JP4010450B2 - 防災受信機 - Google Patents
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Description
【発明の属する技術分野】
本発明は、伝送路に接続した端末機器にアドレスを指定した呼出電圧信号を送信し、端末機器から電流応答信号を受信して監視する防災受信機に関する。
【0002】
【従来の技術】
従来、R型として知られた防災監視設備にあっては、受信機から引き出された伝送路に火災感知器、ガス漏れ検知器などの端末機器を接続して電源を供給し、受信機からのアドレス指定による端末の呼出で防災情報を収集して監視している。
【0003】
このような受信機による端末機器の呼出は、まず受信機から特定の端末機器のアドレスと呼出コマンドを含む呼出電圧信号を伝送路に送出する。呼出電圧信号を受信した端末機器は、呼出アドレスと自己アドレスの一致を検出すると、例えばその時の端末機器の状態を示す応答情報を、伝送路に電流を流す応答電流信号により送出している。
【0004】
このように呼出電圧信号に対する端末機器からの応答電流信号を受信機で正しく受信するためには、端末機器の消費電流により伝送路に流れる電流を応答電流信号から相殺する必要がある。
【0005】
そこで従来の受信機にあっては、図5のようなサンプルホールド回路100を設けている。このサンプルホールド回路100は、定電流回路106、入力抵抗R1、スイッチ素子108、コンデンサC1、オペアンプ(差動増幅器)110で構成される。
【0006】
図6は、従来の受信機における端末機器の呼出休止期間と呼出期間に対する図5のスイッチ素子108のオン、オフを示したタイミングチャートである。まず端末機器の呼出は、図6(A)のように、例えば1秒の周期Tで呼出休止期間T1と呼出期間T2を繰り返している。このため呼出期間T2のタイミングで、図5(B)のように、アドレスを指定した呼出電圧信号が伝送路に送出され順次端末機器を呼出し、その間のタイミングで呼出しアドレスと一致する端末機器から応答電流信号が伝送路に送出される。
【0007】
サンプルホールド回路100のスイッチ素子108は、呼出休止期間T1のあいだオンする。定電流回路106は、呼出休止期間T1において端末機器102の消費電流の合計として伝送路104に流れる線路電流に比例した電流を出力し、抵抗R1に出力電流に応じた受信電圧が発生する。このためコンデンサC1はスイッチ素子108のオンにより、抵抗R1に発生した線路電流に比例した受信電圧に充電され、呼出期間T2に入るとスイッチ素子108がオフし、コンデンサC1に線路電流に比例した受信電圧がホールドされる。
【0008】
そして呼出期間T2の間は、呼出休止期間T1にホールドしたコンデンサC1の電圧と、端末機器からの応答電流信号による定電流回路106の出力電流に対応した受信電圧との差電圧をオペアンプ110で出力し、端末機器の消費電流に起因した電流を相殺した応答電流信号に比例した応答電圧信号を受信して処理するようにしている。
【0009】
【特許文献1】
特開平8−255294号公報
【特許文献2】
特開平3−237593号公報
【0010】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、このような従来のサンプルホールド回路にあっては、呼出休止期間に伝送路に流れる端末機器の消費電流に比例した受信電圧をコンデンサでサンプルホールドして次の呼出期間で応答電流信号の受信電圧から相殺しているが、コンデンサの漏れ電流によって呼出期間中にホールド電圧が低下して消費電流の相殺が正確にできなくなる問題がある。
【0011】
またスイッチ素子を必要とするために回路コストが高くなる問題があり、更に、コンデンサが完全に充電するためにはかなり時間を要するため、呼出休止期間を長くとることから、端末機器呼出の高速化が困難となる問題があった。
【0012】
本発明は、端末機器の消費電流を検出して端末機器の応答電流から相殺する処理を高速且つ正確に行って伝送性能を向上させる防災受信機を提供することを目的とする。
【0013】
【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。
【0014】
本発明は、電源電圧が供給された伝送路に火災感知器、ガス漏れ検知器などの端末機器を接続し、端末機器の呼出期間と呼出休止期間を交互に設定し、呼出期間にアドレスを指定した呼出電圧信号を端末機器に順次送信すると共に各呼出電圧信号に対応して電流応答信号を前記端末機器から受信して監視する防災受信機を対象とする。
【0015】
このような防災受信機につき本発明は、端末機器を接続した伝送路に流れる電流に比例した電流を出力する定電流回路と、定電流回路の出力を反転入力端子に入力接続すると共に、反転入力端子と接地間に入力抵抗を接続し、出力端子と反転入力端子との間に帰還抵抗を接続した差動増幅器と、端末機器の呼出休止期間に、差動増幅器の反転入力端子の入力電圧(V1)と出力端子の出力電圧(Vo)をAD変換して取込み、出力電圧(Vo)を予め設定した目標出力電圧(Vok)に維持する非反転入力電圧値(V2k)を演算し、呼出期間に亘り非反転入力電圧値をDA変換して差動増幅器の非反転入力端子に出力するCPU回路とを備えたことを特徴とする。
【0016】
ここで、CPU回路は、非反転入力電圧値(V2k)を
【0017】
【数2】
【0018】
として演算することを特徴とする。
【0019】
このような本発明の防災受信機によれば、端末機器の消費電流を相殺するための非反転入力電圧値(V2k)がCPU回路による演算で導出されるため、コンデンサの充放電時間を待つ必要がなく、呼出休止期間を短くし、伝送の高速化が可能となる。
【0020】
また端末機器の消費電流を相殺するための電圧値(V2k)をDA変換して差動増幅器に設定しているため、長時間経過してもDA変換出力は変動せず、呼出休止期間の設定によるサンプルホールドの回数を減らすことができ、全体と伝送の高速化が可能となる。即ち、呼出休止期間は、少なくとも2回のAD変換と1回のDA変換ができればよく、呼出休止期間が短くなり、またその回数が減ることで、伝送の高速化が可能となる。
【0021】
【発明の実施の形態】
図1は本発明の防災受信機を備えた防災監視設備の説明図である。図1において、防災受信機1から引き出された伝送路2に対しては、端末機器として例えば感知器用中継器3が複数接続されている。感知器用中継器3からは感知器回線L1〜Lnが引き出され、それぞれオンオフ型の火災感知器4を接続している。
【0022】
オンオフ型の火災感知器4は、火災を検出すると、感知器用中継器3からの感知器回線を短絡し、発報電流を流し、これを感知器用中継器3で受信して火災と判断する。
【0023】
端末機器としては感知器用中継器以外に熱や煙等のアナログ値を検出するアナログ感知器やガス漏れ検知器や防排煙制御機器などが、それぞれ固有のアドレスが設定されて伝送路2に接続される。
【0024】
防災受信機1には、MPUを用いた監視制御部5、伝送回路6、表示部7及び操作部8が設けられる。防災受信機1の伝送回路6は、端末アドレスを指定したポーリングにより端末機器の情報の収集を行う。
【0025】
感知器用中継器3側となる端末機器側には、例えば端末アドレスとしてアドレス1〜127が設定されており、定常監視状態にあっては端末アドレスを順次指定して端末側を呼び出し、呼び出した端末から、そのとき検出している端末情報を応答情報として送信させる。
【0026】
感知器用中継器3には、伝送回路9、CPU回路10、アドレス記憶部30及び火災受信回路11が設けられている。防災受信機1の伝送回路6と感知器用中継器3の伝送回路9は、伝送路2に設けている伝送線Sとコモン線SCで接続されている。
【0027】
また電源線Vにより、感知器用中継器3のCPU回路10及び火災受信回路11に対する電源供給が行われている。感知器用中継器3は、防災受信機1から呼出信号のアドレスとアドレス記憶部30に記憶した自己のアドレスが一致した際に自己の端末の情報を防災受信機1に電流信号として送出する。
【0028】
防災受信機1の伝送回路6から引き出された伝送線Sとコモン線SCの間には、感知器用中継器3側に対する電源供給を行うため規定の電源電圧が供給されている。
【0029】
伝送回路6から端末機器に対する呼出信号は、伝送線Sとコモン線SC間に供給している電源電圧に重畳した電圧信号を用いて呼出信号を送出する。この防災受信機1側からの呼出信号に対し、感知器用中継器3側となる端末の伝送回路9は、応答情報を電流信号として伝送線Sとコモン線SC間に送出する。
【0030】
防災受信機1の伝送回路6には本発明による応答電流受信回路12が設けられている。応答電流受信回路12は、伝送回路6による所定の呼出休止期間のタイミングで、感知器用中継器3を含む端末機器の消費電流により流れる伝送線Sとコモン線SC間の線路電流を検出し、これを呼出期間において端末機器からの呼出電流信号から相殺する受信処理を行っている。
【0031】
図2は図1の防災受信機1の伝送回路6に設けている応答電流受信回路12の実施形態を示した回路図である。
【0032】
図2において、応答電流受信回路12には、定電流回路13、差動増幅器として動作するオペアンプ14、CPU回路15、CPU回路15に設けらたA/D変換器16,17及びD/A変換器18、コンパレータ20、帰還抵抗R2、入力抵抗R3、基準電圧源21を備えている。
【0033】
定電流回路13には端末機器3aを接続した伝送路2が接続される。端末機器3aは、図1の感知器用中継器3を含む伝送路2に接続されている複数の機器を代表して表わしている。
【0034】
端末機器3aは、送受信動作を行わない定常時にあっても所定の消費電流を伝送路2に流しており、呼出信号の受信時及び応答信号の送信時には、それぞれに対応した信号電流を伝送路2に流すことになる。定電流回路13は、このような端末機器3aによって伝送路2に流れる線路電流に比例した電流I1を出力する。
【0035】
オペアンプ14は、反転入力端子(マイナス入力端子)と接地間に入力抵抗R3を接続し、また出力端子から反転入力端子の間に帰還抵抗R2を接続している。
【0036】
定電流回路13から出力された伝送路2の線路電流に比例した出力電流I1は、帰還抵抗R2と入力抵抗R3に電流I2,I3のように分かれて流れる。これによってオペアンプ14の反転入力端子に受信電圧V1が発生する。
【0037】
オペアンプ14の反転入力端子の電圧V1は、CPU回路15に内蔵しているA/D変換器16によりデジタルデータとして取り込まれている。またオペアンプ14の出力電圧V0も、CPU回路15のA/D変換器17によりデジタルデータとして取り込まれている。更に、オペアンプ14の非反転入力端子(プラス入力端子)に対する入力電圧V1は、CPU回路15に設けているD/A変換器18から出力されている。
【0038】
オペアンプ14の出力電圧V0はコンパレータ20の反転入力端子に与えられ、非反転入力端子に対する基準電圧源21からの基準電圧と比較され、受信応答信号をパルス波形に成形して出力している。
【0039】
CPU回路15は、呼出休止期間のタイミングで端末機器3aの消費電流によって伝送路2に流れる電流を検出して、呼出期間中に端末機器3aの応答電流信号から相殺する相殺量を演算により決定する演算処理を行っている。このCPU回路15による端末機器の消費電流に対応した値を応答信号電流から相殺除去するための原理を説明すると次のようになる。
【0040】
まず、伝送路2に流れる電流に比例する定電流回路13の出力電流I1は、帰還抵抗R2に流れる電流I2と入力抵抗R3に流れる電流I3に分かれることから、オペアンプ14における非反転入力端子の電圧V2に関わりなく次式が成立する。
【0041】
【数3】
【0042】
このときのオペアンプ14の出力電圧V0は端末機器3aの消費電流に依存しているため、この消費電流による値を相殺しない限りコンパレータ20による動作は正確にできない。
【0043】
ここで、コンパレータ20の基準電圧源21による基準電圧でパルス変換されるためのオペアンプ14の望ましい出力電圧、即ち目標出力電圧をVokとする。この目標出力電圧をVokを得るためのD/A変換器18により設定する非反転入力端子の電圧V2kを求める。
【0044】
このときの帰還抵抗R2を流れる電流をI2k、入力抵抗R3を流れる電流をI3k、更にオペアンプの反転入力端子に加わる電圧V1kとする。なおオペアンプ14の目標出力電圧Vokは、オペアンプ14の不飽和の範囲で設定した任意の電圧となる。したがって、
【0045】
【数4】
【0046】
であり、また(1)式と同様に次の(3)式が成立する。
【0047】
【数5】
【0048】
ここで、I2とI2k及びI3とI3kの間には次の関係がある。
【0049】
【数6】
【0050】
この式と(1)(3)式とから次式が導かれる。
【0051】
【数7】
【0052】
そこで目標出力電圧Vokを得るためにD/A変換器18で設定する電圧V1kは(2)(7)式より次式で与えられる。
【0053】
【数8】
【0054】
図2の応答電流受信回路12に設けているCPU回路15は、この(8)式の演算を呼出休止期間のタイミングで行い、次の呼出期間の間にD/A変換器18によりオペアンプ14の非反転入力端子に演算した値を設定する。
【0055】
即ちCPU回路15は、呼出休止期間のタイミングで入力電圧V1をA/D変換器16により取り込むと共に、出力電圧V0をA/D変換器17により取り込み、(8)式により電圧V1kのデジタルデータを演算し、次の呼出期間に亘り、D/A変換器18によりアナログ電圧に変換した電圧V1kをオペアンプ14の非反転入力端子に出力する。
【0056】
これによってオペアンプ14の出力電圧V0は、伝送路2に流れる端末機器3aの消費電流に応じた電圧値を相殺した最適電圧Vokを維持することができ、この最適電圧Vokを規定電圧として端末機器3aから出力された応答電流に比例した受信電圧が重畳され、これをコンパレータ20で基準電圧源21の基準電圧と比較して受信応答電流に比例したパルス信号を出力し、端末応答データを判断することができる。
【0057】
図3は図2のCPU回路15による処理動作を呼出休止期間と呼出期間、更に呼出信号と共に表わしている。
【0058】
図3(A)は端末機器に対する防災受信機1側の呼出タイミングであり、呼出休止期間T11とその後の呼出期間T12でなる呼出周期T0を繰り返している。図3(B)は防災受信機1からの呼出信号であり、呼出期間T12の間に端末アドレスを順次指定した呼出信号が電圧呼出信号として間に空き期間を設けて順次伝送路2に送出される。この電圧呼出信号の後ろに続く空き期間が端末機器からの応答電流信号の送出期間となる。
【0059】
図3(C)は図2のCPU回路15の動作タイミングを示している。図3(A)の呼出休止期間T11のタイミングで、CPU回路15はCPU処理22を実行する。このCPU処理22は下側に拡大して示すように、入力電圧V1のA/D変換23、出力電圧V0のA/D変換24、更に(8)式の演算25を行う。
【0060】
そして、これに続く呼出期間T12の間、演算25で求めた(8)式の電圧V2kをD/A変換26によりアナログ電圧に変換し、オペアンプ14の非反転入力端子に電圧V2として継続的に加えている。
【0061】
図4は図2のCPU回路15による演算処理のフローチャートである。図4において、まずステップS1で呼出休止期間か否かチェックしており、呼出休止期間を判別すると、ステップ2でオペアンプ14の反転入力端子に対する入力電圧V1をA/D変換器16によりデジタルデータに変換して取り込む。
【0062】
次にステップS3で、出力電圧V0をA/D変換器17によりデジタルデータに変換して取り込む。この演算処理にあっては、A/D変換器16,17で複数回取り込んで、その平均値を求めていることから、ステップS4で所定回数の取込み終了か否かをチェックし、所定回数に達していなければステップS2,S3の処理を繰り返す。ステップS4で所定回数の取込み終了を判別すると、ステップS5に進み、入力電圧V1と出力電圧V0の平均電圧を演算する。
【0063】
続いてステップS6で、(8)式に基づいて出力電圧V2kを演算する。そしてステップS7で、D/A変換器18により、演算した出力電圧V2kの値をアナログ電圧に変換し、コンパレータ20の非反転入力端子に出力する。
【0064】
なお図4の演算処理にあっては、ステップS2〜S5において呼出休止期間に入力電圧V1と出力電圧V0を複数回取り込んで、その平均値を求め、これにより(8)式から出力電圧V2kを演算しているが、平均値を求めずに入力電圧V1,出力電圧V0を1回のA/D変換で取り込んで、(8)式から電圧V2kを演算してもよい。
【0065】
このようにA/D変換をそれぞれ1回とすることで、演算処理のための呼出休止期間を最短時間にすることができる。もちろん図4の演算処理のように、入力電圧V1,出力電圧V0の平均値を演算して用いることで、ノイズなどによる誤った演算結果を防ぐことができる。
【0066】
なお、本発明は上記の実施形態に限定されず、その目的と利点を損なうことのない適宜の変形を含む。また本発明は、上記の実施形態に示した数値による限定は受けない。
【0067】
また、この演算処理は、上記の1秒ごとの呼出休止期間毎に必ず行う必要はなく、呼出休止期間であれば任意のタイミングで行っても良い。例えば防災受信機に電源を供給してシステムを立ち上げた際や、1日若しくは週に1度行うような自動試験の際に演算処理を行うようにしても良い。
【0068】
【発明の効果】
以上説明してきたように本発明によれば、端末機器の消費電流を相殺するための電圧値をCPU回路による演算で求めることができるため、従来のサンプルホールド回路を利用した場合のコンデンサの充放電時間を待つ必要がなく、そのための呼出休止期間を短くすることができ、その分、呼出応答を行う伝送の高速化が実現できる。
【0069】
また、端末機器の消費電流を相殺する電圧値を演算した後にD/A変換して差動増幅器に設定しているため、増幅期間経過してもD/A変換出力は変動せず、このため呼出休止期間の間隔を長くし、且つその回数を減らすことができ、全体として呼出応答の伝送を高速化できる。
【0070】
特に、呼出休止期間は少なくとも2回のA/D変換と1回のD/A変換ができれば良く、従来のコンデンサの充放電に比べごく短いの呼出休止期間の設定で済む。
【0071】
また、従来のサンプルホールド回路のように高価なスイッチ素子を必要とせず、その分、コストダウンを図ることができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明が適用される防災監視設備の説明図
【図2】本発明の実施形態を示した回路図
【図3】呼出応答と図2のCPU回路による処理動作のタイミングチャート
【図4】図2のCPU回路における処理手順のフローチャート
【図5】従来の応答電流受信に用いるサンプルホールド回路の説明図
【図6】従来の呼出応答とサンプルホールドするめたのスイッチ素子のタイミングチャート
【符号の説明】
1:防災受信機
2:伝送路
3:感知器用中継器
3a:端末機器
4:火災感知器
5:監視制御部
6,9:伝送回路
7:表示部
8:操作部
10,15:CPU回路
11:火災受信回路
12:応答電流受信回路
13:定電流回路
14:オペアンプ(差動増幅器)
16,17:A/D変換器
18:D/A変換器
20:コンパレータ
21:基準電圧源
Claims (2)
- 電源電圧が供給された伝送路に端末機器を接続し、前記端末機器の呼出期間と呼出休止期間を設定し、前記呼出期間にアドレスを指定した呼出電圧信号を前記端末機器に順次送信すると共に各呼出電圧信号に対応して電流応答信号を前記端末機器から受信して監視する防災受信機に於いて、
前記端末機器を接続した前記伝送路に流れる電流に比例した電流を出力する定電流回路と、
前記定電流回路の出力を反転入力端子に入力接続すると共に、前記反転入力端子と接地間に入力抵抗(R3)を接続し、出力端子と前記反転入力端子との間に帰還抵抗(R2)を接続した差動増幅器と、
前記端末機器の呼出休止期間に、前記差動増幅器の反転入力端子の入力電圧(V1)と出力端子の出力電圧(V0)をAD変換して取込み、前記出力電圧(V0)を予め設定した目標出力電圧(V0k)に維持する非反転入力電圧値(V2k)を演算し、前記端末機器の呼出期間に亘り前記非反転入力電圧値をDA変換して前記差動増幅器の非反転入力端子に出力するCPU回路と、
を備えたことを特徴とする防災受信機。
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