JPH03186723A - Infrared detector - Google Patents

Infrared detector

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JPH03186723A
JPH03186723A JP1327647A JP32764789A JPH03186723A JP H03186723 A JPH03186723 A JP H03186723A JP 1327647 A JP1327647 A JP 1327647A JP 32764789 A JP32764789 A JP 32764789A JP H03186723 A JPH03186723 A JP H03186723A
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JP
Japan
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circuit
converter
output
infrared
time
Prior art date
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Pending
Application number
JP1327647A
Other languages
Japanese (ja)
Inventor
Yuichi Tamaoki
裕一 玉置
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Sanyo Electric Co Ltd
Original Assignee
Sanyo Electric Co Ltd
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Filing date
Publication date
Application filed by Sanyo Electric Co Ltd filed Critical Sanyo Electric Co Ltd
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Publication of JPH03186723A publication Critical patent/JPH03186723A/en
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Abstract

PURPOSE:To remarkably reduce the cost of the whole device by providing an integration circuit for smoothing the waveform of an AC output varied due to the infrared-ray quantity, and fetching the output of this circuit to an A/D converter at a comparable point. CONSTITUTION:A microcomputer 16 generates a driving voltage to a chopper C, and also, generates a start signal to an A/D converter 17 at the time T1 by the same period as its generation. The converter 17 fetches the output voltage of an integration circuit 20 by this timing, applies it to A/D conversion 17, ends a converting operation at the time T2 and outputs carbon dioxide gas concentration as a digital value to the computer 16. The computer 16 executes the display and the control of gas concentration, based on this data. In such a state, the variation of a half-wave rectifying circuit 13 is slow by the circuit 20, therefore, the variation of a voltage value between the time T1 and T2 becomes smaller. Therefore, the conversion accuracy is improved and an error caused by the conversion time of the converter 17 can be made small. On the other hand, since a delay by the circuit 20 is also small, responsiveness of the detector is quickened.

Description

【発明の詳細な説明】 (イ)産業上の利用分野 本発明は赤外線の量を検出し、成るいはその透過量によ
りガス濃度や温度を検出する為の赤外線検出装置に関す
る。
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION (A) Industrial Application Field The present invention relates to an infrared detection device for detecting the amount of infrared rays, or for detecting gas concentration and temperature based on the amount of infrared rays transmitted.

(ロ)従来の技術 赤外線検出装置は非接触で物体の温度を測定する温度計
や、ガスに吸収されずに到達する赤外線の量を検出する
ことによりガス濃度を測定するガス濃度計等に用いられ
ており、赤外線の検出に用いられる素子は一般的に微分
入力形で、焦電素子はその代表的なものである。
(b) Conventional technology Infrared detection devices are used in thermometers that measure the temperature of objects without contact, and gas concentration meters that measure gas concentration by detecting the amount of infrared rays that reach the gas without being absorbed. The elements used to detect infrared rays are generally differential input type, and a pyroelectric element is a typical example.

従来の赤外線検出器100を第6図に示す。検出器10
0は焦電素子から成る赤外線検出部S、切欠部101を
有しモータ102によって回転される金属円板103か
ら戊るチョッパ104、金属円板103の位置検出器1
05とから構成されており、赤外線量に応じた出力を、
金属円板103が入射赤外線Uを断続するのと同じ周波
数の交流信号として発生するものである。
A conventional infrared detector 100 is shown in FIG. Detector 10
0 indicates an infrared detection section S made of a pyroelectric element, a chopper 104 having a notch 101 and cut out from a metal disk 103 rotated by a motor 102, and a position detector 1 for the metal disk 103.
05, output according to the amount of infrared rays,
It is generated as an alternating current signal of the same frequency as the metal disk 103 interrupting the incident infrared rays U.

また、近年第1図に示す如き所謂モジュレーションタイ
プの焦電形赤外線検出器lも開発されている。検出51
はシールドボックス2内に前述の赤外線検出部Sを収納
し、シールドボックス2に形成した図示しない透孔に対
応する位置に圧電バイモルフ振動子3によって駆動され
るスリット部材4から戊るチョッパCを設け、更にそれ
に対応する位置に透孔5を形成したケース6にて全体を
カバーして構成されている。スリット部材4は第2図に
示す如くスリットを形成した2枚の板を重合関係に取り
付けて溝底され、チョッパCに入力される駆動電圧の周
波数と同じ周波数で圧電バイモルフ振動子3が振動する
ことによりスリットを開閉し、透孔5より入射して赤外
線検出部Sに到達する赤外線Uを断続して、赤外線量に
応じた出力をチョッパCの入力周波数と同じ周波数の交
流信号として発生する。
Furthermore, in recent years, a so-called modulation type pyroelectric infrared detector l as shown in FIG. 1 has been developed. Detection 51
The above-mentioned infrared detection section S is housed in a shield box 2, and a chopper C cut out from a slit member 4 driven by a piezoelectric bimorph vibrator 3 is provided at a position corresponding to a through hole (not shown) formed in the shield box 2. Furthermore, the entire body is covered with a case 6 in which through holes 5 are formed at corresponding positions. The slit member 4 is formed by attaching two plates with slits in an overlapping relationship as shown in FIG. By opening and closing the slit, the infrared rays U entering through the through hole 5 and reaching the infrared detecting section S are interrupted, and an output corresponding to the amount of infrared rays is generated as an alternating current signal of the same frequency as the input frequency of the chopper C.

(ハ)発明が解決しようとする課題 第7図は例えば二酸化炭素ガス検出器として用いた場合
の検出用電気回路のブロック図を示す。
(c) Problems to be Solved by the Invention FIG. 7 shows a block diagram of a detection electric circuit when used, for example, as a carbon dioxide gas detector.

モジュレーションタイプの焦電形赤外線検出器1の赤外
線検出部Sはl乃至10H2の赤外線入力に対して良好
な感度を有するので、駆動回路7により、例えば4H2
の駆動電圧をチョッパCに印加する。これによって4H
2の断続した赤外線が赤外線検出部Sに入射する。
Since the infrared detecting section S of the modulation type pyroelectric infrared detector 1 has good sensitivity to infrared input of 1 to 10H2, the drive circuit 7 can detect, for example, 4H2
A driving voltage of is applied to chopper C. With this, 4H
2 intermittent infrared rays are incident on the infrared detection section S.

赤外線検出部Sの出力はチョッパCの入力電圧の周波数
と同じ4Hzの周波数であるが、値が微小であり、また
、直流成分と混っていることがら交流増幅器8により交
流成分のみ増幅する。9はノイズ除去用のフィルター 
10はチョッパCを駆動する為の駆動回路7用の発振器
である。11は電源12に接続された赤外線源である。
The output of the infrared detection section S has a frequency of 4 Hz, which is the same as the frequency of the input voltage of the chopper C, but the value is very small and since it is mixed with the DC component, only the AC component is amplified by the AC amplifier 8. 9 is a filter for noise removal
10 is an oscillator for the drive circuit 7 for driving the chopper C. 11 is an infrared source connected to a power source 12.

ここから発せられて赤外線検出部Sに到達する赤外線量
はその間のガスに吸収されるため赤外線検出部Sの出力
はガス濃度によって変化することになる。
Since the amount of infrared rays emitted from here and reaching the infrared detecting section S is absorbed by the gas therebetween, the output of the infrared detecting section S changes depending on the gas concentration.

ここで、赤外線検出部Sの出力は交流信号であるため、
A/Dコンバータや直線化回路に入力できない。そのた
め半波整流回路13および平滑回路14にて直流信号に
変えてガス濃度に基づく出力を得ている。
Here, since the output of the infrared detection section S is an AC signal,
Cannot be input to A/D converter or linearization circuit. Therefore, the half-wave rectifier circuit 13 and the smoothing circuit 14 convert the signal into a DC signal and obtain an output based on the gas concentration.

しかし乍ら、赤外線検出部Sの出力信号周波数が4H2
と低いため平滑回路14において大容量のコンデンサを
設定しないと、リップル成分により、分解能の低下やガ
ス濃度表示値のゆらぎの原因となる。そのため検出器と
しての応答性が遅くなり、一般に95%応答で60秒程
度となってしまう。そのため、環境条件を一定のガス濃
度に制御する装置に用いた場合、オーバーシュートが大
きくなる問題があった。
However, the output signal frequency of the infrared detector S is 4H2.
If a capacitor with a large capacity is not set in the smoothing circuit 14, the ripple component will cause a decrease in resolution and fluctuations in the gas concentration display value. Therefore, the response as a detector becomes slow, and generally a 95% response takes about 60 seconds. Therefore, when used in a device that controls environmental conditions to a constant gas concentration, there is a problem that overshoot becomes large.

そこで、出願人は先に赤外線検出部Sから得られる交流
信号の周期に同期して電圧をA/Dコンバータに取り込
む様にし、それによって平滑回路14を除去することを
提案したが、精度良く電圧を検出するためにはA/D変
換処理に要する時間が交流信号電圧の変化に対して十分
に早いことが必要となり、A/Dコンバータとして汎用
積分型A/Dコンバータが使用できず、12ビット以上
でも変換時間が25μsec以下の高速処理の逐次比較
型A/Dコンバータを用いなければならず高価となる問
題があった。
Therefore, the applicant previously proposed that the voltage be taken into the A/D converter in synchronization with the cycle of the AC signal obtained from the infrared detection section S, thereby eliminating the smoothing circuit 14, but the In order to detect the Even with the above, a high-speed successive approximation type A/D converter with a conversion time of 25 μsec or less must be used, resulting in an expensive problem.

本発明は、係る課題を解決することを目的とする。The present invention aims to solve this problem.

(ニ)課題を解決するための手段 本発明は、赤外線を断続的に赤外線検出部に照射して交
流出力を得る赤外線検出装置において、赤外8i量によ
って変化する交流出力の波形を応答性を損なわない範囲
で平滑する積分回路を設け、この積分回路の出力を比較
できる点においてA/Dコンバータに取り込む様構成し
たものである。
(d) Means for Solving the Problems The present invention provides an infrared detection device that obtains an AC output by intermittently irradiating an infrared detection section with infrared rays. An integrating circuit is provided for smoothing within a range that does not impair the signal, and the output of this integrating circuit is input to the A/D converter at a point where it can be compared.

(ホ)作用 本発明によればA/Dコンバータの処理時間として十分
な時間を確保できるので高価な高速処理型のものを用い
る必要はなく、且つ、応答性も損なわない。
(E) Function According to the present invention, sufficient processing time for the A/D converter can be secured, so there is no need to use an expensive high-speed processing type converter, and responsiveness is not impaired.

(へ)実施例 次に本発明の実施例を図面により説明する。第3図は本
発明の赤外線検出装置を、例えば二酸化炭素ガス検出装
置として用いた場合の電気回路のブロック図を示す。尚
、図中従来例と同一符号のものは同一であり、赤外線検
出器部分は第1図の如き所謂モジュレーションタイプの
焦電形赤外線検出器1を用いるものとする。16はマイ
クロコンピュータであり、ソフトウェアによってチョッ
パCを駆動するための所定の周波数電圧を発生して駆動
回路7に入力する。20は半波整流回路13の出力を平
滑する為の積分回路である。また、17はA/Dコンバ
ータであり、マイクロコンピュータ16によって制御さ
れるタイミングにて積分回路20の出力信号を取り込む
様構成されている。
(f) Embodiments Next, embodiments of the present invention will be explained with reference to the drawings. FIG. 3 shows a block diagram of an electric circuit when the infrared detection device of the present invention is used, for example, as a carbon dioxide gas detection device. In the figure, the same reference numerals as in the conventional example are the same, and the infrared detector section uses a so-called modulation type pyroelectric infrared detector 1 as shown in FIG. A microcomputer 16 generates a predetermined frequency voltage for driving the chopper C according to software and inputs it to the drive circuit 7. 20 is an integrating circuit for smoothing the output of the half-wave rectifier circuit 13. Further, 17 is an A/D converter, which is configured to take in the output signal of the integrating circuit 20 at a timing controlled by the microcomputer 16.

第4図に交流増幅器8、ノイズ除去用のフィルター9、
半波整流回路13及び積分回路20の実際のアナログ回
路例を示す。積分回路20は半波整流回路13の出力の
リップルを完全に除去する必要はないので、それに使用
されるコンデンサ21の小さいもので良い。
Figure 4 shows an AC amplifier 8, a filter 9 for noise removal,
An example of an actual analog circuit of the half-wave rectifier circuit 13 and the integration circuit 20 is shown. Since it is not necessary for the integrating circuit 20 to completely remove ripples in the output of the half-wave rectifying circuit 13, the capacitor 21 used therein may be small.

次に、第5図に示すタイミングチャートはチョッパCの
入力電圧と、積分回路20の出力電圧及びA/Dコンバ
ータ17の変換タイミングを示している。尚、図中破線
で示す正弦半波形は半波整流回路13の出力電圧を示し
ている。
Next, the timing chart shown in FIG. 5 shows the input voltage of the chopper C, the output voltage of the integrating circuit 20, and the conversion timing of the A/D converter 17. Note that the half-sine waveform indicated by the broken line in the figure indicates the output voltage of the half-wave rectifier circuit 13.

マイクロコンピュータ16はチョッパCに測定ば4H2
の周波数で駆動電圧を発生すると共に、これの同じ周期
で時刻T1にA/Dコンバータ17ヘスタート信号を発
生する。A/Dコンバータ17はこのタイミングにより
積分回路20の出力電圧を取り込み、A/D変換を実行
し、時刻T2に変換動作を終了して二酸化炭素ガス濃度
をデジタル値としてマイクロコンピュータ16に出力す
る。マイクロコンピュータ16はこのデータに基づいて
ガス濃度の表示や制御を実行する。
Microcomputer 16 measures 4H2 on chopper C.
A drive voltage is generated at a frequency of , and a start signal is generated to the A/D converter 17 at time T1 at the same frequency. The A/D converter 17 takes in the output voltage of the integrating circuit 20 at this timing, performs A/D conversion, completes the conversion operation at time T2, and outputs the carbon dioxide gas concentration to the microcomputer 16 as a digital value. The microcomputer 16 displays and controls the gas concentration based on this data.

積分回路20によって半波整流回路13の出力電圧の変
化は緩慢となっているので時刻T1からT2までの間の
電圧値の変化は僅かなものとなっている。その為、変換
精度が向上しA/Dコンバータ17の変換時間による誤
差を5〜10倍以上小さくできる。一方で積分回路20
による遅れも少ないので、検出器としての応答性も95
%応答で15秒程度と従来に比較して早くすることがで
きる。
Since the change in the output voltage of the half-wave rectifier circuit 13 is made slow by the integrating circuit 20, the change in the voltage value between time T1 and time T2 is small. Therefore, the conversion accuracy is improved and the error due to the conversion time of the A/D converter 17 can be reduced by 5 to 10 times or more. On the other hand, the integrating circuit 20
Since there is little delay due to
% response time is approximately 15 seconds, which is faster than conventional methods.

また、以上の溝底によって第5図の如(A/Dコンバー
タ17は毎回リップルの同じ位置で動作することになり
、この値を比較することになるので、従来の如きリップ
ルを完全に無くす為の容量の大きい平滑回路が不要とな
る。更に、リップルによる分解能の低下や、表示のゆら
ぎが原理的に無視できる様になる。特に、A/Dコンバ
ータ17が積分回路13の出力を取り込むタイミングは
同じマイクロコンピュータ16によって作られるので同
期のずれがなく、高精度となる。
In addition, due to the groove bottom as shown in Figure 5 (A/D converter 17 operates at the same ripple position every time, and these values are compared, it is possible to completely eliminate ripples as in the conventional case). There is no need for a smoothing circuit with a large capacity.Furthermore, the reduction in resolution due to ripples and display fluctuations can be ignored in principle.In particular, the timing at which the A/D converter 17 takes in the output of the integrating circuit 13 is Since they are produced by the same microcomputer 16, there is no synchronization difference, resulting in high precision.

ココテ、A/Dコンバータ17のスタート信号はチョッ
パCの駆動周期と必ずしも同じである必要はなく、赤外
線量で変化する交流波形の中の比較できる同一の点を決
められれば良く、それの整数倍の周期であっても差し支
えない。また、実施例は二酸化炭素ガス濃度の検出に本
発明を適用したが、それに限られず、他のガス成るいは
温度の検出等に適用しても良い。
Here, the start signal of the A/D converter 17 does not necessarily have to be the same as the drive cycle of the chopper C. It is sufficient to determine the same point that can be compared in the AC waveform that changes depending on the amount of infrared rays, and it is an integral multiple of that point. There is no problem even if the cycle is Further, in the embodiment, the present invention is applied to detecting the concentration of carbon dioxide gas, but the present invention is not limited thereto, and may be applied to detecting other gases, temperature, etc.

(ト)発明の効果 本発明の赤外線検出装置によれば処理速度の遅い積分型
A/Dコンバータでも十分な精度の検出が可能となる。
(G) Effects of the Invention According to the infrared detection device of the present invention, detection with sufficient accuracy is possible even with an integral type A/D converter having a slow processing speed.

これによって安価なA/Dコンバータが使用できるので
装置全体の大幅なコストダウンが図れる。また、検出電
圧のリップルを完全に除去する必要はないので応答性も
十分に確保できる。
This allows the use of an inexpensive A/D converter, resulting in a significant cost reduction of the entire device. Furthermore, since it is not necessary to completely remove ripples in the detection voltage, sufficient responsiveness can be ensured.

【図面の簡単な説明】[Brief explanation of drawings]

第1図から第5図は本発明の実施例を示し、第1図はモ
ジュレーションタイプの焦電形赤外線検出器の分解斜視
図、第2図はスリット部材の斜視図、第3図は電気回路
のブロック図、第4図は実際のアナログ回路例を示す電
気回路図、第5図はチョッパの入力電圧と、半波整流回
路の出力電圧及びA/Dコンバータの変換タイミングを
示すタイミングチャートであり、第6図は従来の赤外線
検出器の斜視図、第7図は同電気回路である。 1・・・赤外線検出器、13・・・半波整流回路、16
・・・マイクロコンピュータ、17・・・A/Dコンバ
ータ、20・・・積分回路、C・・・チョッパ S・・
・赤外線検出部。
1 to 5 show embodiments of the present invention, FIG. 1 is an exploded perspective view of a modulation type pyroelectric infrared detector, FIG. 2 is a perspective view of a slit member, and FIG. 3 is an electric circuit. 4 is an electric circuit diagram showing an example of an actual analog circuit, and FIG. 5 is a timing chart showing the input voltage of the chopper, the output voltage of the half-wave rectifier circuit, and the conversion timing of the A/D converter. , FIG. 6 is a perspective view of a conventional infrared detector, and FIG. 7 is an electric circuit thereof. 1... Infrared detector, 13... Half-wave rectifier circuit, 16
...Microcomputer, 17...A/D converter, 20...Integrator circuit, C...Chopper S...
・Infrared detection section.

Claims (1)

【特許請求の範囲】[Claims] 1)赤外線を断続的に赤外線検出部に照射して交流出力
を得るものに於て、前記赤外線量によって変化する前記
交流出力の波形を応答性を損なわない範囲で平滑する積
分回路を設け、この積分回路の出力を比較できる点にお
いてA/Dコンバータに取り込む様構成したことを特徴
とする赤外線検出装置。
1) In a device that obtains an AC output by intermittently irradiating an infrared detection section with infrared rays, an integrating circuit is provided to smooth the waveform of the AC output, which changes depending on the amount of infrared rays, within a range that does not impair responsiveness. An infrared detection device characterized in that the output of the integrating circuit is configured to be input into an A/D converter so that the output can be compared.
JP1327647A 1989-12-18 1989-12-18 Infrared detector Pending JPH03186723A (en)

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Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPS611380U (en) * 1984-06-11 1986-01-07 イーグル工業株式会社 Seat ring removal jig
JPS62207920A (en) * 1986-03-07 1987-09-12 Matsushita Electric Ind Co Ltd Radiation detector

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