JPH04285Y2 - - Google Patents
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- JPH04285Y2 JPH04285Y2 JP3300184U JP3300184U JPH04285Y2 JP H04285 Y2 JPH04285 Y2 JP H04285Y2 JP 3300184 U JP3300184 U JP 3300184U JP 3300184 U JP3300184 U JP 3300184U JP H04285 Y2 JPH04285 Y2 JP H04285Y2
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- JP
- Japan
- Prior art keywords
- sensor
- photoelectric sensors
- photoelectric
- flame
- light
- Prior art date
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- Expired
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- 238000002485 combustion reaction Methods 0.000 description 3
- 230000000694 effects Effects 0.000 description 3
- 238000006243 chemical reaction Methods 0.000 description 2
- 238000001514 detection method Methods 0.000 description 2
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- 230000003287 optical effect Effects 0.000 description 2
- XUIMIQQOPSSXEZ-UHFFFAOYSA-N Silicon Chemical compound [Si] XUIMIQQOPSSXEZ-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 230000005611 electricity Effects 0.000 description 1
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- 229910052710 silicon Inorganic materials 0.000 description 1
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Landscapes
- Photometry And Measurement Of Optical Pulse Characteristics (AREA)
- Control Of Combustion (AREA)
- Fire-Detection Mechanisms (AREA)
Description
【考案の詳細な説明】
本考案は、空間フイルタを用いる火炎センサの
信号回路に関する。
信号回路に関する。
空間フイルタとは、第１図に示すように平面的
に規制正しく配列される光電センサにより構成さ
れるもので、このセンサ上に結像される対象物の
光学的像が有する空間的周波数がセンサ出力とし
て出力され、その周波数特性が検出対象の速度等
に依存することから非接触の速度センサや距離セ
ンサとして用いられている。本出願人が、特願昭
54−235506号において、この空間フイルタを燃焼
装置の火炎センサとして用いることを提案した。
この技術は、火炎の平面的な輝度分布の脈動を直
接検出することから、直流的なレベルの外乱光や
蛍光灯のような時間的に交流的に変化する外乱光
が混在していても、それらに影響されずに火炎そ
のものを直接検出できるという点で、従来の火炎
センサにはない特長を有するものである。
に規制正しく配列される光電センサにより構成さ
れるもので、このセンサ上に結像される対象物の
光学的像が有する空間的周波数がセンサ出力とし
て出力され、その周波数特性が検出対象の速度等
に依存することから非接触の速度センサや距離セ
ンサとして用いられている。本出願人が、特願昭
54−235506号において、この空間フイルタを燃焼
装置の火炎センサとして用いることを提案した。
この技術は、火炎の平面的な輝度分布の脈動を直
接検出することから、直流的なレベルの外乱光や
蛍光灯のような時間的に交流的に変化する外乱光
が混在していても、それらに影響されずに火炎そ
のものを直接検出できるという点で、従来の火炎
センサにはない特長を有するものである。
第２図に、空間フイルタを用いるセンサの信号
処理回路の従来技術を示す。図中、Ａ，Ｂは第１
図に示す空間フイルタを構成する光電センサであ
り、Ａ，Ｂ上に入射する光量に応じて光を電気量
に変換する。１は差動アンプであり、光電センサ
Ａ，Ｂで検出された光信号値を差動増巾すること
で測定の誤差となる外乱光成分を除去するととも
に、温度ドリフトの影響を小さなものとしてい
る。２はバイパスフイルタで、直流分をカツト
し、測定対象物の空間周波数成分のみを通過させ
るものである。３は増巾器であり２つの出力を増
巾する。４は例えばスイツチング回路であり、光
電センサＡ，Ｂで検出される測定対象物の空間周
波数成分が所定の値以上のときON／OFFを出力
するものである。このような構成の信号処理回路
では、光電センサＡ，Ｂの光電変換特性が異なる
と、蛍光灯のような時間的に交流的に光量の変化
する外乱光は、光電センサＡ，Ｂで異なる大きさ
の電気信号に変化されるため、差動増巾器１でそ
の影響を取除くことはできなくなる。このこと
は、火炎の有無を検出する火炎センサとして非常
に不都合なことであり、空間フイルタを火炎セン
サとして適用する利点がなくなつてしまうことに
もなりかねないものである。この問題点に対処す
るための１つの方法としては、光電センサＡ，Ｂ
のバイアス回路に調節機能をもたせることが考え
られる。第２図の例でみるならば、抵抗Ｒ１，Ｒ
２を可変抵抗とし、感度を一致させるといつた方
法である。しかしながら調節は手間がかかるもの
であり、しかも光電センサＡ，Ｂも含めて信号処
理回路を１チツプのシリコン上に集積化させて構
成するような場合には、この手間は非常に大きな
ものとなつてしまう。
処理回路の従来技術を示す。図中、Ａ，Ｂは第１
図に示す空間フイルタを構成する光電センサであ
り、Ａ，Ｂ上に入射する光量に応じて光を電気量
に変換する。１は差動アンプであり、光電センサ
Ａ，Ｂで検出された光信号値を差動増巾すること
で測定の誤差となる外乱光成分を除去するととも
に、温度ドリフトの影響を小さなものとしてい
る。２はバイパスフイルタで、直流分をカツト
し、測定対象物の空間周波数成分のみを通過させ
るものである。３は増巾器であり２つの出力を増
巾する。４は例えばスイツチング回路であり、光
電センサＡ，Ｂで検出される測定対象物の空間周
波数成分が所定の値以上のときON／OFFを出力
するものである。このような構成の信号処理回路
では、光電センサＡ，Ｂの光電変換特性が異なる
と、蛍光灯のような時間的に交流的に光量の変化
する外乱光は、光電センサＡ，Ｂで異なる大きさ
の電気信号に変化されるため、差動増巾器１でそ
の影響を取除くことはできなくなる。このこと
は、火炎の有無を検出する火炎センサとして非常
に不都合なことであり、空間フイルタを火炎セン
サとして適用する利点がなくなつてしまうことに
もなりかねないものである。この問題点に対処す
るための１つの方法としては、光電センサＡ，Ｂ
のバイアス回路に調節機能をもたせることが考え
られる。第２図の例でみるならば、抵抗Ｒ１，Ｒ
２を可変抵抗とし、感度を一致させるといつた方
法である。しかしながら調節は手間がかかるもの
であり、しかも光電センサＡ，Ｂも含めて信号処
理回路を１チツプのシリコン上に集積化させて構
成するような場合には、この手間は非常に大きな
ものとなつてしまう。
本考案はかかる問題点を解決すべくなされたも
のであり、何ら調節機能を必要としないで、交流
的外乱光の影響をもキヤンセルできる構成とした
信号処理回路を提供することを目的とするもので
ある。
のであり、何ら調節機能を必要としないで、交流
的外乱光の影響をもキヤンセルできる構成とした
信号処理回路を提供することを目的とするもので
ある。
以下実施例に基づいて本発明を詳細に説明す
る。
る。
第３図に本発明の実施例を示す。第２図と符号
の同じものは同じ構成要素である。光電センサ
Ａ，Ｂとしてはフオトダイオードのような光／電
流交換素子が用いれらる。ここで第３図におい
て、光電センサＡ，Ｂは１個の素子により構成さ
れるものが開示されているが、これは第１図に示
すように複数個からなるものであつてもよい。光
電センサＡ，Ｂは第３図に示すように直列に接続
されるダイオード５列を介して直流電源によりバ
イアスされる。このダイオード５列を構成するダ
イオードの数は何ら発明の作用効果に影響を与え
るものではなく１個からなるものであつてもよ
い。
の同じものは同じ構成要素である。光電センサ
Ａ，Ｂとしてはフオトダイオードのような光／電
流交換素子が用いれらる。ここで第３図におい
て、光電センサＡ，Ｂは１個の素子により構成さ
れるものが開示されているが、これは第１図に示
すように複数個からなるものであつてもよい。光
電センサＡ，Ｂは第３図に示すように直列に接続
されるダイオード５列を介して直流電源によりバ
イアスされる。このダイオード５列を構成するダ
イオードの数は何ら発明の作用効果に影響を与え
るものではなく１個からなるものであつてもよ
い。
次に、本発明に係わる第３図の回路の動作につ
いて説明を加える。
いて説明を加える。
２つの光電センサＡ，Ｂに入射する光の量を考
えてみる。これらの光には、直流成分の外乱光と
交流成分の外乱光と火炎の光（この中には、直流
成分と空間周波数による交流成分光が含まれる）
からなる。外乱光の影響は、火炎がないときに火
炎があるとの誤検知をすることで、燃焼安全装置
がガス等の燃料を供給してしまうことになること
から危険であり、絶対に避けなければならないの
である。これから外乱光の影響は火炎がないとき
に影響を受けなければ実用上問題はない。そこで
光電センサＡ，Ｂに入射する光は、直流成分と交
流成分の外乱光だけであると仮定し、これをＰと
して表わすことにする。ここで外乱光は光電セン
サＡ，Ｂで同一光量とみなせる。光電センサＡ，
Ｂの光／電流変換効率をηA，ηBとすると、光電セ
ンサＡ，Ｂにより生ずる光電流IA，IBは、 IA＝ηA×Ｐ IB＝ηB×Ｐ となる。光電センサＡに接続されるｎ個のダイオ
ードの飽和電流を、各々、iA1，IA2，…，iAo、光
電センサＢに接続されるｎ個のダイオードの飽和
電流を、各々、iB1，iB2，…，iBoと表わすと、光
電センサＡに接続されるダイオード列の電圧降下
VAは、ダイオードの理論により、 VA＝kT／ｑo 〓j=1 ｎIA／iAj ＝kT／ｑo 〓j=1 ｎηA／iAj＋nkT／ｑnP …(1) となる。
えてみる。これらの光には、直流成分の外乱光と
交流成分の外乱光と火炎の光（この中には、直流
成分と空間周波数による交流成分光が含まれる）
からなる。外乱光の影響は、火炎がないときに火
炎があるとの誤検知をすることで、燃焼安全装置
がガス等の燃料を供給してしまうことになること
から危険であり、絶対に避けなければならないの
である。これから外乱光の影響は火炎がないとき
に影響を受けなければ実用上問題はない。そこで
光電センサＡ，Ｂに入射する光は、直流成分と交
流成分の外乱光だけであると仮定し、これをＰと
して表わすことにする。ここで外乱光は光電セン
サＡ，Ｂで同一光量とみなせる。光電センサＡ，
Ｂの光／電流変換効率をηA，ηBとすると、光電セ
ンサＡ，Ｂにより生ずる光電流IA，IBは、 IA＝ηA×Ｐ IB＝ηB×Ｐ となる。光電センサＡに接続されるｎ個のダイオ
ードの飽和電流を、各々、iA1，IA2，…，iAo、光
電センサＢに接続されるｎ個のダイオードの飽和
電流を、各々、iB1，iB2，…，iBoと表わすと、光
電センサＡに接続されるダイオード列の電圧降下
VAは、ダイオードの理論により、 VA＝kT／ｑo 〓j=1 ｎIA／iAj ＝kT／ｑo 〓j=1 ｎηA／iAj＋nkT／ｑnP …(1) となる。
一方、光電センサＢに接続されるダイオード列
の電圧降下VBは、 VB＝kT／ｑo 〓j=1 ｎIB／iBj ＝kT／ｑo 〓j=1 ｎηB／iBj＋nkT／ｑnP …(2) となる。ここで、ｑは電子電荷、ｋはボルツマン
定数、Ｔは絶対温度である。差動アンプ１はVA
とVBの差を求めるものでああることから、VA−
VBを計算すると、 VA−VB＝kT／ｑ（o 〓j=1 ｎηA／iAj−o 〓j=1 ｎηB／iBj） …(3) となる。この式からわかるように、本発明による
光電センサＡ，Ｂの検出値に対応するVA，VBの
差の値（VA−VB）には、外乱光の光量Ｐが入つ
てこないのである。光電センサＡ，Ｂの感度に違
いがあつても、これは、（VA−VB）の直流分とし
て入つてくることから、次段に接続されるハイパ
スフイルタ２で除去できるものである。
の電圧降下VBは、 VB＝kT／ｑo 〓j=1 ｎIB／iBj ＝kT／ｑo 〓j=1 ｎηB／iBj＋nkT／ｑnP …(2) となる。ここで、ｑは電子電荷、ｋはボルツマン
定数、Ｔは絶対温度である。差動アンプ１はVA
とVBの差を求めるものでああることから、VA−
VBを計算すると、 VA−VB＝kT／ｑ（o 〓j=1 ｎηA／iAj−o 〓j=1 ｎηB／iBj） …(3) となる。この式からわかるように、本発明による
光電センサＡ，Ｂの検出値に対応するVA，VBの
差の値（VA−VB）には、外乱光の光量Ｐが入つ
てこないのである。光電センサＡ，Ｂの感度に違
いがあつても、これは、（VA−VB）の直流分とし
て入つてくることから、次段に接続されるハイパ
スフイルタ２で除去できるものである。
一方、このことを第２図の従来技術でみてみる
ならば、光電センサＡ，Ｂに入射する光量に対応
する検出値の差は、（IA−IB）となることから、 IA−IB＝（ηA−ηB）Ｐ …(4) となり、光電センサＡ，Ｂの感度ηA，ηBを一致さ
せない限り、Ｐの影響をなくすことができないの
である。すなわちＰの内、直流的な外乱光は、差
動アンプ１とハイパスフイルタ２で除去できるも
のであるが、交流的な外乱光は除去できないとい
うことになる。このことはこの交流的な外乱光の
周波数と、火炎のゆらぎによる空間周波数成分の
周波数が近い値であるときは、電気的な除去手段
がとれないことから問題は解決不可能なものにな
るのである。
ならば、光電センサＡ，Ｂに入射する光量に対応
する検出値の差は、（IA−IB）となることから、 IA−IB＝（ηA−ηB）Ｐ …(4) となり、光電センサＡ，Ｂの感度ηA，ηBを一致さ
せない限り、Ｐの影響をなくすことができないの
である。すなわちＰの内、直流的な外乱光は、差
動アンプ１とハイパスフイルタ２で除去できるも
のであるが、交流的な外乱光は除去できないとい
うことになる。このことはこの交流的な外乱光の
周波数と、火炎のゆらぎによる空間周波数成分の
周波数が近い値であるときは、電気的な除去手段
がとれないことから問題は解決不可能なものにな
るのである。
これに対して本発明では、（VA−VB）に入つて
くるものは各素子固有の定数のみであり、Ｐが入
つてこない。これから火炎が存在しないときに
も、交流的な外乱光の混入により誤検知が発生す
ることはなく、燃焼安全装置用の極めて安全の高
い火炎センサを提供できることになる。すなわち
本発明は、対数関数の一算が÷算をもかねるとい
う点を利用することで、光電センサＡ，Ｂの感度
を一致させる調節を不要とするものであり、その
効果は極めて大きなものである。
くるものは各素子固有の定数のみであり、Ｐが入
つてこない。これから火炎が存在しないときに
も、交流的な外乱光の混入により誤検知が発生す
ることはなく、燃焼安全装置用の極めて安全の高
い火炎センサを提供できることになる。すなわち
本発明は、対数関数の一算が÷算をもかねるとい
う点を利用することで、光電センサＡ，Ｂの感度
を一致させる調節を不要とするものであり、その
効果は極めて大きなものである。
第１図は空間フイルタの構成を示す平面図、第
２図は空間フイルタのための従来の信号処理回路
の回路図、第３図はこの発明の一実施例による信
号処理回路の回路図である。 Ａ，Ｂ……光電センサ、１……差動アンプ、２
……ハイパスフイルタ、３……増幅器、４……整
流器、５……ダイオード。
２図は空間フイルタのための従来の信号処理回路
の回路図、第３図はこの発明の一実施例による信
号処理回路の回路図である。 Ａ，Ｂ……光電センサ、１……差動アンプ、２
……ハイパスフイルタ、３……増幅器、４……整
流器、５……ダイオード。
Claims (1)
- 一対もしくは複数対の光電センサを交互に配置
することによつて構成した空間フイルタと、第１
の光電センサと直流電源との間に挿入された第１
のダイオードと、第２の光電センサと上記直流電
源との間に挿入された第２のダイオードと、上記
第１および第２の光電流の差を検出する差動アン
プとを備えた火炎センサの信号処理回路。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP3300184U JPS60145330U (ja) | 1984-03-09 | 1984-03-09 | 火炎センサの信号処理回路 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP3300184U JPS60145330U (ja) | 1984-03-09 | 1984-03-09 | 火炎センサの信号処理回路 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS60145330U JPS60145330U (ja) | 1985-09-26 |
| JPH04285Y2 true JPH04285Y2 (ja) | 1992-01-07 |
Family
ID=30535043
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP3300184U Granted JPS60145330U (ja) | 1984-03-09 | 1984-03-09 | 火炎センサの信号処理回路 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPS60145330U (ja) |
-
1984
- 1984-03-09 JP JP3300184U patent/JPS60145330U/ja active Granted
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPS60145330U (ja) | 1985-09-26 |
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