JP4607511B2 - 警報器の移報回路 - Google Patents

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Description

本発明は、火災等の異常を検知して警報すると共に外部接続機器に移報信号を送出する警報器の移報回路に関する。
従来、家庭用の警報器にあっては、電源として電池を内蔵し、火災を検知した際にLEDを点灯すると共にブザーを鳴動して音響警報を出すようにしている。また警報器には移報回路が設けられ、移報端子に別の部屋に設置した警報ブザーや住宅用受信器などの外部接続機器を接続し、火災を検出した際に移報信号を出力して外部接続機器を作動できるようにしている。
このような警報器の移報回路としては例えば図7の回路がある。図7(A)の移報回路は、火災検出信号E10をトランジスタTR10のベースに入力することでスイッチングし、トランジスタTR10のコレクタを接続したプラス側の移報端子10aから電流を引き込み、エミッタを接続したマイナス側の移報端子10bに電流を流し出すことで移報信号を送出している。
ところで、移報回路に接続できる外部接続機器は、移報端子に加わる電圧が規定電圧以下で移報電流も規定電流以下に制限されている。しかし、家庭用警報器の場合は、専門的な知識のない利用者が外部接続機器を選んで移報端子に接続しているため、移報回路の規格を外れた機器を接続する恐れがある。
このような規格外れの外部接続機器を移報回路に接続した状態で移報信号を出力すると、過大な電圧や電流によって移報回路および回路が損傷する恐れがあることから、図7(A)の移報回路では、トランジスタTR11と電流検出抵抗R11で構成される保護回路を設けている。
この保護回路は、火災検出信号E10によりトランジスタTR10をスイッチングした際に外部接続機器との間に流れる電流を電流検出抵抗R11で検出し、電流の増加に応じてトランジスタTR11がトランジスタTR10のベース電流を分流し、規定の電力損失を超えないようにトランジスタTR10を不飽和領域に引き込んで電流制限動作を行っている。
また図7(B)は別の移報回路であり、移報端子10a,10bに接続する外部接続機器をフォトカプラPCによりアイソレートして誤接続による回路の損傷を防止している。移報動作は、火災検出信号E10でフォトダイオードPDを発光駆動してフォトトランジスタPTをオンし、移報電流を外部接続機器との間に流して移報信号を出力する。
しかしながら、図7(A)に示した従来の移報回路にあっては、外部接続機器の誤接続に対しトランジスタTR10を不飽和領域に引き込んで電流制限動作を行っているため、電力損失の大きなトランジスタを使用する必要があり、移報回路のトランジスタが大型化してコストアップになる問題がある。また図7(B)のフォトカプラを使用した場合には、特殊な回路部品を使用することから、コストアップになる問題がある。
本発明は、電力損失の小さなトランジスタのみで構成して小型化とコスト低減ができる警報器の移報回路を提供することを目的とする。
この目的を達成するため本発明は次のように構成する。本発明は、異常検出時に外部に移報信号を出力する警報器の移報回路に於いて、異常検出信号によりトランジスタを飽和状態にスイッチングして移報端子に接続した外部接続機器に移報信号を出力する出力回路と、移報端子から外部接続機器に移報信号を出力した際に流れる異常電流を検出して誤接続検出信号を出力する誤接続検出回路と、PNPトランジスタとNPNトランジスタを相互に正帰還接続してサイリスタ構成とし、誤接続検出信号によりPNPトランジスタとNPNトランジスタを飽和状態にスイッチングして保持し、出力回路に設けたトランジスタのベースに入力する異常検出信号をカットする保護回路とを備えたことを特徴とする。
ここで、出力回路はトランジスタのコレクタを移報端子のプラス側に接続したオープンコレクタ回路であり、異常検出信号によりトランジスタを飽和状態にスイッチングした際に外部接続機器から移報端子を介して移報電流を流し込むことにより移報信号を出力する。
また出力回路はトランジスタのコレクタを電源に接続すると共にエミッタを移報端子のプラス側に接続したオープンエミッタ回路としても良く、異常検出信号によりトランジスタを飽和状態にスイッチングした際に移報端子から外部接続機器に移報電流を流出することにより移報信号を出力する。更に、出力回路は、移報端子との接続ラインに逆流防止用のダイオードを接続する。
本発明の移報回路によれば、異常検出信号によりスイッチングされた出力回路のトランジスタは、外部接続機器の誤接続による異常電流を検出した際には、そのベース電流がサイリスタ構成をとる保護回路の一対のトランジスタのスイッチング保持動作でカットオフされることになり、出力回路のトランジスタが不飽和領域にあるのはオン状態からカットオフされるまでのパルス的な極く短時間に留まり、このため出力回路のトランジスタとして電力損失の小さな小型で安価なトランジスタを使用することができる。
図1は本発明による警報器の説明図であり、図1(A)に正面図を、図1(B)に背面図を示している。また図2は本発明による警報器の斜視図であり、図2(A)に表側を、図2(B)に裏側を示している。
図1及び図2において、本発明の警報器1は本体2とカバー3で構成される。カバー3は中央が皿状に突出しており、その周囲に煙流入口4を開口している。煙流入口4を備えたカバー3の内部には、後の説明で明らかにする煙チャンバーが組み込まれており、煙流入口4を通して火災による煙をチャンバー内に流入し、発光素子と受光素子を備えた散乱光式の煙検出機構により火災による煙を検出している。
カバー3の右側下部には発報表示灯5が設けられ、左側下部には音響穴6が設けられている。音響穴6に対応した内部には圧電ブザーが収納されている。発報表示灯5と音響穴6の間には、U字型の切抜きにより片持ち支持された押しボタン7が形成され、押しボタン7の内側には試験及び警報停止に使用するスイッチが組み込まれている。
本体2の裏面には、壁面に取り付ける際に上部となる位置に取付穴8aを備えた取付部8を形成している。また本体2の裏面には電池収納部9が形成され、ここに角型積層構造を持つ9ボルトの乾電池(6F22Y型)を電源として収納する。更に、本体2の裏側には移報コネクタ10が設けられており、移報コネクタ10に対するコネクタ接続で、別の部屋に設置される警報ブザーや住戸用受信機に対し移報信号を出力して作動できるようにしている。
図3はカバーを外した本発明の警報器1の内部構造の説明図である。図3において、本体2内には回路基板11が組み込まれ、回路基板11上に煙チャンバー12を固定している。煙チャンバー12は、図1,2のカバー3に形成した煙流入口4に相対する位置に防虫網13を備え、この防虫網13の内側にラビリンス構造を備えた煙流入口を形成しており、その内部に散乱光方式による発光素子と受光素子を、光軸が直接向かわない角度にて配置している。
また回路基板11上にはスイッチ14が設けられ、引き紐17を引くか、或いは図1及び図2のカバー3に形成したスイッチノブ7を押すことでスイッチ14を回路基板11のリード接点14aに接触させてオンすることができる。更に回路基板11の下側には電子ブザー(圧電ブザー)15が組み込まれている。
図4は本発明による警報器の回路構成のブロック図である。図4において、本発明の警報器1は、電池16、ノイズ吸収回路18、制御回路20、発振回路21、発光回路22、受光回路23、ブザー駆動回路24、表示灯回路25、スイッチ回路26、電圧低下検出回路27、音響停止回路28及び移報回路30で構成される。
電池16は警報器1の電源を供給し、電池16としては角型の積層型9ボルトの6F22Y型乾電池を使用している。ノイズ吸収回路18は電池16から供給される回路電圧の安定化を図る。
制御回路20にはタイミング回路が内蔵されており、それぞれ定められたタイミングで発光回路22の発光駆動、受光回路23のサンプリング、受光量による火災判定、ブザー駆動回路24の駆動、電圧低下検出回路27による電源電圧の監視、スイッチ回路26による試験操作と警報停止操作、更に発光回路22の発光素子と受光回路23の受光素子の自動試験などを行う。
制御回路20による煙の検出周期は約10.5秒周期で行われ、2回連続して火災を判定するとブザー駆動回路24を駆動して警報を出し、同時に移報回路30を動作して、移報端子10a,10bに接続している外部接続機器31に対し移報信号を送出して作動させる。火災判定後の警報停止は、非火災を2回連続して判定するとブザー駆動回路24と移報回路30を停止する。
発光素子及び受光素子の自動試験と電圧低下検出回路27で検出している電源電圧の監視は、それぞれ約40秒周期で行われ、異常が検出されるとブザー駆動回路24を駆動して、10ミリ秒程度、瞬間的に警報を鳴らす。
発光回路22は、制御回路20からのパルス信号により赤外線発光ダイオードに電流を流して発光させる。制御回路20からのパルス信号は、通常の監視時における約10.5秒周期の煙検出用パルスと、約40秒周期の自動試験用のパルスの2種類がある。更に、制御回路20にスイッチ回路26のスイッチ操作による警報停止に伴い、キャリブレーションモードが設定されると、発光回路22に対する発光パルスは発振回路21の基本クロック10.5ミリ秒に同期した高速パルスとなり、これによって制御回路20における調整処理を高速に行うことができる。
受光回路23は、発光回路22による赤外線発光ダイオードの駆動により出た光の煙による散乱光をフォトダイオードに入射して光電流に変換し、更に電圧信号に変換して、制御回路20に出力する。
スイッチ回路26は図1乃至図4に示したように、スイッチノブ7または引き紐17の操作によりオンされ、手動火災試験と音響停止を行う。スイッチ回路26に設けているスイッチをオンすると、制御回路20のテスト端子に電源電圧Vcが印加され、制御回路20はテストモードとなり、発光回路22を約336ミリ秒周期で駆動し、発光回路22のゼロ点監視用の出力が正常な場合のみ、ブザー駆動回路24により瞬間的にブザーを鳴動して、正常であることを報知する。
またスイッチ回路26のスイッチがオンされると、音響停止回路28にも電源電圧Vcが印加され、スイッチをオンしている間、音響停止回路28の動作が一時的に解除され、スイッチ回路26のスイッチをオフにすると、オフした時点から約6分間、ブザー回路24による音響停止し、発光回路22による発光停止する
ブザー駆動回路24は圧電ブザーを備えており、圧電ブザーとしては一対の電極端子に加え、フィードバック端子を備えた自励式の圧電振動板を使用している。ブザー駆動回路24の圧電ブザーは、制御回路20における火災判定時及び障害発生時に駆動電圧の供給を受け、フィードバック信号により電圧を反転させてブザーを鳴動させる。
また制御回路20により鳴動されている圧電ブザーを停止するため、音響停止回路28からの音響停止信号が入力され、この音響停止信号はブザー駆動回路24におけるフィードバック信号をグランドに固定することでブザー鳴動を停止する。
ブザー駆動回路24で使用される圧電振動板によるブザーの共振周波数は約2.8kHzであり、火災検出時には周期約330ミリ秒で約250ミリ秒の間、断続的に鳴動し、障害時には約40秒周期で約10.5ミリ秒の間、鳴動する。
発振回路21は制御回路20の動作タイミングを作る基本クロックと発光パルス幅を設定する回路であり、抵抗及びコンデンサの外部接続により基本クロックと発光パルス幅が設定される。本発明の実施形態にあっては、基本クロックは約10.5ミリ秒、発光パルス幅は105マイクロ秒としている。
表示灯回路25は制御回路20で火災判定が行われた際の出力を受けて、図1乃至図4に示した発報表示灯5としてのLEDを発光駆動する。電圧低下検出回路27は、電源電圧Vcが例えば7.4ボルト以下に低下すると、ブザーを約40秒周期で約10.5ミリ秒鳴動させる。
移報回路30は制御回路20で火災判定が行われた際の火災検出信号を受けて、オープンコレクタ構成のトランジスタをスイッチングし、外部接続機器31から発報電流を流し込んで流出することで移報信号を送出する。
図5は本発明による警報器の移報回路の実施形態を示した回路図である。図5において、移報回路30は、出力回路32、誤接続検出回路33及び保護回路34を備えている。出力回路32はトランジスタTR2を有し、トランジスタTR2のベースに、制御回路20の火災判定で火災検出信号E1を出力するI/O端子を、抵抗R12及びダイオードD3を介して接続している。
出力回路32のトランジスタTR2のコレクタは移報コネクタ10のプラス側の移報端子10aに接続され、移報端子10aとの接続ラインには逆流防止用ダイオードD2と抵抗R1を接続している。またトランジスタTR2のエミッタは、誤接続検出回路33の電流検出抵抗R2を介して、移報コネクタ10のマイナス側の移報端子10bに接続されている。
移報コネクタ10の移報端子10a,10bの間には、逆流防止用ダイオードD2と抵抗R1との間から移報端子10bとの間にコンデンサC1とツェナダイオードZD1を並列接続したノイズ吸収回路を設けている。
誤接続検出回路33はトランジスタTR1と電流検出抵抗R2で構成される。電流検出抵抗R2は、出力回路32のトランジスタTR2のオンにより移報端子10aから流れ込んで移報端子10bに流れ出す移報電流を検出しており、検出電流が予め定めた所定値、例えば移報コネクタ10に対する外部接続機器からの印加電圧が12ボルトの状態で50ミリアンペアに達したとき、トランジスタTR1をオンするようにしている。
保護回路34は、PNPトランジスタTR3とNPNトランジスタTR4を相互に正帰還接続することでサイリスタ構成としている。即ちPNPトランジスタTR3は、エミッタを出力回路32に設けたトランジスタTR2のベースに対する制御回路20からの火災検出信号E1の信号ラインの抵抗R12とダイオードD3の間に接続し、コレクタをNPNトランジスタTR4のベースに正帰還接続し、同時にトランジスタTR4のコレクタをPNPトランジスタTR3のベースに正帰還接続している。
抵抗R3はPNPトランジスタTR3のベースバイアス抵抗であり、コンデンサC4が並列接続され、また抵抗R4はNPNトランジスタTR4のベースバイアス抵抗である。PNPトランジスタTR3とNPNトランジスタTR4によりサイリスタ構成をとる保護回路34に対しては、誤接続検出回路33のトランジスタTR1のコレクタがPNPトランジスタTR3のベースに接続されている。
次に図5の移報回路30の動作を説明する。制御回路20で火災が判定されると、I/O端子からHレベルとなる火災検出信号E1が出力され、出力回路32のトランジスタTR2がオンして飽和状態となり、移報コネクタ10の移報端子10aより逆流防止ダイオードD2及び抵抗R1を介して外部接続機器を電源とする電流が流し込まれる。トランジスタTR2のオンにより流し込まれた電流は、誤接続検出回路33の抵抗R2を介して、移報コネクタ10のマイナス側の移報端子10bから流出される。
このとき移報コネクタ10に接続している外部接続機器の供給する電圧が規定値12ボルトとは異なり、異常に高い電圧であったような場合には、トランジスタTR2のオンにより過大な電流が流れ、電流検出抵抗R2により例えば50ミリアンペアを超えたときにトランジスタTR1をオンし、保護回路34に対し誤接続検出信号を出力する。
誤接続検出回路33のトランジスタTR1がオンすると、保護回路34のPNPトランジスタTR3にベース電流が流れ、PNPトランジスタTR3が動作してNPNトランジスタTR4にベース電流を流すことでNPNトランジスタTR4が動作し、相互にベース電流を増加させることで、ごく短時間にパルス的にサイリスタ構成をとるPNPトランジスタTR3とNPNトランジスタTR4はスイッチングしてオン状態を保持する。
このため制御回路20から出力されているHレベルの火災検出信号E1は保護回路34によりグランドレベルに引き込まれ、出力回路32に対する火災検出信号E1がカットオフされ、出力回路32のトランジスタTR2はオフとなる。トランジスタTR2がオフとなって移報端子10aから移報端子10bに流れる電流が断たれると、誤接続検出回路33のトランジスタTR1もオフとなる。
しかしながら、一旦オンしたサイリスタ構成の保護回路34のPNPトランジスタTR3とNPNトランジスタTR4は、トランジスタTR1がオフとなってもオン状態を保持し続ける。そして制御回路20からの火災検出信号E1が停止してLレベルになったとき、保護回路34のオン状態にあるPNPトランジスタTR3とNPNトランジスタTR4はオフすることになる。
一方、移報コネクタ10の移報端子10a,10bに対し外部接続機器を逆極性で誤って接続した場合には、制御回路20からの火災検出信号E1により出力回路32のトランジスタTR2をオンしても逆流防止用ダイオードD2により電流は流れず、移報回路30が動作することはない。
このような図5の実施形態における本発明の移報回路30にあっては、出力回路32のトランジスタTR2は制御回路20からの火災検出信号E1によりオンすると飽和状態となって、移報端子10aから電流を流し込んで移報端子10bに流出させており、移報出力動作はトランジスタTR2の飽和動作で行われることから、トランジスタTR2の移報出力時における電力損失は不飽和領域の動作に比べ十分小さくできる。
また外部接続機器の誤接続で過大な電流が流れて保護回路34が動作した場合、保護回路34としてPNPトランジスタTR3とNPNトランジスタTR4のサイリスタ構成により、誤接続検出回路33による過大電流の検出に基づく誤接続検出信号を受けて、保護回路34はごく短時間に飽和領域にスイッチングしてオン状態を保持する。
保護回路34としてPNPトランジスタTR3とNPNトランジスタTR4はスイッチング保持によって出力回路32のトランジスタTR2に対するベース電流 をカットしてオフさせており、保護回路34による出力回路32のトランジスタTR2のカットオフ動作の時間は、保護回路34のサイリスタ構成による動作時 間であるパルス的なごく短時間の動作で済み、出力回路32のトランジスタTR2がオフするまでの不飽和領域での動作はごく短時間で済む。
このようにトランジスタTR2は電力損失が大きくなる不飽和領域にいる時間が少ないことから、不飽和領域での電力損失を考慮する必要がなく、トランジスタTR2の電力損失としては飽和状態での電力損失を考慮するだけでよく、トランジスタTR2として電力損失の小さい小型で安価なトランジスタを使用することができる。
また誤接続検出回路33及び保護回路34に設けているトランジスタTR1,TR3,TR4は、外部接続機器に移報信号を出力するために出力回路32で流す電流に対し制御用のごく微弱な電流を取り扱っていることから、トランジスタの電力損失はもともと小さくて済み、小型で安価なトランジスタが使用できることから、本発明においてサイリスタ構成の保護回路34を新たに設けたとしても、移報回路30全体としての小型化及びコストが損なわれることはない。

図6は本発明による警報器の移報回路の他の実施形態を示した回路図である。図6の移報回路30にあっては、図5の実施形態と同様、出力回路32、誤接続検出回路33及び保護回路34を備えている。
この実施形態の移報回路30にあっては、出力回路32のトランジスタTR2のコレクタを警報器の電源ラインに接続して電源電圧Vcを供給しており、トランジスタTR2が制御回路20からの火災検出信号E1でオンした際に、電源電圧VcからトランジスタTR2、電流検出抵抗R21、更に逆流防止用ダイオードD2を介して移報コネクタ10の移報端子10aから外部接続機器に対し電流を流し出すようにしている。
移報端子10aから流し出した電流は外部接続機器を通った後に移報端子10bから警報器内に流れ込む。このような外部接続機器に対する電流の流し出しにより移報信号を出力する構成のため、出力回路32のトランジスタTR2のエミッタを誤接続検出回路33の電流検出抵抗R21、更に逆流防止用ダイオードD2を介して移報コネクタ10の移報端子10aに接続し、移報端子10bを移報回路30のグランド側に接続している。
出力回路32による移報時の電流の流し出しに伴い、誤接続検出回路33は電流検出抵抗R21とPNPトランジスタTR5で構成される。トランジスタTR2のオンにより移報コネクタ10の移報端子10aから外部接続機器に流し出す電流が例えば50ミリアンペアを超えると、トランジスタTR5がオンし、保護回路34のPNPトランジスタTR3にベース電流を流す。
保護回路34のPNPトランジスタTR3はNPNトランジスタTR4とサイリスタ構成をとっているため、TR3のオンに伴いトランジスタTR4の正帰還接続によりオン状態となり、制御回路21から出力されている火災検出信号E1をLレベルに引き込み、出力回路32のトランジスタTR2に対するベース電流をカットしてオフする。
トランジスタTR2が保護回路34の動作でオフされると、外部接続機器に流し出していた電流が断たれ、トランジスタTR5もオフするが、保護回路34のサイリスタ構成をとるPNPトランジスタTR3とNPNトランジスタTR4は、制御回路20からHレベルとなる火災検出信号E1が出力されている限りオン状態を保持し、移報出力を禁止することになる。
なお図6の実施形態にあっては、外部接続機器に電流を流し出すため、トランジスタTR2のエミッタ側に移報コネクタ10の移報端子10a,10bを接続しているが、トランジスタTR2のコレクタ側に移報端子10aと10bを接続し、電源Vcから移報端子10aに電流を流し出し、戻ってきた電流を移報端子10bからトランジスタTR2のコレクタに流し込むようにしてもよい。
また上記の実施形態は火災による煙を検出して警報する警報器を例にとるものであったが、これ以外に、火災による熱を検出する熱検出構造を備えた警報器、あるいはガス漏れを検出して警報する警報器についても、その移報回路につき本発明を同様にして適用することができる。
本発明による警報器の説明図 本発明による警報器の斜視図 カバーを外した本発明の警報器の内部構造の説明図 本発明による警報器の回路構成を示したブロック図 本発明による警報器の移報回路の実施形態を示した回路図 本発明による警報器の移報回路の他の実施形態を示した回路図 従来の移報回路を示した回路図
符号の説明
1:警報器
2:本体
3:カバー
4:煙流入口
5:発報表示灯
6:音響穴
7:スイッチノブ
8:取付部
9:電池収納部
10:移報コネクタ
10a,10b:移報端子
11:回路基板
12:煙チャンバー
13:防虫網
14:スイッチ
14a:リード接点
15:電子ブザー
16:電池
17:引き紐
18:イズ吸収回路
20:制御回路
21:発振回路
22:発光回路
23:受光回路
24:ブザー駆動回路
25:表示灯回路
26:スイッチ回路
27:電圧低下検出回路
28:音響停止回路
30:移報回路
31:外部接続機器
32:出力回路
33:誤接続検出回路
34:保護回路

Claims (5)

  1. 異常検出時に外部に移報信号を出力する警報器の移報回路に於いて、
    異常検出信号をトランジスタのベースに加えて、前記トランジスタを飽和状態にスイッチングして移報端子に接続した外部接続機器に移報信号を出力する出力回路と、
    前記移報端子から外部接続機器に移報信号を出力した際に流れる異常電流を検出して誤接続検出信号を出力するために、前記トランジスタのエミッタに接続された誤接続検出回路と、
    PNPトランジスタとNPNトランジスタを相互に正帰還接続してサイリスタ構成として前記トランジスタのベースに接続され、前記誤接続検出信号により前記PNPトランジスタと前記NPNトランジスタを飽和状態にスイッチングして保持し、前記出力回路に設けた前記トランジスタのベースに入力する異常検出信号をカットする保護回路と、
    を備えたことを特徴とする警報器の移報回路。
  2. 請求項1記載の警報器の移報回路に於いて、前記出力回路はトランジスタのコレクタを移報端子のプラス側に接続したオープンコレクタ回路であり、異常検出信号により前記トランジスタを飽和状態にスイッチングした際に前記外部接続機器から移報端子を介して移報電流を流し込むことにより移報信号を出力することを特徴とする警報器の移報回路。
  3. 請求項1記載の警報器の移報回路に於いて、前記出力回路はトランジスタのコレクタを電源に接続すると共にエミッタを移報端子のプラス側に接続したオープンエミッタ回路であり、異常検出信号により前記トランジスタを飽和状態にスイッチングした際に前記移報端子から外部接続機器に移報電流を流出することにより移報信号を出力することを特徴とする警報器の移報回路。
  4. 請求項1記載の警報器の移報回路に於いて、前記誤接続検出回路は、前記出力回路のトランジスタのスイッチングで流れる電流が所定値以上のとき、誤接続検出信号を出力することを特徴とする警報器の移報回路。
  5. 請求項1記載の警報器の移報回路に於いて、前記出力回路は、前記移報端子との接続ラインに逆流防止用のダイオードを接続したことを特徴とする警報器の移報回路。
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