JP4089176B2 - 煙感知器の感度試験方法 - Google Patents
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Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、煙感知器の感度試験方法に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
従来の煙感知器の感度試験方法としては、バックグランド信号をもとに増幅部のゲインを増加させ、そのときの増幅された受光信号のレベルと、予め設定している警告閾値とを比較することで警告回路が感度範囲外で動作しているか、否かを試験する方法がある。
【０００３】
具体的には、煙が存在しない環境下で、受光素子の受光信号を増幅する増幅部のゲインを所定の第１のゲイン分増加させ、そのとき増幅部より増幅されて出力される出力信号を第１の試験信号とし、また上記第１のゲインよりも小さい第２のゲイン分で増幅部のゲインを増加させ、そのときの増幅部より増幅されて出力される出力信号を第２の試験信号として用い、第１の試験信号のレベルが上記警告閾値よりも小さいか、或いは第２の試験信号のレベルが警告閾値を越えている場合に、警告回路が感度範囲外で動作していると判断する方法である。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
上記の従来の方法は、増幅部のゲインを増加させて受光信号に含まれるバックグランド信号のレベルを高めることで、実際に煙を煙検出室に流入させて試験を行うことなく、擬似的に感度試験用に必要な煙濃度を検出したときの受光信号を発生させ、感度試験を可能とした方法であるが、この従来方法では、増幅部のゲインだけを増加させるため、回路ノイズも同時に増幅されることになり、そのため増幅されたノイズにより、警告閾値に引っかかるレベルの受光信号も現れることになり、実際には感度範囲外であっても感度範囲内として良品と判断されてしまうという問題があった。
【０００５】
本発明は、上記の問題点に鑑みて為されたもので、その目的とするところは、実際の煙を用いず、しかも回路のノイズの発生を抑え、確実な煙感知器の感度試験が行える煙感知器の感度試験方法を提供することにある。
【０００６】
【発明の課題を解決する手段】
上述の目的を達成するために、請求項１の発明では、煙が外部より内部に流入する煙検出室と、この煙検出室内に臨み光を煙検出室内に放射する発光素子と、発光素子が放出する光が直接受光しないように受光面を煙検出室内に臨ませ、暗室内に流入した煙による上記発光素子の放射光の反射光を受光する受光素子とで構成される光学系部を有し、上記受光素子が出力するバックグランド信号を含む受光信号を増幅部で増幅してその出力信号のレベルで煙濃度を計測する煙感知器の感度試験に当たり、上記増幅部のゲインを作動試験時及び不作動試験時においてそれぞれ複数段に切り替え可能なゲイン切り替え回路を上記増幅部に備えるとともに、上記発光素子の発光電流を増減させることで発光量を複数段に切り替え可能な発光電流制御回路を上記発光素子の駆動制御回路内に備え、通常監視時の迷光量を計測し、その値を光学ＳＮとしてメモリに記録しておき、作動試験時には、メモリに記録された光学ＳＮの値に応じて、ゲイン切り替え回路が上記増幅部のゲインを通常監視時のゲインより大きな第１のゲインに切り替えると同時に発光電流制御回路が通常監視時の光量より大きな第１の発光量に切り替えた状態で上記増幅部より作動試験用の上記出力信号を得、不作動試験時には、メモリに記録された光学ＳＮの値に応じて、ゲイン切り替え回路が上記増幅部のゲインを通常監視時のゲインより大きく且つ第１のゲインより小さな第２のゲインに切り替えると同時に発光電流制御回路が通常監視時の光量より大きく且つ上記第１の光量より小さな第２の光量に切り替えた状態で上記増幅部より不作動試験用の上記出力信号を得、作動試験用、不作動試験用の出力信号のレベルと予め設定した閾値とを比較して作動試験用の出力信号のレベルが上記閾値よりも小さいか、不作動試験用の出力信号のレベルが上記閾値よりも大きいときに煙感知器が感度範囲外で動作していることを検出することを特徴とする。
【０００８】
請求項２の発明では、請求項１の発明において、バックグランド信号の大きさによって、第１のゲインと、第２のゲインの値を調整することを特徴とする。
【０００９】
請求項３の発明では、請求項１の発明において、上記ゲイン切り替え及び発光量切り替えの切り替え指示を煙感知器外部からの切り替え信号により行うことを特徴とする。
【００１０】
【発明の実施の形態】
以下本発明を実施形態により説明する。
【００１１】
図１は本発明の感度試験方法を採用するために構成された煙感知器のシステム構成を示しており、煙検出室Ｘ内に配置され、煙検出室Ｘ内に光Ｌを放射するＬＥＤからなる発光素子１と、煙検出室Ｘ内に配置され、発光素子１の光Ｌが煙検出室内に流入する煙の粒子Ｙによって散乱された散乱光Ｌ’を受光し、その受光量に応じたレベルの電流信号を受光信号として出力するフォトダイオードからなる受光素子２とを備えた光学系部と、発光素子１の発光制御と、受光素子２の受光信号の処理を行う投光・受光回路３と、投光・受光回路３の制御と、本発明の感度試験方法を実行するための後述する処理を行う機能と、増幅され、オフセット調整された受光信号、つまり投光・受光回路３からの出力信号の処理を行う機能とを備えたマイクロコンピュータ４と、火災受信機６に対して所定の信号形式により煙感知情報を回線７を介して伝送したり、火災受信機６からの操作情報を受信するための伝送回路５とで構成される。
【００１２】
投光・受光回路３は、マイクロコンピュータ４からの制御信号ＣＳによって制御されるもので、受光素子２から電流信号として出力される受光信号を電圧信号に変換するためのＩ／Ｖ変換回路８と、このＩ／Ｖ変換回路８で電圧信号に変換された受光信号を増幅する増幅部９と、感度調整回路１０と、オフセット調整回路１１と、発光素子１の駆動を制御する駆動制御回路１２と、感度調整制御回路１３とから構成される。
【００１３】
図２は投光・受光回路３の具体回路例を示しており、駆動制御回路１２は、電源Ｖｃｃとグランドとの間に駆動用トランジスタＱ１とＬＥＤからなる発光素子１と抵抗Ｒ０との直列回路を接続し、定電圧回路１２２を非反転入力端に接続した演算増幅器ＯＰ１の出力端より入力するベース電流に応じたエミッタ電流を駆動用トランジスタＱ１を介して発光素子１と抵抗Ｒ０の直列回路に流して発光させるようになっている。
【００１４】
この発光素子１に流れるエミッタ電流、つまり発光電流を切り替えて発光量を切り替えるのが演算増幅器ＯＰ１の帰還回路に挿入された発光電流制御回路１２１である。この発光電流制御回路１２１は図３に示すように発光素子１のカソードと抵抗Ｒ０の接続点と、演算増幅器ＯＰ１の反転入力端との間に挿入された抵抗Ｒ１及びグランドと演算増幅器ＯＰ１の反転入力端との間に挿入された抵抗Ｒ２０とＭＯＳＦＥＴからなるスイッチ素子Ｑ２との直列回路及び、抵抗Ｒ２１とＭＯＳＦＥＴからなるスイッチ素子Ｑ３との直列回路と、ＭＯＳＦＥＴＱ２、Ｑ３のオンオフを制御する制御回路１２３とで構成される。
【００１５】
この制御回路１２３は、マイクロコンピュータ４から感度調整制御回路１３を介して後述する感度試験を行う際に、作動試験信号ＳＧ１が入力すると、一方のスイッチング素子Ｑ２をオンさせ、また不作動試験信号ＳＧ２が入力すると、両スイッチング素子Ｑ２，Ｑ３をオンさせることで演算増幅器ＯＰ１の帰還抵抗値を切り替え、この切り替えにより演算増幅器ＯＰ１のゲインを切り替えるようになっている。
【００１６】
ここで抵抗Ｒ２０，Ｒ２１の抵抗値を１００ｋΩ、Ｒ１の抵抗値を５ｋΩとし、スイッチ素子Ｑ２、Ｑ３が共にオフとしている通常監視時の発光電流をＩとした場合、作動試験時にはＩ×（５０ｋΩ＋５ｋΩ）／５０ｋΩとなって、通常時の発光電流Ｉに対して１０％増加することになる。また不作動試験時にはＩ×（１００ｋΩ＋５ｋΩ）／１００ｋΩとなって、通常時の発光電流Ｉに対して５％増加することになる。
【００１７】
一方増幅部９は、図２に示すようにＩ／Ｖ変換回路８から出力される電流信号からなる受光信号を抵抗Ｒ３を介して反転入力端に入力して増幅する演算増幅器ＯＰ２と、この演算増幅器ＯＰ２の反転入力端と出力端との間にスイッチ素子Ｓ１〜Ｓ５を介して接続されている帰還抵抗Ｒ１１〜Ｒ１５と、上記スイッチ素子Ｓ１〜Ｓ５をオンオフして演算増幅器ＯＰ２に接続する帰還抵抗を選択して、演算増幅器ＯＰ２のゲインを切り替え設定するゲイン設定回路９１から構成され、ゲイン設定回路９１と、スイッチ素子Ｓ１〜Ｓ５と、複数の帰還抵抗Ｒ１１〜Ｒ１５とで演算増幅器ＯＰ２のゲイン切り替え回路９０を構成している。
【００１８】
ゲイン切り替え回路９０は駆動制御回路１２と同様に感度調整制御回路１３からの作動試験信号ＳＧ１又は不作動試験信号ＳＧ２に基づいて予めメモリ（不図示）に記憶させているゲイン設定内容に応じてスイッチ素子Ｓ１〜Ｓ５を制御するようになっている。演算増幅器ＯＰ２は反転入力端に基準電圧源ｒｅｆ２が接続されている。
【００１９】
感度調整回路１０は、演算増幅器ＯＰ３と、演算増幅器ＯＰ３の反転入力端と演算増幅器ＯＰ２の出力端との間に挿入された可変抵抗器ＶＲと、帰還抵抗Ｒ４と、基準電圧源ｒｅｆ１とで構成され、可変抵抗器ＶＲにより演算増幅器ＯＰ３のゲイン調整を行うことで感度調整が行えるようになっている。
【００２０】
オフセット調整回路１１は加算器１１０と、Ｄ／Ａコンバータ１１１とバッファアンプ１１２とで構成され、外部からの調整用のデジタルデータで示される電圧をＤ／Ａコンバータ１１でアナログ電圧に変換してその電圧をオフセット電圧として演算増幅器ＯＰ２の出力電圧に加算しオフセット調整を行い、オフセット調整後の信号を、投光・受光回路３の出力信号ＯＳとしてバッファアンプ１１２を通じてマイクロコンピュータ４のＡ／Ｄ変換ポートへ出力するようなっている。
【００２１】
次に図１〜図３に示す回路により構成された煙感知器を用いて行う本発明の感度試験方法について説明する。
【００２２】
まず煙感知器はラビリンスと言われている煙検出室Ｘ内に臨ませた発光素子１から煙検出室Ｘ内に光Ｌを放射し、発光素子１と同様に暗室内に臨ませるとともに発光素子１の光軸から離れた位置に受光面を配置した受光素子２とで光学系部を構成し、この受光素子２の受光信号のレベルにより煙の濃度を検知するようになっている。
【００２３】
つまり煙が煙検出室Ｘ内に外部から煙が流入していない状態では、発光素子１からの光Ｌは受光素子２に入らないが、煙が煙検出室Ｘ内に流入すると、煙の粒子Ｓにより発光素子１の放射する光Ｌが散乱し、その散乱光Ｌ’が受光素子２に受光される。これによりフォトダイオードを用いる受光素子２の受光信号は、投光・受光回路３内のＩ／Ｖ変換回路８により電圧信号に変換された後、さらに増幅部９で増幅され、感度調整回路１０．オフセット調整回路１１を介してマイクロコンピュータ４へ出力され、この出力信号ＯＳのレベルと予め設定している発報閾値とがマイクロコンピュータ４で比較され、出力信号ＯＳのレベルが発報閾値を越えている場合に発報されるのである。
【００２４】
ところで上記煙検出室Ｘ内に煙が全く入っていない場合でも、発光素子１から放射された光Ｌが煙検出室Ｘ内の内壁面で反射してある程度の光が受光素子２に受光される。この光を通常迷光と言う。
【００２５】
この迷光による受光信号のレベルを定量化するため、ここでは光学Ｓ／Ｎという値を定義する。
【００２６】
例えば煙濃度３．１６％／ｆｏｏｔ（メートル換算１０％／ｍ）時の受光素子２からの電流出力信号量をＰｓ（ｎＡ）、煙が全くない場合の受光素子２の出力である迷光信号（バックグランド信号）をＰｎ（ｎＡ）とすると、例えば煙濃度３．１６（％／ｆｏｏｔ）時の光学ＳＮ値Ｒは以下のように示される。
【００２７】
R＝Ps／Pn …（１）
図４（ａ）はこの（１）式に対応する煙濃度と受光量（電流出力信号量）との関係を示す。
【００２８】
ところで、通常監視時のゲイン設定は次のように行われる。受光素子２から出力される受光信号は上述のようにＩ／Ｖ変換回路８によりＩ／Ｖ変換され且つ増幅されるが、この時のゲインをＧｉとする。
【００２９】
そして受光素子２から出力される受光信号は一旦Ｉ／Ｖ変換回路８内でピークホールドされた後、さらに増幅するために増幅部９の演算増幅器ＯＰ２に入力する。通常監視時においては、演算増幅器ＯＰ２のゲインはゲイン切り替え回路９０によってゲインの最低値が設定される。図２ではスイッチ素子Ｓ１がオンされて帰還抵抗Ｒ１１が演算増幅器ＯＰ２に接続されて通常監視時のゲインが設定される。ここでの演算増幅器ＯＰ２のゲインをＧｆとする。
【００３０】
このゲイン切り替え部４の演算増幅器ＯＰ２の次段に回路ゲインを調整するための感度調整回路１０が設けられており、ここでの演算増幅器ＯＰ３のゲインをＧｖとする。
【００３１】
而して煙濃度ｘ（％／ｆｏｏｔ）に対応する出力信号の電圧レベルＥ１（Ｘ）〔Ｖ〕は以下のように表される。
【００３２】
E1(x)＝(Ps+Pn)×Gi×Gf×Gv×10-9×(x／3.16) …（２）
更に感度調整回路１０の次段にはオフセット調整回路１１が設けられており、このオフセット調整回路１１で出力電圧Ｅ１（ｘ）をＥｏｆｆ（Ｖ）だけオフセット調整したときの煙濃度ｘ（％／ｆｏｏｔ）時の出力電圧Ｅ２（ｘ）は以下のように表される。図４（ｂ）はその関係を示す。
【００３３】
E2(x）＝E1(x)＋Eoff
上記手順で、感度調整、オフセット調整を行い、所定感度で発報出力を出すように設定する。
【００３４】
ところで感度試験は煙濃度がゼロの時の迷光によるバックグラウンド信号を増幅し、擬似的に試験用に必要な煙の出力を発生させる方法である。
【００３５】
しかし、従来のようにゲインだけを増加させると、回路ノイズも同時に増幅されることになり、増幅されたノイズのために、感度試験用に設けた閾値に引っかかる受光信号も現れ、問題となる。
【００３６】
この点を解決するために本発明の煙感知器の感度試験方法では、バックグランド信号成分のレベルを上げる際に、発光素子１に流す発光電流を増加させることにより発光光量を上げることで、ゲイン増加による増幅量を低減させ、回路ノイズ成分の発生を抑えるのである。
【００３７】
本発明の感度試験方法に用いる煙感知器では増幅部９内のゲイン切り替え回路９０により受光信号を増幅する演算増幅器ＯＰ２のゲイン切り替え設定を行うとともに、駆動制御回路１２により発光素子１の発光量を切り替えることで、感度切り替えを行うようになっている。
【００３８】
本実施形態の方法を用いる煙感知器では図２に示すように感度試験用のゲインを４種類用意している。勿論ボリュームなどや電子ボリュームを用いて、さらに多段階のボリューム設定も可能である。
【００３９】
ここでは、図２の構成に沿って４種類のゲインの場合について説明する。
【００４０】
まず感度試験のためにゲイン切り替え回路９０により演算増幅器ＯＰ２の増幅量を増大させるためのゲインをＧｆｕｌとしたときの煙濃度ｘ（％／Ｆ００Ｔ）時の出力電圧Ｅ１ｕｌ〔Ｖ〕は以下のように表される。
【００４１】
E1ul(x)＝(Ps+Pn)×Gi×Gful×Gv×10-9×(x／3.16) …（３）
この感度試験による発光量を増減するための演算増幅器ＯＰ１のゲインをＬ１とすると、
E1ul(x)＝(Ps+Pn)×Gi×Gful×Gv×10-9×(x／3.16)×L1 …（４）
となる。
【００４２】
一方オフセット電圧は前述のＥｏｆｆがすでに調整されており、感度試験中もまったく関係なく、感度試験中のオフセット電圧Ｅ２ｕｌ（ｘ）は
E2ul(x)＝E1ul(x)＋Ｅoff …（５）
となる。この（５）式より、煙濃度がゼロの時のオフセット電圧Ｅ２ｕｌ（０）は
E2ul(0)＝E1ul(0)＋Ｅoff …（６）
となる。
【００４３】
次に感度試験で実行される煙感知器の具体的なゲイン設定について説明する。
【００４４】
まず煙感知器の監視時の発報するための閾値を、仮に１．４％／ｆｏｏｔ〜３．４％／ｆｏｏｔの範囲と設定する。この閾値の範囲は、さらに狭くてもよいが、一般的に米国ではこの値近辺に設定するのが普通である。そして、煙感知器の発報閾値が上記閾値内にあるかを確認するため、試験時に実際の煙が無いにもかかわらず擬似的に３．４％／ｆｏｏｔ〜５．５％／ｆｏｏｔに相当する電圧を持つ出力信号ＯＳを発生させ、煙感知器が発報信号を出すかどうかを試験する。
【００４５】
このような規定の閾値以上の擬似信号を出し、試験することを作動試験と言うことにする。逆に試験時に実際の煙が無いにもかかわらず擬似的に０．５％／ｆｏｏｔ〜１，４％／ｆｏｏｔの信号を発生させ、煙感知器が発報信号を出さないかどうかをどうかを試験するのを、不作動試験と言うことにする。
【００４６】
ここで、作動試験、不作動試験時に出力させる疑似信号のレベルの値は、上記の閾値の設定の範囲と関係あり、この閾値の範囲によって疑似信号のレベルを再設定されるのは言うまでもない。
【００４７】
さて作動試験の場合、感度試験設定時のオフセット電圧Ｅ２ｕｌ（０）と、作動試験における煙濃度範囲３．４％／ｆｏｏｔ〜５．５％／Ｆ００Ｔにおける疑似の出力信号ＯＳの電圧Ｅ２（３．４）、Ｅ２（５．５）が以下の関係になるように、ゲイン切り替え回路９０で演算増幅器ＯＰ２のゲインを切り替え設定すればよい。
【００４８】
Ｅ２（３．４）＜Ｅ２ｕｌ（０）＜Ｅ２（５．５）
このときの作動試験のゲインを第１のゲインとし、このときの発光素子１の発光量を第１の発光量とする。図５（ａ）はこの動作時のゲイン設定条件の関係を示し、縦軸は出力される信号の電圧を、横軸は煙濃度（％／ｆｏｏｔ）を示す。
【００４９】
一方不作動試験の場合、感度試験設定時のオフセット電圧Ｅ２ｕｌ（０）と、不作動試験における煙濃度範囲０．５％／ｆｏｏｔ〜１．４％／ｆｏｏｔにおける疑似の出力電圧Ｅ２（０．５）、Ｅ２（１．４）が以下の関係になるように、ゲイン切り替え回路９０で演算増幅器ＯＰ２のゲインを切り替え設定すればよい。
【００５０】
Ｅ２（０．５）＜Ｅ２ｕｌ（０）＜Ｅ２（１．４）
このときの不作動試験のゲインを第２のゲインとし、このときの発光素子１の発光量を第２の発光量とする。図５（ｂ）はこの不動作時のゲイン設定条件の関係を示し、縦軸は出力される信号の電圧を、横軸は煙濃度（％／ｆｏｏｔ）を示す。
【００５１】
上記の作動試験、不作動試験時のゲイン設定は、可変抵抗器などによりその都度変更する方法などが考えられるが、本実施形態の方法を用いる煙感知器には、図２に示すように複数の帰還抵抗Ｒ１１〜Ｒ１５をゲイン切り替えるゲイン切り替え回路９０を備え、切り替えを簡単にできるようにしてある。
【００５２】
そして煙感知器の設置現場や生産現場で上記のゲインを切り替え設定することで不作動試験、作動試験を行えば、感度試験がうまく行われる。
【００５３】
次に光学ＳＮと、ゲインの切り替え設定との関係を説明する。
【００５４】
まず光学ＳＮと感度試験時のゲインの増加率との関係を知ることで、特別な調整を行うことなく、感度調整ができるようになっており、本実施形態に対応する図２の煙感知器では、ゲインを５段に切り替えることができるようにしている。
【００５５】
つまり、▲１▼通常監視時のゲインＵＬ０（５倍）、▲２▼第１の不作動試験用ゲインＵＬ１（８倍）、▲３▼第２の不作動試験用ゲインＵＬ２（１０倍）、▲４▼第１の作動試験用ゲインＵＬ３（２６倍）、▲５▼第２の作動試験用ゲインＵＬ４（３３倍）の５段を切り替えることができる。
【００５６】
ここで上記の第１，第２の不作動試験時のゲインＵＬ１，ＵＬ２が上述の第２のゲイン、第１，第２の作動試験時のゲインＵＬ３，ＵＬ４を上述の第１のゲインに相当する。
【００５７】
一方不作動試験時には発光電流制御回路３６の発光制御回路１２３を動作させて発光素子１に流れる電流を増大させ、例えば通常時の発光量に対して５％増大させ、作動試験時には、通常時の発光量に対して１０％増大させるようになっている。上記の不作動試験時の発光素子１の発光量を上述の第２の発光量、作動試験時の発光素子１の発光量を上述の第１の発光量に相当する。
【００５８】
ゲイン切り替え回路９０によって感度試験時に切り替え設定できる上記ゲインＵＬ１〜ＵＬ４における光学ＳＮとオフセット電圧煙濃度換算値（％／ｆｏｏｔ）との関係を、発光素子１の光量が通常時の場合について図６のグラフにより示す。
【００５９】
図６から分かるように発光素子１の光量が通常時の場合において、２種類のゲイン設定では光学ＳＮが４〜８までの作動試験条件を満足できないことから、光学ＳＮ３〜ＳＮ６に対応することができるようにゲインを設定することで、作動試験に対応させる。
【００６０】
また不作動試験時にはＵＬ２のゲインのみで光学ＳＮ３〜ＳＮ６に対応することができる値に設定する。
【００６１】
そしてＵＬ４のゲインは光学ＳＮ４．５〜ＳＮ５．０の時にオフセット電圧煙濃度感度値が作動試験範囲のほぼ中心になるように設定する。
【００６２】
またＵＬ３ゲインはＵＬゲイン４で対応できない低い光学ＳＮ３〜ＳＮ４．５をカバーするように設定する。ＵＬ１ゲインは作動試験時に低い光学ＳＮ３付近をカバーできるように設定する。
【００６３】
更に発光素子１の光量が初期時の光量の０．４２倍まで低下したときにはゲインを変化させ、オフセット電圧煙濃度換算値が作動試験範囲に入らないことが合格基準であり、この場合は上記ＵＬ３，ＵＬ４のゲイン設定で作動試験に対応させる。
【００６４】
以上の関係を用いて、煙感知器の生産現場である工場での調整時や、設置現場での試験時により簡単な調整が可能となる。
【００６５】
例えば工場調整時においては、光学系部のばらつきにより迷光成分すなわち光学ＳＮがサンプル毎に変動するため、それ毎の精密な感度調整が必要であり、また感度試験機能を付加することで、感度試験用の調整も必要になり、工程が増えることによりコストアップ要因になる。
【００６６】
それを防ぐため、光学ＳＮが分かっていることと、光学ＳＮと、ゲイン切り替え回路９０によって切り替え設定される演算増幅器ＯＰ２のゲインの関係を用いることで、工程での調整が不要になる。
【００６７】
また実際の設置現場でも、埃などの堆積により煙検出室内の迷光分が増えた場合は、光ＳＮが変化することが想定される。しかし通常監視時はほとんど煙がない場合なので、このときの迷光量（バックグランド信号のレベル）を計測して、マイクロコンピュータ４内のメモリにその履歴を記録させておけば、迷光が増えた場合、ゲイン切り替え回路９０によって感度試験時に切り替え設定するゲインを迷光に応じて変更させればよい。例えば、光学ＳＮが６の場合、作動試験が行える第１のゲインは３３倍のＵＬ４であり、不作動試験が行える第２のゲインは１０倍のＵＬ２となる。
【００６８】
これが光学ＳＮが３に変動した場合は、作動試験が行える第１のゲインは２６倍のＵＬ３であり、不作動試験が行える第２のゲインは８倍のＵＬ１又は１０倍のゲインＵＬ２を設定すればよい。
【００６９】
尚感度試験方法を行う場合、まず作動試験では光学系部内に煙がないことを確認する。
【００７０】
そしてまず作動試験指令を火災受信機６より被試験対象の煙感知器に送ると、煙感知器内では伝送回路５をマイクロコンピュータ４がこの作動試験指令を受け取り、この指令に基づいて作動試験信号ＳＧ１を感度調整制御回路１３に出力する。感度調整制御回路１３は、駆動制御回路１２及びゲイン切り替え回路９０は作動試験信号ＳＧ１に基づいてスイッチ素子Ｑ２をオンさせ、これにより演算増幅器ＯＰ１のゲインを増加させて発光素子１に流す発光電流を通常時に比べて１０％増加させる。一方ゲイン切り替え回路９０内ではゲイン設定回路９１が作動試験信号ＳＧ１に基づいてスイッチ素子Ｓ０をオフし、スイッチ素子Ｓ３又はＳ４をオンさせることにより、帰還抵抗をＲ１１からＲ１４又はＲ１５に切り替え、演算増幅器ＯＰ２のゲインを２６倍若しくは３３倍に増加させる。これにより電圧信号にＩ／Ｖ変換回路８で変換されている受光信号を設定ゲインにより増幅し、この増幅された信号を感度調整回路１０、オフセット調整回路１１を介してマイクロコンピュータ４へ送り、マイクロコンピュータ４は予め設定されている発報閾値と比較し、入力された出力信号のレベルが閾値を越えている場合には発報情報を火災受信機６へ伝送回路５を介して送る。これにより火災受信機６で警報が発すれば作動試験が合格と判断できる。
【００７１】
次に不作動試験指令を火災受信機６より被試験対象の煙感知器に送ると、煙感知器内では伝送回路５をマイクロコンピュータ４がこの不作動試験指令を受け取り、この指令に基づいて不作動試験信号ＳＧ２を感度調整制御回路１３に出力する。感度調整制御回路１３は、駆動制御回路１２及びゲイン切り替え回路９０は不作動試験信号ＳＧ２に基づいてスイッチ素子Ｑ２，Ｑ３
をオンさせ、これにより演算増幅器ＯＰ１のゲインを更に増加させて発光素子１に流す発光電流を通常時に比べて５％増加させる。
【００７２】
一方ゲイン切り替え回路９０内ではゲイン設定回路９１が不作動試験信号ＳＧ２に基づいてオン状態のスイッチ素子Ｓ３又はＳ４をオフし、スイッチ素子Ｓ１又はＳ２をオンさせることにより、帰還抵抗をＲ１４又はＲ１５からＲ１２又はＲ１３に切り替え、演算増幅器ＯＰ２のゲインを８倍若しくは１０倍に増加させる。これにより電圧信号にＩ／Ｖ変換回路８で変換されている受光信号を設定ゲインにより増幅し、この増幅された信号を感度調整回路１０、オフセット調整回路１１を介してマイクロコンピュータ４へ送り、マイクロコンピュータ４は予め設定されている警報を発する閾値と比較し、入力する信号が閾値未満であればマイクロコンピュータ４は警報情報を火災受信機６へ送出しない。従って警報が火災受信機６で発せられなければ不作動試験は合格と判断できる。
【００７３】
尚本発明の感度試験方法に用いる煙感知器の構成は図１〜図３の構成に特定限定されるものではなく、作動試験信号ＳＧ１、不作動試験信号ＳＧ２を外部より直接煙感知器内のマイクロコンピュータ４の入力ポートに入れることができるようにしても良い。また回路構成をＩＣ化することでコストダウンや部品点数削減、回路の小型化などを図ることもできる。
【００７４】
【発明の効果】
請求項１の発明は、煙が外部より内部に流入する煙検出室と、この煙検出室内に臨み光を煙検出室内に放射する発光素子と、発光素子が放出する光が直接受光しないように受光面を煙検出室内に臨ませ、暗室内に流入した煙による上記発光素子の放射光の反射光を受光する受光素子とで構成される光学系部を有し、上記受光素子が出力するバックグランド信号を含む受光信号を増幅部で増幅してその出力信号のレベルで煙濃度を計測する煙感知器の感度試験に当たり、上記増幅部のゲインを作動試験時及び不作動試験時においてそれぞれ複数段に切り替え可能なゲイン切り替え回路を上記増幅部に備えるとともに、上記発光素子の発光電流を増減させることで発光量を複数段に切り替え可能な発光電流制御回路を上記発光素子の駆動制御回路内に備え、通常監視時の迷光量を計測し、その値を光学ＳＮとしてメモリに記録しておき、作動試験時には、メモリに記録された光学ＳＮの値に応じて、ゲイン切り替え回路が上記増幅部のゲインを通常監視時のゲインより大きな第１のゲインに切り替えると同時に発光電流制御回路が通常監視時の光量より大きな第１の発光量に切り替えた状態で上記増幅部より作動試験用の上記出力信号を得、不作動試験時には、メモリに記録された光学ＳＮの値に応じて、ゲイン切り替え回路が上記増幅部のゲインを通常監視時のゲインより大きく且つ第１のゲインより小さな第２のゲインに切り替えると同時に発光電流制御回路が通常監視時の光量より大きく且つ上記第１の光量より小さな第２の光量に切り替えた状態で上記増幅部より不作動試験用の上記出力信号を得、作動試験用、不作動試験用の出力信号のレベルと予め設定した閾値とを比較して作動試験用の出力信号のレベルが上記閾値よりも小さいか、不作動試験用の出力信号のレベルが上記閾値よりも大きいときに煙感知器が感度範囲外で動作していることを検出するので、煙感知器の感度試験を実際の煙を用いることなく、煙感知器の感度試験を行うことができ、しかもゲインの増加量を低減させて回路のノイズ成分の発生を抑え、結果回路ノイズの影響を少なくして確実な試験ができるという効果ある。
【００７５】
さらに、上記第１のゲイン、第２のゲインを切り替えるゲイン切り替え回路を上記増幅部に備え、上記発光素子の発光電流を切り替えて発光量を切り替える発光量切り替え回路を上記発光素子の発光制御回路内に備えているので、ゲインと発光素子の発光量可変抵抗器を用いた面倒な調整を行うことなく、感度試験ができるという効果がある。
【００７６】
請求項２の発明は、請求項１の発明において、バックグランド信号の大きさによって、第１のゲインと、第２のゲインの値を調整するので、光学系の素子や構造のばらつきなど光学的なＳＮが変動しても、簡単に感度試験が実施できるという効果がある。
【００７７】
請求項３の発明は、請求項１の発明において、上記第１のゲインと第２のゲインの切り替え及び発光量の切り替えの切り替え指示を煙感知器外部からの信号により行うので、外部からの信号で自動的に感度試験を実施することができ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の方法を用いて感度試験が為される煙感知器のシステム構成図である。
【図２】同上の煙感知器の投光・受光回路の具体回路図である。
【図３】同上の煙感知器の投光・受光回路内の発光電流制御回路の具体回路図である。
【図４】（ａ）は煙濃度と煙感知器の受光素子の受光量の関係説明図である。
（ｂ）は煙感知器のオフセット調整後の煙濃度と出力信号の電圧レベルとの関係説明図である。
【図５】（ａ）は作動試験時のゲイン設定条件の説明図である。
（ｂ）は不作動試験時のゲイン設定条件の説明図である。
【図６】煙検知器の発光素子の光量が通常状態にあるときの感度試験時のゲイン設定説明図である。
【符号の説明】
１ 発光素子
２ 受光素子
３ 投光・受光回路
４ マイクロコンピュータ
６ 火災受信機
５ 伝送回路
６ 火災受信機
７ 回線
８ Ｉ／Ｖ変換回路
９ 増幅部
９０ ゲイン切り替え回路
１０ 感度調整回路
１１ オフセット調整回路
１２ 駆動制御回路
１２１ 発光電流制御回路
１３ 感度調整制御回路
ＳＧ１ 作動試験信号
ＳＧ２ 不作動試験信号
ＯＳ 出力信号
ＣＳ 制御信号
【発明の属する技術分野】
本発明は、煙感知器の感度試験方法に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
従来の煙感知器の感度試験方法としては、バックグランド信号をもとに増幅部のゲインを増加させ、そのときの増幅された受光信号のレベルと、予め設定している警告閾値とを比較することで警告回路が感度範囲外で動作しているか、否かを試験する方法がある。
【０００３】
具体的には、煙が存在しない環境下で、受光素子の受光信号を増幅する増幅部のゲインを所定の第１のゲイン分増加させ、そのとき増幅部より増幅されて出力される出力信号を第１の試験信号とし、また上記第１のゲインよりも小さい第２のゲイン分で増幅部のゲインを増加させ、そのときの増幅部より増幅されて出力される出力信号を第２の試験信号として用い、第１の試験信号のレベルが上記警告閾値よりも小さいか、或いは第２の試験信号のレベルが警告閾値を越えている場合に、警告回路が感度範囲外で動作していると判断する方法である。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
上記の従来の方法は、増幅部のゲインを増加させて受光信号に含まれるバックグランド信号のレベルを高めることで、実際に煙を煙検出室に流入させて試験を行うことなく、擬似的に感度試験用に必要な煙濃度を検出したときの受光信号を発生させ、感度試験を可能とした方法であるが、この従来方法では、増幅部のゲインだけを増加させるため、回路ノイズも同時に増幅されることになり、そのため増幅されたノイズにより、警告閾値に引っかかるレベルの受光信号も現れることになり、実際には感度範囲外であっても感度範囲内として良品と判断されてしまうという問題があった。
【０００５】
本発明は、上記の問題点に鑑みて為されたもので、その目的とするところは、実際の煙を用いず、しかも回路のノイズの発生を抑え、確実な煙感知器の感度試験が行える煙感知器の感度試験方法を提供することにある。
【０００６】
【発明の課題を解決する手段】
上述の目的を達成するために、請求項１の発明では、煙が外部より内部に流入する煙検出室と、この煙検出室内に臨み光を煙検出室内に放射する発光素子と、発光素子が放出する光が直接受光しないように受光面を煙検出室内に臨ませ、暗室内に流入した煙による上記発光素子の放射光の反射光を受光する受光素子とで構成される光学系部を有し、上記受光素子が出力するバックグランド信号を含む受光信号を増幅部で増幅してその出力信号のレベルで煙濃度を計測する煙感知器の感度試験に当たり、上記増幅部のゲインを作動試験時及び不作動試験時においてそれぞれ複数段に切り替え可能なゲイン切り替え回路を上記増幅部に備えるとともに、上記発光素子の発光電流を増減させることで発光量を複数段に切り替え可能な発光電流制御回路を上記発光素子の駆動制御回路内に備え、通常監視時の迷光量を計測し、その値を光学ＳＮとしてメモリに記録しておき、作動試験時には、メモリに記録された光学ＳＮの値に応じて、ゲイン切り替え回路が上記増幅部のゲインを通常監視時のゲインより大きな第１のゲインに切り替えると同時に発光電流制御回路が通常監視時の光量より大きな第１の発光量に切り替えた状態で上記増幅部より作動試験用の上記出力信号を得、不作動試験時には、メモリに記録された光学ＳＮの値に応じて、ゲイン切り替え回路が上記増幅部のゲインを通常監視時のゲインより大きく且つ第１のゲインより小さな第２のゲインに切り替えると同時に発光電流制御回路が通常監視時の光量より大きく且つ上記第１の光量より小さな第２の光量に切り替えた状態で上記増幅部より不作動試験用の上記出力信号を得、作動試験用、不作動試験用の出力信号のレベルと予め設定した閾値とを比較して作動試験用の出力信号のレベルが上記閾値よりも小さいか、不作動試験用の出力信号のレベルが上記閾値よりも大きいときに煙感知器が感度範囲外で動作していることを検出することを特徴とする。
【０００８】
請求項２の発明では、請求項１の発明において、バックグランド信号の大きさによって、第１のゲインと、第２のゲインの値を調整することを特徴とする。
【０００９】
請求項３の発明では、請求項１の発明において、上記ゲイン切り替え及び発光量切り替えの切り替え指示を煙感知器外部からの切り替え信号により行うことを特徴とする。
【００１０】
【発明の実施の形態】
以下本発明を実施形態により説明する。
【００１１】
図１は本発明の感度試験方法を採用するために構成された煙感知器のシステム構成を示しており、煙検出室Ｘ内に配置され、煙検出室Ｘ内に光Ｌを放射するＬＥＤからなる発光素子１と、煙検出室Ｘ内に配置され、発光素子１の光Ｌが煙検出室内に流入する煙の粒子Ｙによって散乱された散乱光Ｌ’を受光し、その受光量に応じたレベルの電流信号を受光信号として出力するフォトダイオードからなる受光素子２とを備えた光学系部と、発光素子１の発光制御と、受光素子２の受光信号の処理を行う投光・受光回路３と、投光・受光回路３の制御と、本発明の感度試験方法を実行するための後述する処理を行う機能と、増幅され、オフセット調整された受光信号、つまり投光・受光回路３からの出力信号の処理を行う機能とを備えたマイクロコンピュータ４と、火災受信機６に対して所定の信号形式により煙感知情報を回線７を介して伝送したり、火災受信機６からの操作情報を受信するための伝送回路５とで構成される。
【００１２】
投光・受光回路３は、マイクロコンピュータ４からの制御信号ＣＳによって制御されるもので、受光素子２から電流信号として出力される受光信号を電圧信号に変換するためのＩ／Ｖ変換回路８と、このＩ／Ｖ変換回路８で電圧信号に変換された受光信号を増幅する増幅部９と、感度調整回路１０と、オフセット調整回路１１と、発光素子１の駆動を制御する駆動制御回路１２と、感度調整制御回路１３とから構成される。
【００１３】
図２は投光・受光回路３の具体回路例を示しており、駆動制御回路１２は、電源Ｖｃｃとグランドとの間に駆動用トランジスタＱ１とＬＥＤからなる発光素子１と抵抗Ｒ０との直列回路を接続し、定電圧回路１２２を非反転入力端に接続した演算増幅器ＯＰ１の出力端より入力するベース電流に応じたエミッタ電流を駆動用トランジスタＱ１を介して発光素子１と抵抗Ｒ０の直列回路に流して発光させるようになっている。
【００１４】
この発光素子１に流れるエミッタ電流、つまり発光電流を切り替えて発光量を切り替えるのが演算増幅器ＯＰ１の帰還回路に挿入された発光電流制御回路１２１である。この発光電流制御回路１２１は図３に示すように発光素子１のカソードと抵抗Ｒ０の接続点と、演算増幅器ＯＰ１の反転入力端との間に挿入された抵抗Ｒ１及びグランドと演算増幅器ＯＰ１の反転入力端との間に挿入された抵抗Ｒ２０とＭＯＳＦＥＴからなるスイッチ素子Ｑ２との直列回路及び、抵抗Ｒ２１とＭＯＳＦＥＴからなるスイッチ素子Ｑ３との直列回路と、ＭＯＳＦＥＴＱ２、Ｑ３のオンオフを制御する制御回路１２３とで構成される。
【００１５】
この制御回路１２３は、マイクロコンピュータ４から感度調整制御回路１３を介して後述する感度試験を行う際に、作動試験信号ＳＧ１が入力すると、一方のスイッチング素子Ｑ２をオンさせ、また不作動試験信号ＳＧ２が入力すると、両スイッチング素子Ｑ２，Ｑ３をオンさせることで演算増幅器ＯＰ１の帰還抵抗値を切り替え、この切り替えにより演算増幅器ＯＰ１のゲインを切り替えるようになっている。
【００１６】
ここで抵抗Ｒ２０，Ｒ２１の抵抗値を１００ｋΩ、Ｒ１の抵抗値を５ｋΩとし、スイッチ素子Ｑ２、Ｑ３が共にオフとしている通常監視時の発光電流をＩとした場合、作動試験時にはＩ×（５０ｋΩ＋５ｋΩ）／５０ｋΩとなって、通常時の発光電流Ｉに対して１０％増加することになる。また不作動試験時にはＩ×（１００ｋΩ＋５ｋΩ）／１００ｋΩとなって、通常時の発光電流Ｉに対して５％増加することになる。
【００１７】
一方増幅部９は、図２に示すようにＩ／Ｖ変換回路８から出力される電流信号からなる受光信号を抵抗Ｒ３を介して反転入力端に入力して増幅する演算増幅器ＯＰ２と、この演算増幅器ＯＰ２の反転入力端と出力端との間にスイッチ素子Ｓ１〜Ｓ５を介して接続されている帰還抵抗Ｒ１１〜Ｒ１５と、上記スイッチ素子Ｓ１〜Ｓ５をオンオフして演算増幅器ＯＰ２に接続する帰還抵抗を選択して、演算増幅器ＯＰ２のゲインを切り替え設定するゲイン設定回路９１から構成され、ゲイン設定回路９１と、スイッチ素子Ｓ１〜Ｓ５と、複数の帰還抵抗Ｒ１１〜Ｒ１５とで演算増幅器ＯＰ２のゲイン切り替え回路９０を構成している。
【００１８】
ゲイン切り替え回路９０は駆動制御回路１２と同様に感度調整制御回路１３からの作動試験信号ＳＧ１又は不作動試験信号ＳＧ２に基づいて予めメモリ（不図示）に記憶させているゲイン設定内容に応じてスイッチ素子Ｓ１〜Ｓ５を制御するようになっている。演算増幅器ＯＰ２は反転入力端に基準電圧源ｒｅｆ２が接続されている。
【００１９】
感度調整回路１０は、演算増幅器ＯＰ３と、演算増幅器ＯＰ３の反転入力端と演算増幅器ＯＰ２の出力端との間に挿入された可変抵抗器ＶＲと、帰還抵抗Ｒ４と、基準電圧源ｒｅｆ１とで構成され、可変抵抗器ＶＲにより演算増幅器ＯＰ３のゲイン調整を行うことで感度調整が行えるようになっている。
【００２０】
オフセット調整回路１１は加算器１１０と、Ｄ／Ａコンバータ１１１とバッファアンプ１１２とで構成され、外部からの調整用のデジタルデータで示される電圧をＤ／Ａコンバータ１１でアナログ電圧に変換してその電圧をオフセット電圧として演算増幅器ＯＰ２の出力電圧に加算しオフセット調整を行い、オフセット調整後の信号を、投光・受光回路３の出力信号ＯＳとしてバッファアンプ１１２を通じてマイクロコンピュータ４のＡ／Ｄ変換ポートへ出力するようなっている。
【００２１】
次に図１〜図３に示す回路により構成された煙感知器を用いて行う本発明の感度試験方法について説明する。
【００２２】
まず煙感知器はラビリンスと言われている煙検出室Ｘ内に臨ませた発光素子１から煙検出室Ｘ内に光Ｌを放射し、発光素子１と同様に暗室内に臨ませるとともに発光素子１の光軸から離れた位置に受光面を配置した受光素子２とで光学系部を構成し、この受光素子２の受光信号のレベルにより煙の濃度を検知するようになっている。
【００２３】
つまり煙が煙検出室Ｘ内に外部から煙が流入していない状態では、発光素子１からの光Ｌは受光素子２に入らないが、煙が煙検出室Ｘ内に流入すると、煙の粒子Ｓにより発光素子１の放射する光Ｌが散乱し、その散乱光Ｌ’が受光素子２に受光される。これによりフォトダイオードを用いる受光素子２の受光信号は、投光・受光回路３内のＩ／Ｖ変換回路８により電圧信号に変換された後、さらに増幅部９で増幅され、感度調整回路１０．オフセット調整回路１１を介してマイクロコンピュータ４へ出力され、この出力信号ＯＳのレベルと予め設定している発報閾値とがマイクロコンピュータ４で比較され、出力信号ＯＳのレベルが発報閾値を越えている場合に発報されるのである。
【００２４】
ところで上記煙検出室Ｘ内に煙が全く入っていない場合でも、発光素子１から放射された光Ｌが煙検出室Ｘ内の内壁面で反射してある程度の光が受光素子２に受光される。この光を通常迷光と言う。
【００２５】
この迷光による受光信号のレベルを定量化するため、ここでは光学Ｓ／Ｎという値を定義する。
【００２６】
例えば煙濃度３．１６％／ｆｏｏｔ（メートル換算１０％／ｍ）時の受光素子２からの電流出力信号量をＰｓ（ｎＡ）、煙が全くない場合の受光素子２の出力である迷光信号（バックグランド信号）をＰｎ（ｎＡ）とすると、例えば煙濃度３．１６（％／ｆｏｏｔ）時の光学ＳＮ値Ｒは以下のように示される。
【００２７】
R＝Ps／Pn …（１）
図４（ａ）はこの（１）式に対応する煙濃度と受光量（電流出力信号量）との関係を示す。
【００２８】
ところで、通常監視時のゲイン設定は次のように行われる。受光素子２から出力される受光信号は上述のようにＩ／Ｖ変換回路８によりＩ／Ｖ変換され且つ増幅されるが、この時のゲインをＧｉとする。
【００２９】
そして受光素子２から出力される受光信号は一旦Ｉ／Ｖ変換回路８内でピークホールドされた後、さらに増幅するために増幅部９の演算増幅器ＯＰ２に入力する。通常監視時においては、演算増幅器ＯＰ２のゲインはゲイン切り替え回路９０によってゲインの最低値が設定される。図２ではスイッチ素子Ｓ１がオンされて帰還抵抗Ｒ１１が演算増幅器ＯＰ２に接続されて通常監視時のゲインが設定される。ここでの演算増幅器ＯＰ２のゲインをＧｆとする。
【００３０】
このゲイン切り替え部４の演算増幅器ＯＰ２の次段に回路ゲインを調整するための感度調整回路１０が設けられており、ここでの演算増幅器ＯＰ３のゲインをＧｖとする。
【００３１】
而して煙濃度ｘ（％／ｆｏｏｔ）に対応する出力信号の電圧レベルＥ１（Ｘ）〔Ｖ〕は以下のように表される。
【００３２】
E1(x)＝(Ps+Pn)×Gi×Gf×Gv×10-9×(x／3.16) …（２）
更に感度調整回路１０の次段にはオフセット調整回路１１が設けられており、このオフセット調整回路１１で出力電圧Ｅ１（ｘ）をＥｏｆｆ（Ｖ）だけオフセット調整したときの煙濃度ｘ（％／ｆｏｏｔ）時の出力電圧Ｅ２（ｘ）は以下のように表される。図４（ｂ）はその関係を示す。
【００３３】
E2(x）＝E1(x)＋Eoff
上記手順で、感度調整、オフセット調整を行い、所定感度で発報出力を出すように設定する。
【００３４】
ところで感度試験は煙濃度がゼロの時の迷光によるバックグラウンド信号を増幅し、擬似的に試験用に必要な煙の出力を発生させる方法である。
【００３５】
しかし、従来のようにゲインだけを増加させると、回路ノイズも同時に増幅されることになり、増幅されたノイズのために、感度試験用に設けた閾値に引っかかる受光信号も現れ、問題となる。
【００３６】
この点を解決するために本発明の煙感知器の感度試験方法では、バックグランド信号成分のレベルを上げる際に、発光素子１に流す発光電流を増加させることにより発光光量を上げることで、ゲイン増加による増幅量を低減させ、回路ノイズ成分の発生を抑えるのである。
【００３７】
本発明の感度試験方法に用いる煙感知器では増幅部９内のゲイン切り替え回路９０により受光信号を増幅する演算増幅器ＯＰ２のゲイン切り替え設定を行うとともに、駆動制御回路１２により発光素子１の発光量を切り替えることで、感度切り替えを行うようになっている。
【００３８】
本実施形態の方法を用いる煙感知器では図２に示すように感度試験用のゲインを４種類用意している。勿論ボリュームなどや電子ボリュームを用いて、さらに多段階のボリューム設定も可能である。
【００３９】
ここでは、図２の構成に沿って４種類のゲインの場合について説明する。
【００４０】
まず感度試験のためにゲイン切り替え回路９０により演算増幅器ＯＰ２の増幅量を増大させるためのゲインをＧｆｕｌとしたときの煙濃度ｘ（％／Ｆ００Ｔ）時の出力電圧Ｅ１ｕｌ〔Ｖ〕は以下のように表される。
【００４１】
E1ul(x)＝(Ps+Pn)×Gi×Gful×Gv×10-9×(x／3.16) …（３）
この感度試験による発光量を増減するための演算増幅器ＯＰ１のゲインをＬ１とすると、
E1ul(x)＝(Ps+Pn)×Gi×Gful×Gv×10-9×(x／3.16)×L1 …（４）
となる。
【００４２】
一方オフセット電圧は前述のＥｏｆｆがすでに調整されており、感度試験中もまったく関係なく、感度試験中のオフセット電圧Ｅ２ｕｌ（ｘ）は
E2ul(x)＝E1ul(x)＋Ｅoff …（５）
となる。この（５）式より、煙濃度がゼロの時のオフセット電圧Ｅ２ｕｌ（０）は
E2ul(0)＝E1ul(0)＋Ｅoff …（６）
となる。
【００４３】
次に感度試験で実行される煙感知器の具体的なゲイン設定について説明する。
【００４４】
まず煙感知器の監視時の発報するための閾値を、仮に１．４％／ｆｏｏｔ〜３．４％／ｆｏｏｔの範囲と設定する。この閾値の範囲は、さらに狭くてもよいが、一般的に米国ではこの値近辺に設定するのが普通である。そして、煙感知器の発報閾値が上記閾値内にあるかを確認するため、試験時に実際の煙が無いにもかかわらず擬似的に３．４％／ｆｏｏｔ〜５．５％／ｆｏｏｔに相当する電圧を持つ出力信号ＯＳを発生させ、煙感知器が発報信号を出すかどうかを試験する。
【００４５】
このような規定の閾値以上の擬似信号を出し、試験することを作動試験と言うことにする。逆に試験時に実際の煙が無いにもかかわらず擬似的に０．５％／ｆｏｏｔ〜１，４％／ｆｏｏｔの信号を発生させ、煙感知器が発報信号を出さないかどうかをどうかを試験するのを、不作動試験と言うことにする。
【００４６】
ここで、作動試験、不作動試験時に出力させる疑似信号のレベルの値は、上記の閾値の設定の範囲と関係あり、この閾値の範囲によって疑似信号のレベルを再設定されるのは言うまでもない。
【００４７】
さて作動試験の場合、感度試験設定時のオフセット電圧Ｅ２ｕｌ（０）と、作動試験における煙濃度範囲３．４％／ｆｏｏｔ〜５．５％／Ｆ００Ｔにおける疑似の出力信号ＯＳの電圧Ｅ２（３．４）、Ｅ２（５．５）が以下の関係になるように、ゲイン切り替え回路９０で演算増幅器ＯＰ２のゲインを切り替え設定すればよい。
【００４８】
Ｅ２（３．４）＜Ｅ２ｕｌ（０）＜Ｅ２（５．５）
このときの作動試験のゲインを第１のゲインとし、このときの発光素子１の発光量を第１の発光量とする。図５（ａ）はこの動作時のゲイン設定条件の関係を示し、縦軸は出力される信号の電圧を、横軸は煙濃度（％／ｆｏｏｔ）を示す。
【００４９】
一方不作動試験の場合、感度試験設定時のオフセット電圧Ｅ２ｕｌ（０）と、不作動試験における煙濃度範囲０．５％／ｆｏｏｔ〜１．４％／ｆｏｏｔにおける疑似の出力電圧Ｅ２（０．５）、Ｅ２（１．４）が以下の関係になるように、ゲイン切り替え回路９０で演算増幅器ＯＰ２のゲインを切り替え設定すればよい。
【００５０】
Ｅ２（０．５）＜Ｅ２ｕｌ（０）＜Ｅ２（１．４）
このときの不作動試験のゲインを第２のゲインとし、このときの発光素子１の発光量を第２の発光量とする。図５（ｂ）はこの不動作時のゲイン設定条件の関係を示し、縦軸は出力される信号の電圧を、横軸は煙濃度（％／ｆｏｏｔ）を示す。
【００５１】
上記の作動試験、不作動試験時のゲイン設定は、可変抵抗器などによりその都度変更する方法などが考えられるが、本実施形態の方法を用いる煙感知器には、図２に示すように複数の帰還抵抗Ｒ１１〜Ｒ１５をゲイン切り替えるゲイン切り替え回路９０を備え、切り替えを簡単にできるようにしてある。
【００５２】
そして煙感知器の設置現場や生産現場で上記のゲインを切り替え設定することで不作動試験、作動試験を行えば、感度試験がうまく行われる。
【００５３】
次に光学ＳＮと、ゲインの切り替え設定との関係を説明する。
【００５４】
まず光学ＳＮと感度試験時のゲインの増加率との関係を知ることで、特別な調整を行うことなく、感度調整ができるようになっており、本実施形態に対応する図２の煙感知器では、ゲインを５段に切り替えることができるようにしている。
【００５５】
つまり、▲１▼通常監視時のゲインＵＬ０（５倍）、▲２▼第１の不作動試験用ゲインＵＬ１（８倍）、▲３▼第２の不作動試験用ゲインＵＬ２（１０倍）、▲４▼第１の作動試験用ゲインＵＬ３（２６倍）、▲５▼第２の作動試験用ゲインＵＬ４（３３倍）の５段を切り替えることができる。
【００５６】
ここで上記の第１，第２の不作動試験時のゲインＵＬ１，ＵＬ２が上述の第２のゲイン、第１，第２の作動試験時のゲインＵＬ３，ＵＬ４を上述の第１のゲインに相当する。
【００５７】
一方不作動試験時には発光電流制御回路３６の発光制御回路１２３を動作させて発光素子１に流れる電流を増大させ、例えば通常時の発光量に対して５％増大させ、作動試験時には、通常時の発光量に対して１０％増大させるようになっている。上記の不作動試験時の発光素子１の発光量を上述の第２の発光量、作動試験時の発光素子１の発光量を上述の第１の発光量に相当する。
【００５８】
ゲイン切り替え回路９０によって感度試験時に切り替え設定できる上記ゲインＵＬ１〜ＵＬ４における光学ＳＮとオフセット電圧煙濃度換算値（％／ｆｏｏｔ）との関係を、発光素子１の光量が通常時の場合について図６のグラフにより示す。
【００５９】
図６から分かるように発光素子１の光量が通常時の場合において、２種類のゲイン設定では光学ＳＮが４〜８までの作動試験条件を満足できないことから、光学ＳＮ３〜ＳＮ６に対応することができるようにゲインを設定することで、作動試験に対応させる。
【００６０】
また不作動試験時にはＵＬ２のゲインのみで光学ＳＮ３〜ＳＮ６に対応することができる値に設定する。
【００６１】
そしてＵＬ４のゲインは光学ＳＮ４．５〜ＳＮ５．０の時にオフセット電圧煙濃度感度値が作動試験範囲のほぼ中心になるように設定する。
【００６２】
またＵＬ３ゲインはＵＬゲイン４で対応できない低い光学ＳＮ３〜ＳＮ４．５をカバーするように設定する。ＵＬ１ゲインは作動試験時に低い光学ＳＮ３付近をカバーできるように設定する。
【００６３】
更に発光素子１の光量が初期時の光量の０．４２倍まで低下したときにはゲインを変化させ、オフセット電圧煙濃度換算値が作動試験範囲に入らないことが合格基準であり、この場合は上記ＵＬ３，ＵＬ４のゲイン設定で作動試験に対応させる。
【００６４】
以上の関係を用いて、煙感知器の生産現場である工場での調整時や、設置現場での試験時により簡単な調整が可能となる。
【００６５】
例えば工場調整時においては、光学系部のばらつきにより迷光成分すなわち光学ＳＮがサンプル毎に変動するため、それ毎の精密な感度調整が必要であり、また感度試験機能を付加することで、感度試験用の調整も必要になり、工程が増えることによりコストアップ要因になる。
【００６６】
それを防ぐため、光学ＳＮが分かっていることと、光学ＳＮと、ゲイン切り替え回路９０によって切り替え設定される演算増幅器ＯＰ２のゲインの関係を用いることで、工程での調整が不要になる。
【００６７】
また実際の設置現場でも、埃などの堆積により煙検出室内の迷光分が増えた場合は、光ＳＮが変化することが想定される。しかし通常監視時はほとんど煙がない場合なので、このときの迷光量（バックグランド信号のレベル）を計測して、マイクロコンピュータ４内のメモリにその履歴を記録させておけば、迷光が増えた場合、ゲイン切り替え回路９０によって感度試験時に切り替え設定するゲインを迷光に応じて変更させればよい。例えば、光学ＳＮが６の場合、作動試験が行える第１のゲインは３３倍のＵＬ４であり、不作動試験が行える第２のゲインは１０倍のＵＬ２となる。
【００６８】
これが光学ＳＮが３に変動した場合は、作動試験が行える第１のゲインは２６倍のＵＬ３であり、不作動試験が行える第２のゲインは８倍のＵＬ１又は１０倍のゲインＵＬ２を設定すればよい。
【００６９】
尚感度試験方法を行う場合、まず作動試験では光学系部内に煙がないことを確認する。
【００７０】
そしてまず作動試験指令を火災受信機６より被試験対象の煙感知器に送ると、煙感知器内では伝送回路５をマイクロコンピュータ４がこの作動試験指令を受け取り、この指令に基づいて作動試験信号ＳＧ１を感度調整制御回路１３に出力する。感度調整制御回路１３は、駆動制御回路１２及びゲイン切り替え回路９０は作動試験信号ＳＧ１に基づいてスイッチ素子Ｑ２をオンさせ、これにより演算増幅器ＯＰ１のゲインを増加させて発光素子１に流す発光電流を通常時に比べて１０％増加させる。一方ゲイン切り替え回路９０内ではゲイン設定回路９１が作動試験信号ＳＧ１に基づいてスイッチ素子Ｓ０をオフし、スイッチ素子Ｓ３又はＳ４をオンさせることにより、帰還抵抗をＲ１１からＲ１４又はＲ１５に切り替え、演算増幅器ＯＰ２のゲインを２６倍若しくは３３倍に増加させる。これにより電圧信号にＩ／Ｖ変換回路８で変換されている受光信号を設定ゲインにより増幅し、この増幅された信号を感度調整回路１０、オフセット調整回路１１を介してマイクロコンピュータ４へ送り、マイクロコンピュータ４は予め設定されている発報閾値と比較し、入力された出力信号のレベルが閾値を越えている場合には発報情報を火災受信機６へ伝送回路５を介して送る。これにより火災受信機６で警報が発すれば作動試験が合格と判断できる。
【００７１】
次に不作動試験指令を火災受信機６より被試験対象の煙感知器に送ると、煙感知器内では伝送回路５をマイクロコンピュータ４がこの不作動試験指令を受け取り、この指令に基づいて不作動試験信号ＳＧ２を感度調整制御回路１３に出力する。感度調整制御回路１３は、駆動制御回路１２及びゲイン切り替え回路９０は不作動試験信号ＳＧ２に基づいてスイッチ素子Ｑ２，Ｑ３
をオンさせ、これにより演算増幅器ＯＰ１のゲインを更に増加させて発光素子１に流す発光電流を通常時に比べて５％増加させる。
【００７２】
一方ゲイン切り替え回路９０内ではゲイン設定回路９１が不作動試験信号ＳＧ２に基づいてオン状態のスイッチ素子Ｓ３又はＳ４をオフし、スイッチ素子Ｓ１又はＳ２をオンさせることにより、帰還抵抗をＲ１４又はＲ１５からＲ１２又はＲ１３に切り替え、演算増幅器ＯＰ２のゲインを８倍若しくは１０倍に増加させる。これにより電圧信号にＩ／Ｖ変換回路８で変換されている受光信号を設定ゲインにより増幅し、この増幅された信号を感度調整回路１０、オフセット調整回路１１を介してマイクロコンピュータ４へ送り、マイクロコンピュータ４は予め設定されている警報を発する閾値と比較し、入力する信号が閾値未満であればマイクロコンピュータ４は警報情報を火災受信機６へ送出しない。従って警報が火災受信機６で発せられなければ不作動試験は合格と判断できる。
【００７３】
尚本発明の感度試験方法に用いる煙感知器の構成は図１〜図３の構成に特定限定されるものではなく、作動試験信号ＳＧ１、不作動試験信号ＳＧ２を外部より直接煙感知器内のマイクロコンピュータ４の入力ポートに入れることができるようにしても良い。また回路構成をＩＣ化することでコストダウンや部品点数削減、回路の小型化などを図ることもできる。
【００７４】
【発明の効果】
請求項１の発明は、煙が外部より内部に流入する煙検出室と、この煙検出室内に臨み光を煙検出室内に放射する発光素子と、発光素子が放出する光が直接受光しないように受光面を煙検出室内に臨ませ、暗室内に流入した煙による上記発光素子の放射光の反射光を受光する受光素子とで構成される光学系部を有し、上記受光素子が出力するバックグランド信号を含む受光信号を増幅部で増幅してその出力信号のレベルで煙濃度を計測する煙感知器の感度試験に当たり、上記増幅部のゲインを作動試験時及び不作動試験時においてそれぞれ複数段に切り替え可能なゲイン切り替え回路を上記増幅部に備えるとともに、上記発光素子の発光電流を増減させることで発光量を複数段に切り替え可能な発光電流制御回路を上記発光素子の駆動制御回路内に備え、通常監視時の迷光量を計測し、その値を光学ＳＮとしてメモリに記録しておき、作動試験時には、メモリに記録された光学ＳＮの値に応じて、ゲイン切り替え回路が上記増幅部のゲインを通常監視時のゲインより大きな第１のゲインに切り替えると同時に発光電流制御回路が通常監視時の光量より大きな第１の発光量に切り替えた状態で上記増幅部より作動試験用の上記出力信号を得、不作動試験時には、メモリに記録された光学ＳＮの値に応じて、ゲイン切り替え回路が上記増幅部のゲインを通常監視時のゲインより大きく且つ第１のゲインより小さな第２のゲインに切り替えると同時に発光電流制御回路が通常監視時の光量より大きく且つ上記第１の光量より小さな第２の光量に切り替えた状態で上記増幅部より不作動試験用の上記出力信号を得、作動試験用、不作動試験用の出力信号のレベルと予め設定した閾値とを比較して作動試験用の出力信号のレベルが上記閾値よりも小さいか、不作動試験用の出力信号のレベルが上記閾値よりも大きいときに煙感知器が感度範囲外で動作していることを検出するので、煙感知器の感度試験を実際の煙を用いることなく、煙感知器の感度試験を行うことができ、しかもゲインの増加量を低減させて回路のノイズ成分の発生を抑え、結果回路ノイズの影響を少なくして確実な試験ができるという効果ある。
【００７５】
さらに、上記第１のゲイン、第２のゲインを切り替えるゲイン切り替え回路を上記増幅部に備え、上記発光素子の発光電流を切り替えて発光量を切り替える発光量切り替え回路を上記発光素子の発光制御回路内に備えているので、ゲインと発光素子の発光量可変抵抗器を用いた面倒な調整を行うことなく、感度試験ができるという効果がある。
【００７６】
請求項２の発明は、請求項１の発明において、バックグランド信号の大きさによって、第１のゲインと、第２のゲインの値を調整するので、光学系の素子や構造のばらつきなど光学的なＳＮが変動しても、簡単に感度試験が実施できるという効果がある。
【００７７】
請求項３の発明は、請求項１の発明において、上記第１のゲインと第２のゲインの切り替え及び発光量の切り替えの切り替え指示を煙感知器外部からの信号により行うので、外部からの信号で自動的に感度試験を実施することができ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の方法を用いて感度試験が為される煙感知器のシステム構成図である。
【図２】同上の煙感知器の投光・受光回路の具体回路図である。
【図３】同上の煙感知器の投光・受光回路内の発光電流制御回路の具体回路図である。
【図４】（ａ）は煙濃度と煙感知器の受光素子の受光量の関係説明図である。
（ｂ）は煙感知器のオフセット調整後の煙濃度と出力信号の電圧レベルとの関係説明図である。
【図５】（ａ）は作動試験時のゲイン設定条件の説明図である。
（ｂ）は不作動試験時のゲイン設定条件の説明図である。
【図６】煙検知器の発光素子の光量が通常状態にあるときの感度試験時のゲイン設定説明図である。
【符号の説明】
１ 発光素子
２ 受光素子
３ 投光・受光回路
４ マイクロコンピュータ
６ 火災受信機
５ 伝送回路
６ 火災受信機
７ 回線
８ Ｉ／Ｖ変換回路
９ 増幅部
９０ ゲイン切り替え回路
１０ 感度調整回路
１１ オフセット調整回路
１２ 駆動制御回路
１２１ 発光電流制御回路
１３ 感度調整制御回路
ＳＧ１ 作動試験信号
ＳＧ２ 不作動試験信号
ＯＳ 出力信号
ＣＳ 制御信号
Claims (3)
- 煙が外部より内部に流入する煙検出室と、この煙検出室内に臨み光を煙検出室内に放射する発光素子と、発光素子が放出する光が直接受光しないように受光面を煙検出室内に臨ませ、暗室内に流入した煙による上記発光素子の放射光の反射光を受光する受光素子とで構成される光学系部を有し、上記受光素子が出力するバックグランド信号を含む受光信号を増幅部で増幅してその出力信号のレベルにより警報を発する煙感知器の感度試験に当たり、
上記増幅部のゲインを作動試験時及び不作動試験時においてそれぞれ複数段に切り替え可能なゲイン切り替え回路を上記増幅部に備えるとともに、上記発光素子の発光電流を増減させることで発光量を複数段に切り替え可能な発光電流制御回路を上記発光素子の駆動制御回路内に備え、
通常監視時の迷光量を計測し、その値を光学ＳＮとしてメモリに記録しておき、
作動試験時には、メモリに記録された光学ＳＮの値に応じて、ゲイン切り替え回路が上記増幅部のゲインを通常監視時のゲインより大きな第１のゲインに切り替えると同時に発光電流制御回路が通常監視時の光量より大きな第１の発光量に切り替えた状態で上記増幅部より作動試験用の上記出力信号を得、
不作動試験時には、メモリに記録された光学ＳＮの値に応じて、ゲイン切り替え回路が上記増幅部のゲインを通常監視時のゲインより大きく且つ第１のゲインより小さな第２のゲインに切り替えると同時に発光電流制御回路が通常監視時の光量より大きく且つ上記第１の光量より小さな第２の光量に切り替えた状態で上記増幅部より不作動試験用の上記出力信号を得、
作動試験用、不作動試験用の出力信号のレベルと予め設定した閾値とを比較して作動試験用の出力信号のレベルが上記閾値よりも小さいか、不作動試験用の出力信号のレベルが上記閾値よりも大きいときに煙感知器が感度範囲外で動作していることを検出することを特徴とする煙検知器の感度試験方法。 - バックグランド信号の大きさによって、第１のゲインと、第２のゲインの値を調整することを特徴とする請求項１記載の煙感知器の感度試験方法。
- 上記第１のゲインと第２のゲインの切り替え及び発光量の切り替えの切り替え指示を煙感知器外部からの信号により行うことを特徴とする請求項１記載の煙感知器の感度試験方法。
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