JPH0285993A - 半導体式熱感知器 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 ［産業上の利用分野］ 本発明は、半導体式熱感知器の改良に関する。

［従来の技術］ 従来より、半導体式熱感知器では、第５図に示すような
差動式熱感知器が普及している。

図を参照してその動作を説明すると、熱応答特性の異な
るサーミスタＴＨＩ、ＴＨ２同士（熱応答特性はＴＨＩ
が速く、ＴＨ２は遅い）を直列に接続して成る第１の直
列回路１００ａと、２つの抵抗Ｒ１，Ｒ２を直列に接続
して成る第２の直列回路１００ｂとで熱検知ブリッジ回
路１００を形成し、周囲温度の変化に応じてこれらの二
つの直列回路１００　ａ、　　１００　ｂの各々の接続
点の電圧Ｖｌ、Ｖ２の変動を比較回路１０１−Ｃ比較し
、その出力レベルの変化時にスイッチング手段１０２を
駆動して警報信号を出力する構成とされている。

この差動式熱感知器の動作を説明すると、サーミスタＴ
　Ｈ１とＴ　Ｈ２に同一のものを用いた場合、周囲温度
に変化のないときはＶｌは略１／２ＶｃＣ（ここにＶｃ
ｃは電源回路１０３からの供給電圧）であり、この時■
２はＶ２＞Ｖ　１を満足するように抵抗Ｒ１，Ｒ２の値
を設定しているので、比較回路１０１の出力は「Ｌ」レ
ベルとなってＳＣＲ１０２はトリガされず、このため回
線り、　　Ｃを介して接続された受信機（不図示）側に
設けたリレーは作動せず、従ってＷ報信号を発生するこ
とがない。

才た、周囲温度の上昇が緩やかな場合には、サーミスタ
Ｔ　Ｈｌ、　　Ｔ　Ｈ２の抵抗値は温度上昇に追従して
変化するためＶｌは変化せず、Ｖ２＞Ｖ　１の条件が保
たれて比較回路１０１は「Ｌ」レベルを保持するので、
同様にＳＣＲはトリガされない。

一方、周囲温度が急激に上昇すると熱応答特性の速いサ
ーミスタＴ　１１１のみの抵抗値が急激に小さくなるた
めにＶｌが上昇してＶ２＜Ｖｌとなり、比較回路１０１
はｒＨＪレヘルに反転して５ＣＲ１０２をトリガするの
′Ｃ１受信機（不図示）側のｌレーも駆動されて１！報
信号を発生する。

また、この例では二つのサーミスタＴＨＩ、ＴＨ２に熱
応答特性の異なるものを用いた場合を示しているが、特
性が同一のサーミスタを一方を外気に近く、他方を感知
器内部に配置することによって構造的に熱応答特性を異
ならせる方法も採られている。

しかしながら、このような構成の差動式熱感知器におい
ては、サーミスタＴＨＩ、ＴＨ２の熱応答特性の設定が
非常に困難であり、製造コストも高くつくなどの問題点
を有しており、改善が望まれている。

［発明が解決しようとする課題］ 本発明は、上記事情に鑑みてなされるものであり、　２
つのサーミスタを使用するのに代えて、つのサーミスタ
と時定数回路により、感度のばらつきが少なく、設計が
容易てしかも安価な半導体式熱感知器を提供することを
目的としている。

［課題を解決するための手段］ 上記目的を達成するために提案される第１の本発明は、
抵抗とサーミスタを直列に接続した第１の直列回路と、
放電抵抗を有したコンデンサとを備え、上記第１の直列
回路の接続点の電圧に応してトランジスタにより上記コ
ンデンサが充電され、あるいは上記放電抵抗により放電
する差動式熱検知回路部を有する熱感知器であって、上
記第１の直列回路の接続点の電圧と上記コンデン１すの
端子電圧とを比較回路で比較し、その出力レベルの変化
時にスイッチング回路を駆動して、ツ報信号を出力する
構成にされている。

また同時に提案される第２の本発明は、上記差動式熱検
知回路部に加えて、上記第１の直列回路を共用し、抵抗
同士を直列に接続した第２の直列回路の各々の接続点を
比較回路に接続して熱検知ブリッジを形成し、該各々の
直列回路の接続点の電圧を比較回路で比較する定温式熱
検知回路部とを有し、Ｊ：、記差動式熱険知回路部と定
温式熱検知回路部の出力の論理和によりスイッチング回
路を駆動し゛Ｃフ報倍信号出力する構成と成されている
。

［作用コ 第１の本発明の熱り’、Ｌ［＋器では、周囲温度が緩や
かに上昇した場合、抵抗とサーミスタの直列回路の接続
点の電位の低下も緩やかなため、コンデンサの端子電圧
は追従して低下するので、比較回路はスイッチング回Ｙ
８へ出力を出さないが、周囲温度が急激に上昇した場合
には、上記直列回路の接続点の゛電位は急激に低下する
ため、コンデンサの放電抵抗による電圧低下が遅いため
、コンデンサの端子電圧が上記直列回路の端子１圧より
も高くなると比較回路からスイッチング回路へ出力され
サイリスタがターンオンして、警報信号を出力する差動
式熱感知器の動作をする。

第２の本発明の熱感知器では、上記熱感知器の差動式熱
検知回路部に加えて、第１、第２の直列回路の接続点の
電位を比較回路で比較する事により、サイリスタをター
ンオンするため、温度上昇が緩やかであっても、一定温
度を越えると発報される。

［実施例］ 以下に、面画を参Ｂ？シて本発明の詳細な説明す　る。

第１図は第１の本発明の回路図である。

図において、熱感知器回線り、　　Ｃの電圧がダイオー
ドブリッジＤＢを介してトランジスタＱ１、抵抗Ｒ５及
びツェナーダイオードＺＤからなる定電圧回路により一
定電圧Ｖｃｃに安定化される。

Ｔｈはサーミスタ、Ｒ１は抵抗であり、この接続点の電
位Ｖｔ（サーミスタの端子電圧）はサーミスタＴｈが負
の温度特性を有するため温度上昇に伴って低下する。

このＶｔの電圧は、コレクタが電Ｒ電圧Ｖｃｃに接続さ
れているトランジスタＱ１のヘースに加わり、エミッタ
からグイオートＤＩを通してコンデンサＣに充電が行な
われる。従って、コンデンサＣの端子電圧■〔は Ｖｃ　＝Ｖ　ｔ−ＶＢＥＱＩ−ＶＦＤＩとなる。

母し、Ｖ　ＢＥＱＩはトランジスタＱｌのヘース・エミ
ッタ間電圧、Ｖ　ＦＤＩはダイオ−Ｆ’　Ｄ　Ｉの順方
向電圧である。

更に、トランジスタＱ２．Ｑ３の差動増幅回路により、
サーミスタ端子゛電圧Ｖｔとコンデンサ端子電圧Ｖｃを
比較する比較回路を形成している。

図を参照して動作を説明すると、通常温度が安定してい
る状態では、サーミスタＴ　ｈの抵抗値が安定している
ので、サーミスタ端子電圧ＶｔおよびコンデンサＣの端
子電圧Ｖｃも上記した電圧゛Ｃ安定している。

周囲温度が緩やかに上昇する場合、サーミスタの端７′
電圧Ｖｔは、逆：こ低下して行くが、この電圧Ｖｔの低
下の速度が、コンデンサＣに蓄えられた電荷が抵抗Ｒ３
を通してトランジスタＱｌのエミッタ電圧Ｖｅに向かっ
て放電する場合の時定数丁＝Ｃ−Ｒ３よりも遅い場合に
は、コンデンサＣの端子電圧Ｖｃは上記に示したごとく
、常にサーミスタの端子電圧Ｖｔから トランジスタＱｌのＩ＼−ス争エミッタ間を圧ＶＢＥＱ
１とダイオードＤ１の順方向電圧Ｖ　ＦＤＩを差し引い
た値Ｖｃを維持する。

一方、周囲温度がで、激に上昇した場合はサーミスタの
端子電圧Ｖ　ｔの低下する速さが、上記したコンデンサ
の放電時定数τを越える。

従ってトランジスタＱ１がＯＮしている期間は、コンデ
ンサＣはトランジスタＱ１のエミッタ電圧Ｖｅ　＝Ｖｔ
−ＶＢＥＱＩに向かって時定数ｒ＝ｃ−Ｒ３で放電する
一方、サーミスタ端子電圧Ｖｔは周囲温度に応して急激
に低下して行く。

そしてサーミスタ端子°雇圧■しが、コンデンサの端子
電圧ＶｃとトランジスタＱ１のＶ　ＢＥＱＩとダイオー
ドＤＩのＶ　ＦＤＩの和よりも低下すると、　トランジ
スタＱ１はＯＦＦするとともに、サーミスタの端子電圧
Ｖｔは周囲温度に応じて低下し、コンデンサＣは時定数
τ’　＝Ｃ（Ｒ３＋Ｒ２）で放電し、その端子電圧Ｖｃ
も低下して行く。

そしてサーミスタの端子電圧Ｖｔがコンデンサの端子電
圧Ｖｃよりも低くなると、比較回路のトランジスタＱ３
が○ＦＦ、Ｑ２がＯＮし、トランジスタＱ５．Ｑ６がＯ
Ｎされてスイッチング回路のサイリスタＳＣＲが導通ず
る事により感知器回線ＬＣが矧絡されて発報ｒる事にな
る。

第２ａ図は、周囲温度が緩やかに上界した場合のＶｔと
Ｖｃの電圧変化の様子を示しており、ＶＣがＶｔに追従
して低下している。これに対して第２ｂ図は周囲温度が
急激に上昇した場合の電圧変化を示しており、周囲温度
の急激な上昇時にはサーミスタ端子電圧Ｖｔが低下し始
めると略同時にトランジスタＱ１がＯＦＦする。すなわ
ちコンデンサＣの放電が■１の低下に追従できないため
である。従って、それ以後はコンデンサＣは時定数τ“
て自然放電を行なう。

また、第２ｃ図は上記回路の動作を示すタイミングチャ
ートであり、サーミスタ端子電圧Ｖｔがコンデンサ端子
電圧Ｖｃよりも低くなると、　トランジスタＱ２がＯＮ
、Ｑ３が０ＦＦＬ／、Ｑ５．Ｑ６がＯＮすることにより
サイリスタＳＣＲが導通して発報される。

すなわち、本実施例の回路では、コンデンサＣの放電時
定数を抵抗で調整することにより、周囲温度の上昇に対
処した応答特性が得られるので、差動式熱感知器として
周囲環境に適合した動作が得られる。

次に、第４図により第２の本発明の詳細な説明する。

この実施例では、上記第１の本発明の半導体式熱感知器
の差動式熱検知回路部に、定温式熱検知回路部を付加し
、これら双方の出力の論理和により発報する構成とされ
たもので、図に示す差動式熱検知回路部は上記実施例と
同一の符号を付して説明を省略する。

図において、定温式熱検知回路部の動作を説明すると、
抵抗Ｒ１とサーミスタＴ　１１を直列に接続して成る第
１の直列回路と、抵抗Ｒ６，Ｒ７を直列に接続して成る
第２の直列回路とで熱検知ブリッジ回路を形成し、周囲
温度の変化に応してこれら二つの直列回路の各々の接続
点の電圧レベル■ｔおよびＶｒをトランジスタＱ７．Ｑ
Ｂで構成される等動増幅回路で比較することにより、サ
ーミスタの端子電圧Ｖ　Ｌ　１ｉ）Ｖ　ｒよりも低下す
るとトランジスタＱ８がＯＮし、　トランジスタＱ９．
ＱＢをＯＮすることによりサイリスタＳＣＲを駆動し″
Ｃ発報する動作をする。

つまり、本実施例の熱感知器では、差動式熱検知回路部
により周囲温度が緩やかに上昇した場合には発報されず
、周囲温度が急激に上昇すれば発報され、更に周囲温度
が緩やかに上昇し続けた場合でも、一定温度を越えると
定温式熱検知回路部により発報される。

更に図では示していないが、上記実施例の第１の直列回
路を、同一特性のサーミスタの直列回路とし、電源電圧
供給側のサーミスタを感知器内部に配置することにより
熱心答特性に差をもたせることによって、感知器の使用
される周囲温度範囲に対して常に安定した応答を得るこ
とも可能となる。

［発明の効果コ 本発明により、一つのサーミスタと時定数回路により、
感度のばらつきが少なく、設計が容易でしかも安価な半
導体式熱感知器が提供可能となる。

また、差動式と低温式を組み合わせることにより、−層
信頼性の高い半導体式熱感知器が実現でき　る。

【図面の簡単な説明】

第１図は第１の本発明の回路図、第２図はその動作を示
す波形図、第３図はその動作を示すタイミングチャート
、第４図は第２の本発明の回路図。 第５図は従来の回路図を示している。 ［符号の説明］ Ａ・・・第１の直列回路 Ｂ・・・′１ｌＳ２の直列回路 Ｔｈ・・・サーミスタ Ｃ ・コンデンサ ２゜ 放電抵抗

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. （１）抵抗と半導体サーミスタを直列に接続して成る感
   熱部を構成する直列回路の接続点の電圧と、コンデンサ
   に放電抵抗を含んで成る基準部を構成する充放電回路の
   コンデンサの両端電圧とを比較回路部において比較して
   、上記感熱部の接続点の電圧が上記基準部のコンデンサ
   の両端電圧を下回った時にスイッチング回路を駆動して
   発報信号を出力する構成とした半導体式熱感知器知であ
   って、上記基準部は、そのベースを上記感熱部の接続点
   に接続し、エミッタは第１の抵抗を介して、かつコレク
   タはそのままにして、該エミッタとコレクタを上記感熱
   部に並列に接続したトランジスタを有しており、該トラ
   ンジスタのエミッタは第１のダイオードを介して上記コ
   ンデンサに接続されて充電回路を構成し、かつ該コンデ
   ンサと上記第１の抵抗間には上記第１のダイオードに対
   して逆方向にされた第２のダイオードを介して放電時定
   数設定抵抗を接続して放電回路を構成していることを特
   徴とする半導体式熱感知器。
2. （２）抵抗と半導体サーミスタを直列に接続して成る感
   熱部を構成する直列回路の接続点の電圧と、コンデンサ
   に放電抵抗を含んで成る第１の基準部を構成する充放電
   回路のコンデンサの両端電圧とを比較回路部において比
   較する第１の比較回路を有した差動式熱検知回路部と、 上記差動式検知回路部の感熱部の接続点の電圧と、抵抗
   同士を直列に接続した第２の基準部を構成する直列回路
   の接続点の電圧とを比較する第２の比較回路を有した定
   温式熱検知回路部と、共通のスイッチング回路とを有し
   、 上記差動式熱検知回路部の感熱部の接続点の電圧が上記
   第１の基準部のコンデンサの両端電圧を下回った時、あ
   るいは上記定温式熱検知回路部の感熱部の接続点の電圧
   が上記第２の基準部の直列回路の接続点の電圧よりも下
   回った時に、上記共通のスイッチング回路を駆動して発
   報信号を出力する構成とされ、 上記第１の基準部は、そのベースを上記感熱部の接続点
   に接続し、エミッタは第１の抵抗を介して、かつコレク
   タはそのままにして、該エミッタとコレクタを上記感熱
   部に並列に接続したトランジスタを有しており、該トラ
   ンジスタのエミッタは第１のダイオードを介して上記コ
   ンデンサに接続されて充電回路を構成し、かつ該コンデ
   ンサと上記第１の抵抗間には上記第１のダイオードに対
   して逆方向にされた第２のダイオードを介して放電時定
   数設定抵抗を接続して放電回路を構成していることを特
   徴とする半導体式熱感知器。