JP4960750B2

JP4960750B2 - 警報装置

Info

Publication number: JP4960750B2
Application number: JP2007108614A
Authority: JP
Inventors: 弘治大和; 究柴田
Original assignee: Panasonic Corp; Matsushita Electric Industrial Co Ltd
Current assignee: Panasonic Corp; Panasonic Holdings Corp
Priority date: 2007-04-17
Filing date: 2007-04-17
Publication date: 2012-06-27
Anticipated expiration: 2027-04-17
Also published as: JP2008270985A

Description

本発明は、警報装置に関するものである。

従来から、異常を検知する異常検知回路と、ブザーを有して異常検知回路によって異常が検知されたときにブザーを鳴動させることにより異常を報知する報知回路を備える警報装置が提供されている（例えば、特許文献１及び特許文献２参照）。

異常検知回路によって検知される異常としては、窓ガラスの破壊や、窓の開放状態などがある。窓ガラスの破壊を検知する警報装置としては、例えば、異常検知回路として例えば圧電セラミックと圧電セラミックの出力から窓ガラスの破壊に関わる周波数成分を分離するフィルタ回路とを備え、窓ガラスの振動が圧電セラミックに伝わるように窓ガラスに貼着されてフィルタ回路の出力振幅が所定の閾値を上回ったことに基づいて窓ガラスの破壊を検知するものがある。また、窓の開放を検知する警報装置としては、例えば、永久磁石との距離に応じて接点が開閉されるリードスイッチを異常検知回路に有し、窓の開閉に伴って互いの距離が変化する２箇所のうちの一方に取り付けられる永久磁石とともに、上記２箇所の他方に取り付けて用いられ、リードスイッチの接点状態に基づいて窓の開放を検知するものがある。さらに、上記２種類の異常検知回路をともに備えた警報装置も提供されている。

警報装置は、なるべく目立たないように、特に窓に取り付けられるものにあっては取り付けられた窓の開閉の邪魔にならないように、小型化が要求されることが多い。そこで、小型化のために、電源として円板形状であって両面にそれぞれ端子が設けられた所謂ボタン型の一次電池を用いたり、報知用のブザーの駆動用の発振回路や報知の持続時間の基準となる発振回路としてマイコンに内蔵された発振回路を用いるといったことが行われる。
登録実用新案第３１０８９９３号公報特開２００５−７８５００号公報

ここで、発振回路には、マイコンに内蔵されていることが多いリングオシレータのように、電源電圧に応じて発振周波数が変動するものがある。そして、ブザーの駆動周波数や報知の持続時間が上記発振周波数を基準として決定される構成をとると、電源電圧の変動時にブザーの音の周波数や鳴動時間が変動して使用者に違和感を与えてしまう。特に、ボタン型の一次電池は、円柱形状や直方体形状の一次電池に比べて出力電圧（電源電圧）が変動しやすいため、上記のような問題が発生しやすい。しかし、発振回路として発振周波数が電源電圧に依存しないものを用いると、製造コストが高くなってしまう。

本発明は、上記事由に鑑みて為されたものであり、その目的は、電源電圧に応じて発振周波数が変動する発振部を用いながらも正確な計時が可能なタイマ回路を用いた警報装置を提供することにある。

請求項１の発明は、タイマ回路と、異常を検知したときに異常検知信号を出力する異常検知回路と、入力される駆動信号の周波数に応じた周波数で鳴動する鳴動手段と、異常検知回路が異常検知信号を出力したときに、タイマ回路によって計時される単位時間毎に交番する駆動信号で鳴動手段を駆動することにより異常を報知する駆動回路とを備え、タイマ回路は、電池を電源として電池の出力電圧に応じた発振周波数でパルスを出力する発振部と、発振部がパルスを単位カウント数だけ出力する毎に単位時間の経過を判定する計時部と、発振部の電源である電池の出力電圧を検出する電圧検出部とを備え、計時部は、所定のタイミングで、電圧検出部によって検出された電池の出力電圧に基づき、電池の出力電圧の変動に伴う発振周波数の変動を補って単位時間の長さを一定に保つように、単位カウント数を変更することを特徴とする。

この発明によれば、鳴動手段が発する音の周波数に対する、電池の出力電圧の影響が低減される。
請求項２の発明は、タイマ回路と、異常を検知したときに異常検知信号を出力する異常検知回路と、異常検知回路が異常検知信号を出力したときから、タイマ回路によって計時される単位時間の定数倍にわたって異常を報知する報知回路とを備え、タイマ回路は、電池を電源として電池の出力電圧に応じた発振周波数でパルスを出力する発振部と、発振部がパルスを単位カウント数だけ出力する毎に単位時間の経過を判定する計時部と、発振部の電源である電池の出力電圧を検出する電圧検出部とを備え、計時部は、所定のタイミングで、電圧検出部によって検出された電池の出力電圧に基づき、電池の出力電圧の変動に伴う発振周波数の変動を補って単位時間の長さを一定に保つように、単位カウント数を変更することを特徴とする。
この発明によれば、報知の持続時間に対する、電池の出力電圧の影響が低減される。

請求項３の発明は、請求項１又は請求項２の警報装置において、発振周波数は周囲の温度にも依存するものであって、発振部の周囲の温度を検出する温度検出部を備え、計時部は、単位カウント数を変更する際に、電圧検出部によって検出された電池の出力電圧に基づいて、電池の出力電圧の変動に伴う発振周波数の変動を相殺するように選択された電圧補正係数と、温度検出部によって検出された温度に基づいて、温度の変動に伴う発振周波数の変動を相殺するように選択された温度補正係数とを、一定の基準カウント数にそれぞれ乗じることにより、変更後の単位カウント数を得ることを特徴とする。

この発明によれば、計時される単位時間の長さに対する、温度の影響が低減される。

請求項１及び２の発明は、それぞれ、発振部がパルスを単位カウント数だけ出力する毎に単位時間の経過を判定する計時部が、電圧検出部によって検出された電池の出力電圧に基づき、電池の出力電圧の変動に伴う発振周波数の変動を補って単位時間の長さを一定に保つように、単位カウント数を変更するので、鳴動手段が発する音の周波数、又は、報知の持続時間に対する、電池の出力電圧の影響が低減される。

請求項３の発明は、発振周波数は周囲の温度にも依存するものであって、発振部の周囲の温度を検出する温度検出部を備え、計時部は、単位カウント数を変更する際に、電圧検出部によって検出された電池の出力電圧に基づいて、電池の出力電圧の変動に伴う発振周波数の変動を相殺するように選択された電圧補正係数と、温度検出部によって検出された温度に基づいて、温度の変動に伴う発振周波数の変動を相殺するように選択された温度補正係数とを、一定の基準カウント数にそれぞれ乗じることにより、変更後の単位カウント数を得るので、計時される単位時間の長さに対する、温度の影響が低減される。

以下、本発明を実施するための最良の形態について、図面を参照しながら説明する。

本実施形態は、図１に示すように、異常を検知して異常検知信号を出力する異常検知部１１と、鳴動手段としての他励式の圧電ブザーＢＺを含む報知部１２と、ワイヤレス信号を送信する送信部１３と、報知部１２及び送信部１３をそれぞれ制御する制御部１４とを備える。送信部１３が送信するワイヤレス信号の媒体としては、例えば微弱無線や小電力無線といった電波を用いることができる。

上記各部を構成する各回路部品は、図２に示すようにプリント配線板１０に実装され、上記各部の電源となる例えばＣＲ２０３２型のリチウム電池のようなボタン型（コイン型とも呼ばれる）の一次電池ＢＴとともに、ケース２に収納される。ケース２は、例えばそれぞれ合成樹脂成型品からなり一面が開口した直方体形状のボディ２１及びカバー２２を、開口面同士を付き合わせる形で互いに接合したものである。

異常検知部１１は、永久磁石ＭＧとの距離に応じて接点が切り換わるリードスイッチＲＳを有する。また、本実施形態は、窓の開閉に伴って互いの距離が変化する２箇所のうちの一方に取り付けられる永久磁石ＭＧとともに、上記２箇所の他方に取り付けて用いられるものである。すなわち、上記の窓が開放状態であるときにはリードスイッチＲＳの接点が切り換わって異常検知信号が出力されるのであり、本実施形態の異常検知部１１は、異常として、窓の開放状態を検出するものである。

なお、異常検知部１１は、異常として窓ガラスの破壊を検知するものとしてもよい。具体的には、例えば圧電セラミック（図示せず）と、圧電セラミックの出力電圧を破壊判定閾値と比較し、圧電セラミックの出力電圧が破壊判定閾値を上回ったときに窓ガラスの破壊を検知して異常検知信号を出力する比較回路（図示せず）とを異常検知部１１に設ける。圧電セラミックは例えば厚さ２ｍｍ，直径１２ｍｍの円板形状のチタン酸ジルコニウム酸鉛（ＰＺＴ）で構成され、ガラス破壊時の振動に対応する約２００ｋＨｚの振動で共振して大きな電圧を出力するものとする。この場合、本実施形態のケース２は、窓ガラスの振動が圧電セラミックに伝わるように窓ガラスに貼着される。

異常検知部１１が異常検知信号を出力したときには、制御部１４は、報知部１２を駆動することにより異常の発生を報知するとともに、送信部１３を制御して異常の発生を示すワイヤレス信号を送信させる。つまり、制御部１４は請求項における駆動回路を構成し、また、報知部１２とともに請求項における報知回路を構成している。さらに、本実施形態は、本実施形態から離れた場所に設置され又は使用者によって携行され上記ワイヤレス信号を受信して警報音を発生させる等の報知動作を行う報知装置（図示せず）とともに用いることもできる。

ここで、本実施形態の制御部１４は、一次電池ＢＴの出力電圧に応じて図３に示すように周波数が変動するとともに、周囲の温度に応じて図４に示すように周波数が変動するパルス信号を生成する発振回路１４ａを内蔵したマイコンで構成されている。

そして、本実施形態は、一次電池ＢＴの出力電圧に応じた上記パルス信号の周波数（以下、「発振周波数」と呼ぶ。）の変動を補償するために、一定の基準電圧を生成するレギュレータＲＧを有して該基準電圧との比較により一次電池ＢＴの出力電圧を検出する電圧検出部１５を有するとともに、周囲の温度に応じた発振周波数の変動を補償するために、例えば酸化物半導体からなるサーミスタＴＭを有して制御部１４の周囲の温度を検出する温度検出部１６を有する。

制御部１４は、報知部１２を動作させる際、圧電ブザーＢＺを駆動する駆動信号の生成や、動作の持続時間の決定に、発振回路１４ａの出力を用いるが、その際、上記の電圧検出部１５の出力及び温度検出部１６の出力を用いて発振周波数の変動を補償する補償動作を行う。つまり、制御部１４と、電圧検出部１５と、温度検出部１６とが、請求項におけるタイマ回路を構成している。

以下、上記補償動作について詳しく説明する。

制御部１４は、発振回路１４ａがパルスを単位カウント数だけ出力する毎に単位時間の経過を判定する。例えば、一次電池ＢＴの出力電圧及び周囲温度がそれぞれ所定の条件である状態（以下、「基準状態」と呼ぶ。）において、発振周波数が１ＭＨｚであるとする。このときに単位カウント数を１４３回とすると、単位時間は約７０００分の１秒となる。そして、制御部１４は、上記単位時間毎に交番する駆動信号により、報知部１２の圧電ブザーＢＺを駆動する。すなわち、上記のように単位時間が約７０００分の１秒であれば、圧電ブザーＢＺが駆動される周波数（以下、「駆動周波数」と呼ぶ。）は約３．５ｋＨｚとなる。

また、制御部１４は、周囲温度が基準状態と共通であるという条件下で、一次電池ＢＴの出力電圧の複数の値に対し、それぞれ発振周波数が基準状態での値の何倍になるかを示す電圧補正係数のテーブルが格納されたメモリを有する。すなわち、このテーブルをグラフ化すると、図３のような形状となる。さらに、このメモリには、一次電池ＢＴの出力電圧が基準状態と共通であるという条件下で、発振回路１４ａの周囲温度の複数の値に対し、それぞれ発振周波数が基準状態での値の何倍になるかを示す温度補正係数のテーブルも格納されている。すなわち、このテーブルをグラフ化すると、図４のような形状となる。

そして、制御部１４は、圧電ブザーＢＺの駆動を開始した直後に、電圧検出部１５の出力に基づいて電圧補正係数を得るとともに、温度検出部１６の出力に基づいて温度補正係数を得、得られた電圧補正係数及び温度補正係数を、それぞれ基準状態での単位カウント数（以下、「基準カウント数」と呼ぶ。）に乗じることにより、新たな単位カウント数を得る。このとき、端数は切り捨て・切り上げ・四捨五入のいずれとしてもよい。この単位カウント数の変更は、一次電池ＢＴの出力電圧の変動や温度の変動による発振周波数の変動による単位時間への影響を相殺するものであるため、新たな単位カウント数を用いて得られた単位時間は、発振周波数の変動に関わらず略一定となり、正確な計時が可能となっている。つまり、制御部１４が請求項における計時部を構成している。

例えば上記のように、基準状態において発振周波数が１ＭＨｚであって単位カウント数（基準カウント数）が１４３、駆動周波数が約３．５ｋＨｚである場合、一次電池ＢＴの出力電圧や温度の影響で発振周波数が０．７５ＭＨｚとなっているときに単位カウント数を基準カウント数１４３のままとしていると、駆動周波数も０．７５倍の約２．６ｋＨｚとなってしまう。しかし、本実施形態では単位カウント数も約０．７５倍の１０７とすることにより、駆動周波数を略一定の約３．５ｋＨｚに保つのである。

さらに、制御部１４は、異常検知部１１が異常検知信号を出力してから報知部１２の動作を終了させるまでの時間、つまり報知部１２の動作を持続させる時間を、上記単位時間の定数倍としている。これにより、発振周波数の変動によらず、報知の持続時間は略一定となる。

なお、上記新たな単位カウント数は、上記新たな単位カウント数が得られた後、次に異常検知信号が出力されて報知部１２を動作させる際に適用される。また、補償動作にかかる時間に対して異常検知信号の出力される間隔が短く、新たな単位カウント数が得られる前に他の異常検知信号が出力された場合には、該他の異常検知信号による報知部１２の動作開始時には補償動作は開始しない。

上記構成によれば、駆動周波数すなわち報知部１２の圧電ブザーＢＺが発する音の周波数や、報知部１２による報知動作の持続時間を、発振周波数の変動によらず略一定とすることができるから、使用者に違和感を与えにくい。

また、補償動作を行うタイミングを、報知部１２の動作開始直後としていることにより、報知部１２の動作による一次電池ＢＴの出力電圧の低下が補償動作に反映されている。

なお、例えば発振周波数を一定の分周比で分周することにより駆動周波数を得る場合、つまり駆動周波数に関して補償動作を行わない場合であって、報知の持続時間についてのみ補償動作を行う場合、単位時間及び基準カウント数をそれぞれ上記よりも大きく、例えば単位時間を１秒、基準カウント数を１００万としてもよい。この場合、電圧補正係数が０．７５であって温度補正係数が１．０００１である場合には単位カウント数を７５００７５とするといったように、単位カウント数をより精度良く調整することができる。また、報知の持続時間についての補償動作は、報知部１３が他励式の圧電ブザーを有さない場合（例えば自励式の圧電ブザーを用いる場合や、発光ダイオード等の光源の発光のみによる報知を行う場合）にも適用可能である。

また、電圧補正係数や温度補正係数の導出に当っては、テーブルを用いる代わりに、計算式を用いてもよい。

さらに、活性炭からなる電極で有機溶媒からなる電解液を挟んだものをポリマーで封止してなる、いわゆる電気二重層コンデンサを一次電池ＢＴに並列に接続して用いてもよい。この構成を採用すれば、一次電池ＢＴの電圧の低下が電気二重層コンデンサによって補われる。

また、鳴動手段は、入力される駆動信号の周波数に応じた周波数で鳴動するものであれば他励式の圧電ブザーＢＺに限られず、例えばスピーカに用いられる他の周知の構成を採用してもよい。

本発明の実施形態を示すブロック図である。同上を示す概略構成図である。一次電池の出力電圧と発振回路の発振周波数との関係の一例を示す説明図である。温度と発振回路の発振周波数との関係の一例を示す説明図である。

符号の説明

１１異常検知部
１２報知部
１４制御部
１４ａ発振回路
１５電圧検出部
１６温度検出部
ＢＴ一次電池

Claims

タイマ回路と、
異常を検知したときに異常検知信号を出力する異常検知回路と、
入力される駆動信号の周波数に応じた周波数で鳴動する鳴動手段と、
異常検知回路が異常検知信号を出力したときに、タイマ回路によって計時される単位時間毎に交番する駆動信号で鳴動手段を駆動することにより異常を報知する駆動回路とを備え、
タイマ回路は、
電池を電源として電池の出力電圧に応じた発振周波数でパルスを出力する発振部と、
発振部がパルスを単位カウント数だけ出力する毎に単位時間の経過を判定する計時部と、
発振部の電源である電池の出力電圧を検出する電圧検出部とを備え、
計時部は、所定のタイミングで、電圧検出部によって検出された電池の出力電圧に基づき、電池の出力電圧の変動に伴う発振周波数の変動を補って単位時間の長さを一定に保つように、単位カウント数を変更することを特徴とする警報装置。
タイマ回路と、
異常を検知したときに異常検知信号を出力する異常検知回路と、
異常検知回路が異常検知信号を出力したときから、タイマ回路によって計時される単位時間の定数倍にわたって異常を報知する報知回路とを備え、
タイマ回路は、
電池を電源として電池の出力電圧に応じた発振周波数でパルスを出力する発振部と、
発振部がパルスを単位カウント数だけ出力する毎に単位時間の経過を判定する計時部と、
発振部の電源である電池の出力電圧を検出する電圧検出部とを備え、
計時部は、所定のタイミングで、電圧検出部によって検出された電池の出力電圧に基づき、電池の出力電圧の変動に伴う発振周波数の変動を補って単位時間の長さを一定に保つように、単位カウント数を変更することを特徴とする警報装置。
発振周波数は周囲の温度にも依存するものであって、
発振部の周囲の温度を検出する温度検出部を備え、
計時部は、単位カウント数を変更する際に、
電圧検出部によって検出された電池の出力電圧に基づいて、電池の出力電圧の変動に伴う発振周波数の変動を相殺するように選択された電圧補正係数と、
温度検出部によって検出された温度に基づいて、温度の変動に伴う発振周波数の変動を相殺するように選択された温度補正係数とを、
一定の基準カウント数にそれぞれ乗じることにより、変更後の単位カウント数を得ることを特徴とする請求項１又は請求項２記載の警報装置。