JPH0844971A - 光電式煙感知器 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 光電式煙感知器に関し、ピークホールド回路
の後段にスルーレートが低いオペアンプからなる増幅回
路を用いることで、コストを低減することを目的とす
る。 【構成】 受光素子５４の出力を増幅するスルーレート
が高い第１の増幅手段６６と、第１の増幅手段６６で増
幅した受光信号のピークホールドを行うピークホールド
手段７３と、ピークホールド手段７３によりピークホー
ルドされた受光信号を増幅するスルーレートが低い第２
の増幅手段７５を設けるようにした。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、発光素子から間欠的に
発光される光を受光素子で受光し、増幅した後に火災検
出を行う光電式煙感知器に関する。

【０００２】

【従来の技術】従来の光電式煙感知器としては、例えば
発光素子を有する送光器と受光素子を有する受光器を分
離して配置し、その間の煙による光の減衰を検出して、
火災信号を出力するものがある。すなわち、この光電式
煙感知器は、制御部で受光出力である初期値と感度設定
に基づいて火災検出のためのしきい値を演算し、メモリ
に格納しておき、このしきい値と受光素子で受光し増幅
しＡ／Ｄ変換した受光信号と比較し、受光信号がしきい
値より小さいときは、火災と判断して火災信号を受信機
に出力する。

【０００３】光電式煙感知器は、消費電流を減らすため
に、間欠的に動作しており、このため受光素子の出力
は、パルス幅が２０μｓ程度の微弱な受光パルスであ
り、Ａ／Ｄ変換器で変換可能な５Ｖ程度に増幅する必要
がある。このため、図４に示すような回路が設けられて
いる。図４において、１はフォトダイオードよりなる受
光素子であり、受光素子２は発光ダイオードよりなる発
光素子よりパルス的に発光された近赤外光を受光する。
受光素子１と可変抵抗２が光電変換回路３を構成してお
り、可変抵抗２の抵抗値を変えることにより光電変換電
圧を可変とし、受光量を増幅する。

【０００４】受光素子１の出力は電気信号に光電変換さ
れて、例えば５ｍＶの受光信号となり、この受光信号
は、第１の増幅回路４により増幅される。第１の増幅回
路４は、スルーレートが高い（Ｖ／μｓオーダ）オペア
ンプよりなる。第１の増幅回路４で増幅された受光信号
は、第２の増幅回路５で増幅される。第２の増幅回路５
もスルーレートが高い（Ｖ／μｓオーダ）オペアンプよ
りなる。

【０００５】第２の増幅回路５で増幅された受光信号
は、ハイパスフィルター６によりノイズが除去される。
ハイパスフィルター６でノイズが除去された受光信号
は、ピークホールド回路７でピークホールドされた後
に、受光量入力回路８を経て制御部９に入り、制御部９
内に設けられたＡ／Ｄ変換器１０よりデジタル値の受光
信号に変換される。Ａ／Ｄ変換器１０で変換するために
は、５Ｖ程度の受光信号が必要であり、受光素子１の出
力が５ｍＶ程度であるとすると、Ａ／Ｄ変換器１０に入
力するまでに複数段の増幅回路において１０００倍に増
幅される。

【０００６】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、このよ
うな従来の光電式煙感知器にあっては、パルス幅が２０
μｓ程度の微弱な受光パルスを増幅するため増幅回路と
してスルーレートの高いオペアンプを複数段用いてお
り、スルーレートの高いオペアンプは高価であるため、
コストアップになるという問題があった。

【０００７】また、このような問題は、前記の減光式の
煙感知器に限らず、１つの筐体内に検煙空間に対し光を
照射する発光部と、発光部からの光の散乱光を受光する
受光部を有する散乱光式の煙感知器にもあった。本発明
は、このような従来の問題に鑑みてなされたものであっ
て、ピークホールド回路の後段にスルーレートが低いオ
ペアンプからなる増幅回路を用いることで、コストを低
減することができる光電式煙感知器を提供することを目
的とする。

【０００８】

【課題を解決するための手段】本発明は、発光素子が間
欠的に発光する光を受光素子で受光して増幅した後で火
災検出を行う光電式煙感知器を対象とし、前記受光素子
の出力を増幅するスルーレートが高い第１の増幅手段
と、該第１の増幅手段で増幅した受光信号のピークホー
ルドを行うピークホールド手段と、該ピークホールド手
段によりピークホールドされた受光信号を増幅するスル
ーレートが低い第２の増幅手段を設けている。

【０００９】また、本発明は、前記第１の増幅手段と前
記ピークホールド手段の間に受光信号のノイズを除去す
るフィルター手段を設けている。また、本発明で用いる
前記第１の増幅手段は、スルーレートがＶ／μｓオーダ
のオペアンプよりなり、前記第２の増幅手段はスルーレ
ートがＶ／ｍｓオーダのオペアンプよりなる。

【００１０】

【作用】このような構成を備えた本発明の光電式煙感知
器によれば、パルス幅がμｓオーダの受光素子の出力を
スルーレートが高い第１の増幅手段で増幅し、増幅した
受光信号をピークホールド手段でピークホールドするこ
とにより、ｍｓオーダのパルスとすることができるので
第２の増幅手段で増幅する際、第２の増幅手段として、
スルーレートが低いオペアンプを用いることができる。
従ってスルーレートが低いオペアンプは安価であるの
で、コストを低減することができる。

【００１１】また、第１の増幅手段をピークホールド手
段の間にフィルター手段を設けたため、ノイズを除去す
ることができる。

【００１２】

【実施例】以下、本発明の実施例を図面に基づいて説明
する。図１〜図３は本発明の一実施例を示す図である。
図１は本発明の一実施例に係る全体構成図である。本実
施例は、減光式の光電式分離型煙感知器を例にとって説
明するが、これに限定されるものではなく、散乱光式の
光電式煙感知器にも適用される。

【００１３】図１において、３１は光電式分離型煙感知
器の受光器であり、受光器３１は送光器制御線４０，４
１を介して送光器４２に接続されている。また、受光器
３１は、火災信号線４３、共通線４４および障害信号線
４５を介して受信機４６と接続されている。４７は受光
器３１内に設けられた定電圧電流制限回路であり、定電
圧電流制限回路４７は、受信機４６より電源の供給を受
けて、一定電圧を生成するとともに電流制限を行い、一
定電圧を各部に供給する。４８は送光器４２の発光動作
を制御する発光制御回路であり、発光制御回路４８は定
電圧電流制限回路４７よりダイオード４９を介して一定
電圧の供給を受けるとともに、制御部５０の指示により
発光制御信号を送光器制御線４１を介して送光器４２に
送出する。

【００１４】５１は送光器４２内に設けられた発光制御
検出回路であり、発光制御検出回路５１は受光器３１か
らの発光制御信号を検出して発光駆動回路５２を作動す
る。すなわち、発光制御検出回路５１は発光制御回路４
８による発光制御信号を検出し、発光駆動回路５２を間
欠的に作動する。したがって、ＬＥＤよりなる発光素子
５３は、発光駆動回路５２により駆動され、レンズを介
して近赤外光を受光器３１の受光素子５４に対してパル
ス的に発光する。

【００１５】５５は送光器４２内に設けられた光軸確認
灯駆動回路であり、光軸確認灯駆動回路５５は発光制御
検出回路５１からの発光制御信号と送光器４２のカバー
の開閉を検出するカバー開閉検出スイッチ７０からの開
検出信号（オフ信号）により作動して、ＬＥＤよりなる
光軸確認灯５６を駆動し、点滅させる。３７は受光器３
１内に設けられたディップスイッチでなる距離選択スイ
ッチであり、距離選択スイッチ３７は監視距離に応じて
設定され規定感度を示す信号を感度入力回路５７を介し
て制御部５０に出力する。制御部５０は各種の調整が終
了し、前面のカバーを閉じた後の受光出力である初期値
と感度設定に基づいてしきい値（火災レベル）を演算
し、基準信号としてＲＡＭ３２に格納する。

【００１６】制御部５０はこの基準信号と、受光信号を
比較し、受光信号が基準信号より小さいときは、火災と
判断して火災信号を火災信号出力回路７１に出力する。
３６は受光器１内に設けられた光軸調整時に開放する前
面のカバーの開閉を検出するカバー開閉検出スイッチで
あり、カバー開閉検出スイッチ３６はカバーの開を検出
すると開検出信号（オフ信号）を、またカバーの閉を検
出すると、閉検出信号（オン信号）をカバー開閉入力回
路５８を介して制御部５０に出力するとともに、発振回
路５９にも出力する。

【００１７】発振回路５９は、カバー開閉検出スイッチ
３６からの開検出信号と前記定電圧電流制限回路４７か
らの一定電圧の供給を受けて５Ｖの電圧を生成する５Ｖ
定電圧回路６０からの５Ｖの電圧に基づいて発振動作を
行い、発振出力を光軸確認灯制御回路６１に与える。光
軸確認灯制御回路６１は発振回路５９からの発振出力と
カバー開閉入力回路５８からの開検出信号に基づいて光
軸確認灯３３を点滅させる。

【００１８】監視時には、制御部５０が、火災を検出
（例えば、減光率７０％以上が所定時間継続）すると、
火災信号出力回路７１に出力を行うことで火災信号が受
信機４６に送られる。障害信号出力遮断回路６２は、火
災信号出力回路７１からの出力により、制御部５０から
の障害信号をカットする。

【００１９】制御部５０が、例えば遮断による障害を検
出（例えば減光率９０％以上が所定時間以上継続）する
と、障害信号出力回路６３に出力を行うことで、障害表
示灯３５は障害の発生を点滅して表示し、障害信号出力
回路６３は障害信号線４５を介して受信機４６に障害信
号を送る。一方、火災信号出力回路７１は、制御部５０
からの火災信号を検出すると、ダイオード６４を介して
前記火災表示灯３４を点灯させるとともに火災信号線４
３を介して受信機４６に火災信号を送出する。

【００２０】また、制御部５０には、モニタ表示手段と
してのＬＥＤ３８を駆動する駆動テーブル６９が設けら
れ、制御部５０は駆動テーブル６９の内容を参照して、
ＬＥＤ３８をそれぞれ駆動する。ここで、発光素子５３
は３秒周期で２０ｍｓの間、発光駆動回路５２により発
光駆動される。このように間欠的に発光素子５３を発光
駆動させて、消費電力を節約している。このため、受光
素子５４の受光出力は、パルス幅が２０μｓ程度の微弱
な受光パルスにすぎない。この微弱な受光パルスを制御
部５０に設けたＡ／Ｄ変換器６８で変換するためには、
１０００倍程度に増幅する必要がある。

【００２１】次に、図２は受光素子５４の受光出力を増
幅する受光回路を示す。図２において、５４は受光器３
１内に設けられたフォトダイオードよりなる前記受光素
子であり、受光素子５４は送光器４２の発光素子５３よ
りパルス的に発光された近赤外光を受光する。６５は光
電変換を行う光電変換回路であり、光電変換回路６５は
受光素子５４と可変抵抗７２により構成されている。受
光素子５４は近赤外光を受光し、電気信号に光電変換し
て出力する。この受光素子５０の受光出力は、５ｍＶ程
度であり、微弱な受光信号にすぎない。この微弱な受光
信号を増幅して５Ｖ程度の信号に変換する。可変抵抗７
２は図示しない受光量調整つまみをまわすことによりそ
の抵抗値を変えることができ、抵抗値を変えることで光
電変換電圧を可変とし、受光量を増減するようにしてい
る。

【００２２】６６は第１の増幅手段としての第１の増幅
回路であり、第１の増幅回路６６は、光電変換された受
光信号を数１０倍に増幅する。第１の増幅回路６６は高
いスルーレートを有するオペアンプよりなる。第１の増
幅回路６６のスルーレートは、Ｖ／μｓオーダである。
６７はフィルター手段としてのハイパスフィルターであ
り、ハイパスフィルター６７は、第１の直流増幅回路６
６で増幅した受光信号のノイズを除去する。

【００２３】７８は３．２Ｖ回路であり、３．２Ｖ回路
７８は受光電源制御回路７６から５Ｖの電圧を受けて、
３．２Ｖの電圧を生成し、光電変換回路６５、第１の増
幅回路６６およびハイパスフィルター６７にそれぞれ供
給する。７３はピークホールド手段としてのピークホー
ルド回路であり、ピークホールド回路７３は、ハイパス
フィルター６７でノイズを除去した受光信号のピークホ
ールドを行う。ピークホールド回路７３はピークホール
ド制御回路７７により制御されて、ピークホールド及び
放電動作を行い、また、ピークホールド制御回路７７は
制御部５０からの指令により制御を行う。

【００２４】ピークホールド回路７３は、第１の増幅回
路で増幅されたμｓオーダのパルス幅の受光信号をピー
クホールドすることにより、ｍｓオーダのパルス幅とす
る。７５は第２の増幅手段としての第２の増幅回路であ
り、第２の増幅回路７５は、ピークホールド回路７３で
ピークホールドした受光信号を数１０倍に増幅する。

【００２５】第２の増幅回路７５は、スルーレートが低
いオペアンプからなる。第２の増幅回路７５のスルーレ
ートは、Ｖ／ｍｓオーダである。一般に、オペアンプで
は、発振防止のための位相補正を１つのキャパシタで行
うために、比較的大きなキャパシタを使用しており、内
部回路がこのキャパシタを充放電できる速度には限度が
あり、これが出力電圧の変化率を制限する。

【００２６】すなわち、オペアンプを動作させる場合、
入力波形をいくら急峻な立上りにしても出力はある一定
の傾斜で変化し、それ以上速い立上りが得られない。こ
の傾斜点の電圧変化率がスルーレートである。図３に示
すように、点線で示す入力波形７９に対して、実線の出
力波形８０は、スルーレートによる歪が発生する。

【００２７】すなわち、スルーレートは、ＡおよびＢで
示され、パルスでは出力波形８０の立上り、立下りを制
限することになる。しかしながら、図３に示すように、
Ｃで示すレベルは、入力波形７９および出力波形８０に
おいて同じレベルであり、レベルＣが制限されることは
ない。したがって、あるレベルを得たいときは、所定の
パルス幅があればスルーレートが低いオペアンプを用い
ることができる。

【００２８】第２の増幅回路７５により増幅された受光
信号は、受光量入力回路７４を介して制御部５０に入
り、制御部５０内に設けられたＡ／Ｄ変換器６８によ
り、デジタル信号に変換される。受光素子５４の５ｍＶ
程度の受光出力は、第１，第２の増幅回路６６，７５に
より１０００倍に増幅され、５Ｖの受光信号となってＡ
／Ｄ変換器６８に入力し、デジタル値のＡ／Ｄ変換値に
変換される。

【００２９】次に、動作を説明する。受光素子５４は、
発光素子５３で３秒周期で２０ｍｓの間、発光駆動した
近赤外光を受光し、パルス幅が２０μｓ程度の微弱な受
信パルス（５ｍＶ程度）を電気信号に変換して、出力す
る。次に、第１の増幅回路６６により光電変換された受
光信号を数１０倍に増幅する。第１の増幅回路６６とし
ては、スルーレートが高い（Ｖ／μｓオーダ）オペアン
プを用いているので、受光信号にはスルーレートによる
歪はほとんど発生しない。

【００３０】次に、ハイパスフィルター６７により、第
１の増幅回路６６で増幅した受光信号のノイズの除去を
行う。次に、ピークホールド回路７３によりハイパスフ
ィルター６７でノイズを除去した受光信号のピークホー
ルドを行う。ピークホールド回路７３によりピークホー
ルドを行うタイミングは、ピークホールド制御回路７７
により制御され、ピークホールド制御回路７７は、制御
部５０の指示により制御を行う。ピークホールド回路７
３により、μｓオーダのパルス幅の受光信号をピークホ
ールドすることにより、ｍｓオーダのパルス幅とする。

【００３１】次に、第２の増幅回路７５によりピークホ
ールド回路７３でピークホールドされた受光信号を数１
０倍に増幅する。ピークホールド回路７３で受光信号を
ｍｓオーダのパルス幅とすることができたため、第２の
増幅回路７５ではスルーレートの低い（Ｖ／ｍｓオー
ダ）オペアンプでも所定の増幅ができる。すなわち、Ａ
／Ｄ変換器６８で変換する必要な５Ｖのパルスを得るこ
とができる。

【００３２】したがって、第２の増幅回路７５で増幅さ
れた受光信号は、受光量入力回路７４を経て制御部５０
内に設けられたＡ／Ｄ変換器６８によりデジタル信号で
あるＡ／Ｄ変換値に変換される。Ａ／Ｄ変換器６８の分
解能は、例えば０〜２５５であり、受光信号は、０〜２
５５のＡ／Ｄ変換値に変換される。制御部５０では初期
値と感度設定に基づいて火災検出レベルとなるしきい値
を演算し、これをＲＡＭ３２に格納しておき、このしき
い値と受光信号を比較し、受光信号がしきい値より小さ
いときは火災と判断して、火災信号を受信機４６に出力
する。

【００３３】以上のように、本実施例においては、第２
の増幅回路７５としてスルーレートが低いオペアンプを
使用しており、スルーレートが低いオペアンプは安価で
あるため、コストを低減することができる。また、上記
実施例にあっては、増幅回路をピークホールド回路の前
後段に１段づつ設けていたが、前段にスルーレートの高
いオペアンプ、後段にスルーレートの低いオペアンプで
あれば複数段にしても良いことはもちろんである。

【００３４】なお、本実施例においては、減光式の光電
式分離型煙感知器を例にとって説明したが、これに限ら
ず、１つの筐体内に、検煙空間に対し光を照射する発光
部と、検煙空間に流入した煙による発光部からの光の散
乱光を受光する受光部を有する散乱光式の光電式煙感知
器にも適用することができる。

【００３５】

【発明の効果】以上説明してきたように、本発明によれ
ば、ピークホールド手段に後段にスルーレートが低いオ
ペアンプからなる増幅回路を使用するようにしたため、
スルーレートが低いオペアンプは安価であるので、コス
トを低減することができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の一実施例に係る全体構成図

【図２】受光回路を示す図

【図３】スルーレートの説明図

【図４】従来例を示す図

【符号の説明】

３１：受光器 ３２：ＲＡＭ ３３，５６：光軸確認灯 ３４：火災表示灯 ３５：障害表示灯 ３６，７０：カバー開閉検出スイッチ ３７：距離選択スイッチ ３８：ＬＥＤ ４０，４１：送光器制御線 ４２：送光器 ４３：火災信号線 ４４：共通線 ４５：障害信号線 ４６：受信機 ４７：定電圧電流制限回路 ４８：発光制御回路 ４９，６４：ダイオード ５０：制御部 ５１：発光制御検出回路 ５２：発光駆動回路 ５３：発光素子 ５４：受光素子 ５５：光軸確認灯駆動回路 ５７：感度入力回路 ５８：カバー開閉入力回路 ５９：発振回路 ６０：５Ｖ定電圧回路 ６１：光軸確認灯制御回路 ６２：障害信号出力遮断回路 ６３：障害信号出力回路 ６５：光電変換回路 ６６：第１の増幅回路（第１の増幅手段） ６７：ハイパスフィルター（フィルター手段） ６８：Ａ／Ｄ変換器 ６９：駆動テーブル ７１：火災信号検出回路 ７２：可変抵抗 ７３：ピークホールド回路（ピークホールド手段） ７４：受光量入力回路 ７５：第２の増幅回路（第２の増幅手段） ７６：受光電源制限回路 ７７：ピークホールド制御回路 ７８：３．２Ｖ回路 ７９：入力波形 ８０：出力波形

Claims (3)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】発光素子が間欠的に発光する光を受光素子
   で受光して増幅した後に火災検出を行う光電式煙感知器
   において、 前記受光素子の出力を増幅するスルーレートが高い第１
   の増幅手段と、 該第１の増幅手段で増幅した受光信号のピークホールド
   を行うピークホールド手段と、 該ピークホールド手段によりピークホールドされた受光
   信号を増幅するスルーレートが低い第２の増幅手段を設
   けたことを特徴とする光電式煙感知器。
2. 【請求項２】前記第１の増幅手段と前記ピークホールド
   手段の間に受光信号のノイズを除去するフィルター手段
   を設けたことを特徴とする請求項１記載の光電式煙感知
   器。
3. 【請求項３】前記第１の増幅手段は、スルーレートがＶ
   ／μｓオーダのオペアンプよりなり、前記第２の増幅手
   段はスルーレートがＶ／ｍｓオーダのオペアンプよりな
   ることを特徴とする請求項１記載の光電式煙感知器。