JPH0330098A - 光電式煙感知器 - 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、煙濃度に応じた直流電圧を出力する光電式煙
感知器に関するものである。

［従来の技術］ 第５図は従来の光電式煙感知器のブロック図である。図
中、１は発光素子であり、発振回路１０から間欠的に発
生する発光信号に応じて光信号を発生する６２は受光素
子であり、発光素子１からの光信号を直接には受光でき
ない位置に配されている。煙感知器の内部に煙か侵入す
ると、発光素子１により発生した光信号が、煙により散
乱されて受光素子２に受光される。受光素子２は受光し
た光強度に応じた光電流を発生する。この光電流は，受
光アンプ２０により電圧信号に変換されて増幅される。

受光アンプ２０の出力は、発振回路ＩＯが間欠的に発生
する発光信号に同期して、サンプルホールド回路２１に
よりサンプルホールトされる。サンプルホールド回路２
１の出力は直流アンブ２２により増幅されて、アナログ
出力電圧ｖＡが得られる。煙｝農度〔％／ｍ）とアナロ
グ出力定圧■μ（Ｖ’ｌｌの関係を第６図に例示する。

同図に示すように、煙濃度が濃くなるにつれてアナログ
出力電圧ｖＡは大きくなる。

第５図に示す受光アンプ２０、サンプルホールド回路２
１及び直流アンプ２２の具体的な回路横戒を第７図に例
示する。受光アンプ２０は３段のオペアンプＡ．，Ａ２
，ｌを射κ続接続したものである。各オペアンプＡ　＋
　，　Ａ　２　，　Ａ　３の非反転入力端子には、基準
電圧Ｖｒｅｆが印加されている。初段のオペアンプＡ．
は帰還インピーダンスとして、抵抗Ｒ，とコンデンサＣ
１の並列回路を接続され、受光素子２で得られた光電流
を電圧信号に変換するための電流一電圧変換回路を構戒
している。次段のオペアンブＡ２は入力抵抗Ｒ２と帰還
抵抗Ｒ３を接続され、終段のオペアンプＡ，は入力抵抗
Ｒ４と帰還抵抗Ｒ５を接続され、それぞれ電圧増幅回路
をｍ戒している。これにより、受光アンブ２０は受光素
子２で得られた光電流に応じた電圧信号を発生する。

次に、サンプルホールド回路２１は入力部にアナログス
イッチＱを備え、アナログスイッチＱの出力測に抵抗Ｒ
ＨとコンデンサＣＨよりなる電圧保持回路を備えている
。アナログスイッチＱはクロック信号φに応じて導通状
態又は遮断状態に制御される。このクロツク信号φは上
述の発振回路１０から供給され、発光信号と同期してい
る６アナログスイッチＱが導通すると、コンデンサＣＨ
は抵抗ＲＨを介して入力電圧と同じ電位に充電される．
アナログスイッチＱが遮断されると、コンデンサｃＨは
入力電圧と同じ電位に保持される。サンプルホールド回
路２１の出力側には、インピーダンス変換用のオペアン
プＡ，が配されている。このオペアンプＡ４は出力端子
を反転入力端子に接続されているので、非反転入力端子
の電圧をそのまま出力端子に出力する。これにより、サ
ンプルホールド回路２１は、アナログスイッチＱが導通
したときの入力電圧を保持して出力する。

次に、直流アンプ２２はオペアンブＡ５を備えている。

このオペアンブＡ５の非反転入力端子には、制御電源電
圧Ｖｃｃを抵抗Ｒ６，Ｒ，により分圧して得られたバイ
アス電圧ＶＢが印加されている．また、反転入力端子は
入力抵抗Ｒ，を介してサンプルホールド回路２１の出力
に接続されると共に、帰還抵抗Ｒ，を介して出力端子に
接続されている。

オペアンプＡ５の入力抵抗Ｒ８は可変抵抗とされており
、これにより直流アンブ２２の増幅率が可変とされる。

また、基準電圧ＶＢを発生するための抵抗Ｒ７も可変抵
抗とされており、これにより直流アンプ２２のオフセッ
トを調節可能としているものである． 第９図は上記回路の動作説明図である。図中、■Ａは直
流アンブ２２から得られるアナログ出力電圧、ＶＢは直
流アンプ２２のオペアンプＡ，に与えられる基準電圧、
Ｖ．はサンプルホールド回路２１の出力電圧、Ｖｒｅｆ
は受光アンプ２０のオペアンプＡ．〜Ａ，に与えられる
基準電圧である．サンプルホールド回路２１の出力電圧
ＶＨは、煙濃度がＯ〔％／輸〕のときは基準電圧Ｖｒｅ
ｆに等しく、煙濃度が増加するにつれて基準電圧Ｖｒｅ
ｆから低下して行く。また、直流アンプ２２から得られ
るアナログ出力電圧■Ａは、煙濃度がＯ〔％／ｎ）のと
きは最低値となり、煙濃度が増加するにつれて電圧値が
上昇する．したがって、直流アンプ２２の出力側に受信
機を接続して、アナログ出力電圧ｖＡが所定の警報レベ
ルを越えたときに、煙感知信号を発生することができる
。

［発明が解決しようとする課題］ ところが、上記の従来例においては、電源投入直後にア
ナログ出力電圧ｖＡが異常に上昇するという問題がある
。第８図は電源投入直後のアナログ出力電圧Ｖ＾の変化
を例示している。ｆｉ！濃度はＯ〔％／耐であるものと
する．図中、Ｔは発振回路１０による発光信号の発生周
期であり、換言すればサンプルホールド回路２１による
サンプルホールド周期である。電源投入時（ｔ＝ｔｏ）
においては、サンプルホールド電圧ＶＨはＯ（Ｖ）であ
り、アナログ出力電圧ｖＡは当然０〔■〕である．その
後、発光素子１が発光す．る度にアナログスイッチＱが
オンされて、サンプルホールド電圧■ＨはＯ（Ｖ）から
基準電圧Ｖｒｅｆ（例えば、２．５Ｖ）まで時定数τ−
Ｒ｝Ｉ・ＣＨで上昇して行く．光電式煙感知器では、低
消費電流化のために、発光素子１の発光周期Ｔを０　．
　５　ｓｅｃ〜数ｓｅｃに設定し、発光パルス幅Ｔ。は
数百μｓｅｃオーダーに設定している。

方、サンプルホールド回路２１における電圧保持回路の
時定数τ一ＲＨ・ＣＨは発光素子１の発光パルス幅Ｔ。

よりもかなり大きな値（例えは、τ−５Ｔ　ｏ　）に設
定するため、サンプルホールド電圧Ｖ，が基準電圧Ｖｒ
ｅｆに達するまでには、かなりの時間を要する。例えば
、Ｔｏ−１　０　０　μｓｅｃ．Ｔ　＝　１ｓｅｃ、ｒ
＝５７．のとき、ＶＨ４＃　０　．９　Ｖｒｅｒとなる
のに要する時間Ｔｒは、次式のようになる。

Ｔｒ＝２．２（Ｔ／Ｔｏ）τ＝１　１ｓｅｃつまり、電
源投入後、アナログ出力電圧ｖＡが煙濃度Ｏ〔％／鏑〕
のときの値になるのに、ｌｌｓｅｃ以上の時間がかかる
．そして、この過渡期においては、アナログ出力電圧ｖ
Ａが警報レベル（第８図の一点鎖線参照）を越えること
がある。一方、受信機の側では、アナログ出力電圧Ｖ＾
を常時監視しており、警報レベルを越える状態が一定時
間以上継続すると、煙感知信号を発生する。このため、
煙濃度がＯ〔％／噛〕であるにも拘わらず、電源投入直
後に煙感知信号を発生することがあった。

本発明はこのような点に鑑みてなされたものであり、そ
の目的とするところは、電源投入直後の誤動作を防止で
きるようにした光電式煙感知器を提供することにある。

［課題を解決するための手段］ 本発明にあっては、上記の課題を解決するために、第５
図に示すように、間欠的に発光信号を発生する発振回路
１０と、発振回路１０から出力される発光信号に応じて
間欠的に光信号を発生する発光素子１と、発光素子１か
ら放射された光信号が感知器内部に侵入した煙により散
乱された光を受光する受光素子２と、受光素子２の受光
出力を増幅する受光アンブ２０と、発光素子１の発光時
期に同期して受光アンプ２０の出力を保持するサンプル
ホールド回路２１と、サンプルホールド回路２１の出力
を所定のアナログ出力電圧ｖＡに増幅する直流アンプ２
２とを備える光電式煙感知器において、第１図及び第２
図に示すように、電源投入後に時間遅れを以て上昇する
電圧Ｖ。を出力する時定数回路３と、時定数回路３の出
力電圧Ｖ。

が基準電圧■Ｒ以下のときに直流アンブ２２のアナログ
出力電圧ＶＡを所定電圧２ＶＦ以下に保持する比較回路
４とを備えるものである． 第１図は本発明の要部楕戒を示す回路図である。

比較回路４はコンバレータＣＭＰを含む。このコンパレ
ータＣＭＰの負入力端子には、制御電源電圧Ｖｃｃを抵
抗Ｒ，，，Ｒ．２により分圧して得られた基準電圧ＶＲ
が印加されている。また、コンパレータＣＭＰの正入力
端子には、時定数回路３の出力電圧Ｖ。が印加されてい
る。さらに、コンパレータＣＭＰの出力端子は、電圧シ
フト用のダイオードＤ　＋　，　Ｄ　２を介して直流ア
ンプ２２におけるオペアンプＡ，の出力端子に接続され
ている．し作用コ 第２、図は本発明の動作説明図である。電源投入後の所
定期間Ｔ，は時定数回路３から出力される電圧ＶＣのレ
ベルが低く、基準電圧ＶＲ以下となっている。このため
、比較回路４におけるコンパレータＣＭＰの出力電圧Ｖ
ｏはＯボルトと・なり、直流アンブ２２のアナログ出力
電圧ｖＡは所定電圧２Ｖ，以下に保持される。ここで、
ＶＦはダイオードＤ　＋　，　Ｄ　２の順方向降下電圧
であり、シリコンダイオードの場合には約０．７Ｖであ
るので、２Ｖ，は約１．４Ｖとなる．受信機の警報レベ
ル（第２図の一点鎖線参照〉は、所定値２ＶＦよりも高
く設定されているので、電源投入後の所定期間ＴＩでア
ナログ出力電圧ＶＡが警報レベルを越えることはない．
次に、上記期間Ｔ１に続く期間Ｔ２では、時定数回路３
から出力される電圧■ｃが基準電圧■８を越える。この
ため、比較回路４におけるコンバレータＣＭＰの出力電
圧Ｖｏは高くなり、タイオードＤ．，Ｄ２は遮断状態と
なる。したがって、直流アンプ２２のアナログ出力電圧
ｖＡは受信機にそのまま受信される。

［実施例１］ 第３図（ａ）は本発明の第１実施例の要部回路図であり
、同図（ｂ）はその動作波形図である。本実施例では、
抵抗Ｒ．，，Ｒ．４とコンデンサＣ。を含む時定数回路
３を備えている。電源投入により制御電源電圧Ｖｃｃが
上昇すると、抵抗Ｒ．，，Ｒ２の接続点の電圧ＶＲは制
御ｔ源電圧Ｖｃｃの上昇に伴って上昇するが、抵抗Ｒ．
，，Ｒ，４の接続点の電圧Ｖｃ４よ制１３１Ｉ電源電圧
Ｖｃｃの上昇よりも少し遅れて上昇する。したがって、
電源投入直後はＶＲ〉ＶＣとなり、コンバレータＣＭＰ
の出力は゛Ｌ０１レベルとなる。

抵抗Ｒ．，，，Ｒ，，の接続点の電圧ＶＣは、時定数Ｃ
０ｘ　（Ｒ　ｌ　３／／　Ｒ　＋　４）で上昇し、やが
て定常値ＶｃｃＸＲ／（　Ｒ　ｌ　３　＋　Ｒ　＋　４
　）に達する．この電圧■。の定常値が電圧■３の定常
値ＶｃｃＸＲ１ｚ／（Ｒｚ＋Ｒｌ２）よりも高くなるよ
うに、抵抗Ｒ　ｌ　３　１　Ｒ　ｌ　４の抵抗値を設定
しておけば、電源投入から所定時間の経過後にＶＲ≦Ｖ
ｃとなり、コンパレータＣＭＰの出力は“Ｈｉｇｈ″゜
レベルとなる。その他の動作は第１図の回路と同様であ
る。

［実施例２］ 第４図（ａ）は本発明の第２実施例の要部回路図であり
、同図（ｂ）はその動作波形図である．本実施例では、
定電流源ＩｓとコンデンサＣ。よりなる時定数回路３を
備えている。電源投入後、コンデンサＣ。は定電流源Ｉ
Ｓにより定電流で充電される。

したがって、コンデンサＣ。の電圧ＶＣは直線的に増加
する。このため、電圧ＶＣが電圧■Ｒとクロスするタイ
ミングを比較的正確に決定することができる。その他の
構成及び動作については実施例１と同様である。

［発明の効果］ 本発明にあっては、上述のように、発振回路の出力によ
り発光素子から間欠的に光信号を発生し、感知器内部に
侵入した煙による散乱光を受光する受光素子の受光出力
を受光アンプにより増幅し、サンプルホールド回路によ
りサンプルホールドし、直流アンプにより増幅してアナ
ログ出力電圧を得るようにした光電式煙感知器において
、電源投入後に時間遅れを以て上昇する電圧を出力する
時定数回路と、時定数回路の出力電圧が基準電圧以下の
ときにアナログ出力電圧を所定電圧に保持する比較回路
とを設けたので、電源投入直後に感知器のアナログ出力
電圧が異常に上昇することを防止できるという効果があ
る。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の要部回路図、第２図は同上の動作波形
図、第３図（ａ）は本発明の第１実施例の要部回路図、
同図（ｂ）は同上の動作波形図、第４図（ａ）は本発明
の第２実施例の要部回路図、同図（ｂ）は同上の動作波
形図、第５図は従来例のブロック図、第６図は同上の動
作説明図、第７図は従来例の具体回路図、第８図及び第
９図は同上の動作説明図である． １は発光素子、２は受光素子、３は時定数回路、４は比
較回路、１０は発振回路、２０は受光アンプ、２１はサ
ンプルホールド回路、２２は直流アンプ、Ｒｌｌ〜Ｒ．
は抵抗、Ｃｏはコンデンサ、ＣＭＰはコンバレータ、Ｄ
　１，　Ｄ　２はダイオードである。 第２図

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. （１）間欠的に発光信号を発生する発振回路と、発振回
   路から出力される発光信号に応じて間欠的に光信号を発
   生する発光素子と、発光素子から放射された光信号が感
   知器内部に侵入した煙により散乱された光を受光する受
   光素子と、受光素子の受光出力を増幅する受光アンプと
   、発光素子の発光時期に同期して受光アンプの出力を保
   持するサンプルホールド回路と、サンプルホールド回路
   の出力を所定のアナログ出力電圧に増幅する直流アンプ
   と、電源投入後に時間遅れを以て上昇する電圧を出力す
   る時定数回路と、時定数回路の出力電圧が基準電圧以下
   のときに直流アンプのアナログ出力電圧を所定電圧以下
   に保持する比較回路とを備えることを特徴とする光電式
   煙感知器。