的に動作させることで低消費電力化を図っている。
【００４１】
ところで、本実施形態では定電圧回路８に外部電源ＰＷを接続するための外部電源接続端子Ｔｐを設けている。例えば、本実施形態の光電式煙感知器を防災システムの火災感知器等に使用する際、感知器の動作を個別に試験する場合がある。このような試験時に電源線を介して受信機から電源回路７に電源を供給するよりも、別途電池のような外部電源ＰＷから電源供給を行う方が都合がよい。外部電源接続端子Ｔｐは、図２に示すように定電圧回路８のアンプＡ１の出力端に接続されている。そして、外部電源接続端子Ｔｐに外部電源ＰＷが接続された場合、タイミング制御回路６が制御信号POWER1をＬレベルとすることで出力端をハイインピーダンスとした状態でアンプＡ１を停止させるため、外部電源ＰＷから外部電源接続端子Ｔｐを介して定電圧回路８よりも後段の各回路（光電変換回路２、フィルタ回路３、サンプルホールド回路４並びに出力調整回路５）に駆動電圧ＶＤを供給することができる。また、定電圧回路８の後段の上記各回路が停止状態のときには、タイミング制御回路６が制御信号POWER2をＬレベルとしてスイッチング素子Ｑ１をオフすることにより、抵抗Ｒ１，Ｒ２での電流消費をゼロとして定電圧回路８全体の消費電流をゼロとしている（アンプＡ１は停止状態のために消費電流はゼロとなる）。但し、必ずしも外部電源接続端子Ｔｐを設ける必要はなく、定電圧回路８の出力端に外部電源ＰＷを接続しても同様の効果を奏することが可能である。
【００４２】
而して、上述のように定電圧回路８のアンプＡ１の出力端に対して出力端と並列に接続された外部電源接続端子Ｔｐを設け、出力端をハイインピーダンスとした状態でアンプＡ１を停止可能としているので、電源回路７の代わりに外部電源接続端子Ｔｐに接続した外部電源ＰＷから各回路の動作用電源（駆動電圧ＶＤ）の供給が可能となり、使用用途に応じて電源を選択することができて適用用途の拡大が図れるとういう利点がある。
【００４３】
【発明の効果】
請求項１の発明は、発光素子を駆動して監視空間に光を照射する発光回路と、発光素子から照射された光が監視空間内の煙により散乱された散乱光を受光して電気信号に変換する光電変換回路と、光電変換回路の出力信号からノイズ成分を除去するフィルタ回路と、フィルタ回路でノイズ成分が除去された出力信号をサンプルホールドするサンプルホールド回路と、各回路を間欠的に動作させるタイミングを制御するタイミング制御回路と、各回路の動作用電源を作成する電源回路と、電源回路の出力端間に挿入される電圧変動抑制用のコンデンサと、少なくとも電源回路から光電変換回路、フィルタ回路並びにサンプルホールド回路に供給される動作用電源電圧を安定化させる定電圧回路とを備え、発光素子に駆動電流を流す駆動素子を設け、この駆動素子を駆動する駆動信号を出力するアンプを発光回路に具備し、駆動素子の低電位側の出力端とアンプの一方の入力端との間に発光素子を接続したので、電源回路の出力電圧を定電圧回路で安定化させて各回路に供給するため、電源回路の出力端間に挿入するコンデンサの容量値を減少させてコストダウンと小型化が可能となり、また、発光素子における電圧降下がトランジスタの動作に影響を与えることがなくなって発光素子に安定した駆動電流を流すことができ、しかも、発光素子や駆動素子の故障検出用の信号を取り出す点が少なくできるという効果がある。
【００４４】
請求項２の発明は、請求項１の発明において、タイミング制御回路により定電圧回路を間欠的に動作させるので、発光回路等の動作停止時に定電圧回路の動作を停止させて消費電流を低減することができるとういう効果がある。
【００４７】
請求項３の発明は、請求項１の発明において、光電変換回路は、受光素子の両端が各々入力端に接続された完全差動増幅器を具備するので、完全差動増幅器の正負２つの出力端からは同相のノイズ成分と逆相の信号成分がそれぞれ出力されるため、完全差動増幅器の正負２つの出力を差動増幅すれば同相の信号成分のみが得られ、外乱ノイズの影響を低減してＳ／Ｎ比が向上するという効果がある。
【００４８】
請求項４の発明は、請求項１の発明において、フィルタ回路は光電変換回路の出力信号を反転増幅する反転増幅回路を有し、この反転増幅回路の入力段に直列接続されるコンデンサを反転増幅回路の出力段に接続するスイッチ要素を設け、タイミング制御回路によりフィルタ回路の動作開始時に所定時間だけスイッチ要素をオンするので、スイッチ要素をオンすることでフィルタ回路が正常に動作可能となるまでの時間を短縮することができ、その結果、全体の動作時間を短縮できて省電力化が図れるという効果がある。
【００４９】
請求項５の発明は、請求項１の発明において、サンプルホールド回路は、出力信号をホールドするためのコンデンサと限流用の抵抗を具備し、このコンデンサ並びに抵抗でローパスフィルタを構成したので、サンプルホールド回路にローパスフィルタの機能を持たせることで回路規模を縮小し、コストダウン及び小型化が図れるという効果がある。
【００５０】
請求項６の発明は、請求項５の発明において、コンデンサの入力側にスイッチ要素を設け、光電変換回路の動作タイミングに同期した駆動信号をタイミング制御回路からスイッチ要素に与えてスイッチ要素をオンするので、スイッチ要素の抵抗分を含めたローパスフィルタの時定数が大きい場合でもサンプルホールドした信号電圧の誤差が低減できて高精度化が図れるという効果がある。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の一実施形態を示す回路ブロック図である。
【図２】同上における定電圧回路の具体回路図である。
【図３】同上における発光回路の具体回路図である。
【図４】同上における光電変換回路の具体回路図である。
【図５】同上におけるフィルタ回路の具体回路図である。
【図６】同上におけるサンプルホールド回路の具体回路図である。
【図７】同上の動作説明図である。
【図８】従来例を示す回路ブロック図である。
【図９】同上における発光回路の具体回路図である。
【図１０】同上における光電変換回路の具体回路図である。
【符号の説明】
１発光回路
２光電変換回路
３フィルタ回路
４サンプルホールド回路
５出力調整回路
６タイミング制御回路
７電源回路
８定電圧回路

Claims

発光素子を駆動して監視空間に光を照射する発光回路と、発光素子から照射された光が監視空間内の煙により散乱された散乱光を受光して電気信号に変換する光電変換回路と、光電変換回路の出力信号からノイズ成分を除去するフィルタ回路と、フィルタ回路でノイズ成分が除去された出力信号をサンプルホールドするサンプルホールド回路と、各回路を間欠的に動作させるタイミングを制御するタイミング制御回路と、各回路の動作用電源を作成する電源回路と、電源回路の出力端間に挿入される電圧変動抑制用のコンデンサと、少なくとも電源回路から光電変換回路、フィルタ回路並びにサンプルホールド回路に供給される動作用電源電圧を安定化させる定電圧回路とを備え、発光素子に駆動電流を流す駆動素子を設け、この駆動素子を駆動する駆動信号を出力するアンプを発光回路に具備し、駆動素子の低電位側の出力端とアンプの一方の入力端との間に発光素子を接続したことを特徴とする光電式煙感知器。
タイミング制御回路により定電圧回路を間欠的に動作させることを特徴とする請求項１記載の光電式煙感知器。
光電変換回路は、受光素子の両端が各々入力端に接続された完全差動増幅器を具備することを特徴とする請求項１記載の光電式煙感知器。
フィルタ回路は光電変換回路の出力信号を反転増幅する反転増幅回路を有し、この反転増幅回路の入力段に直列接続されるコンデンサを反転増幅回路の出力段に接続するスイッチ要素を設け、タイミング制御回路によりフィルタ回路の動作開始時に所定時間だけスイッチ要素をオンすることを特徴とする請求項１記載の光電式煙感知器。
サンプルホールド回路は、出力信号をホールドするためのコンデンサと限流用の抵抗を具備し、このコンデンサ並びに抵抗でローパスフィルタを構成したことを特徴とする請求項１記載の光電式煙感知器。
コンデンサの入力側にスイッチ要素を設け、光電変換回路の動作タイミングに同期した駆動信号をタイミング制御回路からスイッチ要素に与えてスイッチ要素をオンすることを特徴とする請求項５記載の光電式煙感知器。