JPS605432Y2 - 蓄積形の光電式アナログセンサ - Google Patents

Description

【考案の詳細な説明】 本考案は、煙濃度を一定の周期で間欠的に検出し、その
出力が上記煙濃度の上昇に対してはある時定数をもって
追従するとともに次の検出時まで記憶される蓄積形の光
電式アナログセンサに関するものである。

光源と受光部とを備え、その受光部における受光量の変
化によって光路中に介在する煙の濃度を検出する光電式
アナログセンサは、光源を継続して発光させて煙濃度を
連続的に検出するようにすると、光源の消費電力が大き
くなり、またその寿命も短くなるので、通常は光源を一
定の周期で間欠的に発光させて煙濃度を上記周期と同期
して検出し、その出力が次の検出時まで記憶されるよう
になっている。

それを第１図について説明すると、光源を備えその光源
を一定の周期で間欠的に発光させる発振発光回路１、受
光部を備えその受光部における受光量によって煙濃度に
対応する出力を増幅する受光増幅回路２、上記光源の発
光と同期して上記受光増幅回路２と後記記憶回路４とを
結ぶ伝送路の導通を制御する導通制御手段としてのゲー
ト回路３および上記出力が次の発光時まで記憶される記
憶回路４から戊っている。

そして発振発光回路１は、正負の電源線路間に、抵抗Ｒ
１とＲ２との直列回路と、ベースがＲ１とＲ２との接続
点に接続されたＰＮＰ形トランジスタＴ１とそのエミッ
タ側に接続された抵抗Ｒ３とまたコレクタ側に接続され
た抵抗Ｒ２とＲ６との直列回路と、上記Ｒ３と直列接続
されたコンデンサＣ１と、Ｃ１と並列接続されそのＣ１
の放電回路を形成する抵抗Ｒ６と光源としての発光ダイ
オードＬＥＤとベースが上記Ｒ１とＲ５との接続点に接
続されたＮＰＮ形トランジスタＴ２との直列回路と、上
記Ｔ１のベースとＴ２のコレクタとの間に接続された抵
稙Ｂ７とコンデンサＣ２との直列回路とが接続され、ま
た受光増幅回路２は、上記電源線路間に、ＮＰＮ形トラ
ンジスタＴ３とゲートがＴ３のコレクタに接続されたＮ
チャンネル接合形電界効果トランジスタＴ、と、Ｔ３と
Ｔ、との間に、またＴ、のドレイン側にそれぞれ接続さ
れた抵ａＲ８とＲ９との直列回路と、ベースがＴ４のド
レインに接続されたＰＮＰ形トランジスタＴ５とそのＴ
５のエミッタ側に互いに並列接続された抵抗Ｒ１゜およ
びコンデンサＣ３とＴ５のコレクタ側に接続された抵抗
Ｒ□１．Ｒ１゜とコンデンサＣ４との直列回路と、上記
Ｒ８とＴ３およびＲ１□とＣ１と並列接続されるととも
に相互の接続点がＴ３のベースに接続された抵抗Ｒ１３
とＲ１４との直列回路と、コンデンサＣ５を通じてＲ１
４と並列接続された抵抗Ｒ１５と上記発光ダイオードＬ
ＥＤの散乱光を受光する受光部としての太陽電池ＳＢと
の並列回路とが接続されて３段直結形の増幅回路が構成
されている。

そしてゲート回路３は上記電源線路間に、相互の接続点
がコンデンサＣ６を通じて上記受光増幅回路２のトラン
ジスタＴ５のコレクタに接続された抵抗Ｒ工。

とＲ１７との直列回路と、ゲートがダイオードＤ□を通
じて上記発振発光回路１のトランジスタ下工のコレクタ
にまた抵抗Ｒ１８を通じてＲ１６とＲ１□との接続点に
それぞれ接続され、記憶回路４のコンデンサＣ７を通じ
てＲ１７と並列接続されたＮチャンネル接合形電界効果
トランジスタＴ６とが接続され、また記憶回路４は、上
記コンデンサＣ７と、電源線路間にゲートがＴ６のソー
スに接続されたＮチャンネルＭＯ３形電界効果トランジ
スタＴ７と抵抗Ｒ２０との直列回路が接続されている。

つぎにその動作を第３図とともに説明すると、発振発光
回路１は、常時発振動作が継続され発光ダイオード土Ｅ
Ｄが点滅を繰り返し、またａ点にパルス出力が生じてい
る。

すなわち、コンデンサＣ１が抵抗Ｒ３を通じて充電され
、トランジスタＴ。

のエミッタ電位がそのベース電位より高くなるとＴ１が
抵抗Ｒ，１，Ｒ４およびＲ５を通じて導通し、Ｒ５の電
圧降下によってＴ２がコンデンサＣ１の電荷によりＴ１
のエミッタ、ベース、抵抗Ｒ７およびコンデンサＣ２を
通じて導通し、Ｃ２が充電されるとＴ□およびＴ２は不
導通となり以後その動作を繰り返す。

そしてＴ１およびＴ２が導通しているときに発光ダイオ
ードＬＥＤが発光するとともにａ点に出力が生じる。

（第３図■参照）また受光増幅回路２は、最初トランジ
スタＴ３．Ｔ５が不導通で電界効果トランジスタＴ、は
そのゲート・ソース間電圧が零であるので導通し抵初パ
、２を通じてコンデンサＣ２が充電され抵抗Ｒ１，の両
端電圧が上昇するとトランジスタＴ３が導通してその負
荷抵抗Ｒ３の両端電圧が上昇する。

そしてそれに伴って電界効果トランジスタＴ４のドレイ
ン電流が減少し、なおＣ４は充電を続けるが、その両端
電圧がＴ３のＶａ・ｘ（１＋！％）の電圧まで充電され
ると電源電圧Ｒ□４ が変動してもＴ、のドレイン・ソース間電圧が変化され
Ｔ、が、またＴ５が定電流回路として作用し、Ｒ□３９
Ｒ１４から成るバイアス回路およびＴ３に一定電流が
供給される。

そこで太陽電池ＳＢに上記発光ダイオードＬＥＤの散乱
光が入射すると、Ｔ３のベース電流が減少しその変化分
が増幅されてコレクタ電流として流れ負荷抵抗Ｒ８の両
端電圧が低下し、それに伴ってＴ、のドレイン電流が増
大する。

そしてこのドレイン電流はＴ５のベース電流として流れ
るのでその負荷抵抗Ｒ工、に流れるコレクタ電流によっ
てｂ点にａ点と同期して上記ＳＢの出力と逆相の増幅さ
れた出力が得られる。

（第３図■参照）そしてその出力は、ゲート回路３のコ
ンデンサＣ６を通じて抵抗Ｒ１６とＲ１゜との分割によ
って電界効果トランジスタＴ６のピンチオフ電圧ｖＰよ
り高くなるような電位が与えられている０点へ送られる
。

（第３図■参照）そして抵抗Ｒ１６，Ｒ１８が高抵抗、
また上記抵抗Ｒ，，Ｒ６が低抵抗なのでＴ６は上記発光
ダイオードＬＥＤの非発光時にはゲート電位が低くした
がってそのゲート・ソース間電圧がピンチオフ電圧■２
より高いため導通しないが、ＬＥＤの発光時にはａ点の
出力によってゲート電位が高くなりそのゲート・ソース
間電圧がピンチオフ電圧■２より低くなって瞬時に導通
して（第３図■および■参照）０点の出力が記憶回路４
のコンデンサＣ７によって上記ＬＥＤの次の発光時まで
ｄ点に記憶される。

（第３図■参照）とともに電界効果トランジスタＴ７で
インピーダンス変換されて抵抗Ｒ２ｏの両端の端子ＯＵ
Ｔ、（−）間から出力される。

しかし以上のような構成によれば、ｄ点には０点の出力
がＴ６の導通と同時にそのまま記憶されるので、ノイズ
などによって大きい出力が生じたり、また煙の揺らぎな
どによって０点の出力が不安定な状態の場合でもその出
力が端子ＯＵＴ、（−）間からそのまま出力されてしま
う欠点がある。

そこで煙濃度の上昇に対してはｄ点に記憶される出力が
ある時定数をもって０点の出力に追従するいわゆる蓄積
形とすれば上記のような欠点を排除することができるが
、その場合たとえば第１図において、電界効果トランジ
スタＴ６のソースとコンデンサＣ７との間に抵抗Ｒ□９
とダイオードＤ２との並列回路を接続して、ただｄ点に
記憶される出力がある時定数をもって上昇するようにし
ただけでは、受光増幅回路２は太陽電池ＳＢの接合容量
が大きく、また増幅部での応答性が悪いため、上記ＳＢ
に発光ダイオードＬＥＤの散乱光が入射してもｂ点にお
ける出力の立ち上がり時間が長くなるので、ＬＥＤの発
光時においてＣ点の出力が立ち上がると同時に電界効果
トランジスタＴ６が導通ずるとｄ点の電位が上昇中のＣ
点の電位と等しくなるまでＴ６を通じて放電されて低下
しｄ点の電位はＣ点のそれに達しないで飽和してしまう
（第３図■参照）ため、煙濃度を一定の周期で間欠的に
検出する光電式アナログセンサは簡単に蓄積形とするこ
とができなかった。

そこで本考案は、上記伝送路の導通を制御する電界効果
トランジスタＴ６のゲート・ソース間にコンデンサＣ８
を接続して、その導通を発光ダイオードＬＥＤの発光と
ともに立ち上がるＣ点の電位がｄ点の電位に達するまで
遅延させる導通制御手段を構成することによって上記の
ような不都合ヲ伴うことなくこの種の光電式アナログセ
ンサを簡単に蓄積形とすることができるようにしたもの
で、以下その一実施例を第２図について説明すると、第
１図における電界効果トランジスタＴ６のソースとコン
デンサＣ７との間に上記のようにｄ点に記憶される出力
が、ある時定数をもって上昇するようにするための抵抗
Ｒ□、とダイオードＤ２との並列回路が、また上記Ｔ６
のゲート・ソース間にコンデンサＣ８がそれぞれ接続さ
れている外は第１図と変わらない。

このように電界効果トランジスタＴ６のソースとコンデ
ンサＣ７との間に、煙濃度の上昇に対してはｄ点に記憶
される出力がある時定数をもってＣ点の出力に追従させ
るための抵抗Ｒ□、とダイオードＤ２との並列回路を接
続するとともに、さらに上記Ｔ６のゲート・ソース間に
コンデンサＣ８を接続すると、発光ダイオードＬＥＤの
発光時にａ点の出力によってＴ６のゲート・ソース間電
圧が低下するときこのコンデンサＣ８のためにその低下
が遅延され所定時間後にピンチオフ電圧ｖＰまで低下し
て（第３図■参照）Ｔ６が導通する。

（第３図■参照）そしてこの遅延時間は少なくともＣ点
の立ち上がり時間より長くなるように選んであるので、
Ｔ６が導通したときにはＣ点の電位は既にｄ点の電位に
達しておりｄ点の電位はＣ点へ放電されることなく所定
の時定数でＣ点の電位に追従する。

（第３図［相］参照）なおＣ点の出力がＬＥＤの前回発
光時より低下または消滅した場合は、ｄ点が瞬時にＣ点
に追従する。

本考案によれば、煙濃度の上昇に対してはその出力があ
る時定数をもって記憶回路４に記憶されるとともに、上
記出力を記憶回路４へ伝送する伝送路の導通が煙濃度の
上昇する出力が記憶回路４に記憶されている出力に達す
るまで導通制御手段によって遅延されるので、煙濃度を
一定の周期で間欠的に検出し、その出力が上記煙濃度の
上昇に対してはある時定数をもって追従するとともに次
の検出時まで記憶される蓄積形の光電式アナログセンサ
が簡単に得られるすぐれた効果がある。

【図面の簡単な説明】

第１図は従来の光電式アナログセンサの回路図、第２図
は本考案の一実施例の回路図、第３図は第１図および第
２図の出力波形図である。 １・・・発振発光回路、２・・・受光増幅回路、３・・
・ゲート回路、４・・・記憶回路、Ｔ６・・・電界効果
トランジスタ、Ｃ８・・・コンデンサ。

Claims (1)

1. 【実用新案登録請求の範囲】 １ 煙濃度を一定の周期で間欠的に検出し、その出力が
   上記煙濃度の上昇に対してはある時定数をもって追従す
   るとともに次の検出時まで記憶される蓄積形の光電式ア
   ナログセンサにおいて、上記検出周期と同期して導通さ
   れる検出部と記憶部とを結ぶ伝送路の導通を、検出部の
   出力が記憶部の出力に達するまで遅延させる導通制御手
   段を有する蓄積形の光電式アナログセンサ。 ２ 導通制御手段が、上記検出周期と同期してそのゲー
   ト・ソース間電圧が低下される電界効果トランジスタＴ
   ６と、そのゲート・ソース間に接続されて上記ゲート・
   ソース間電圧の低下を遅延させるコンデンサＣ８とで構
   成された実用新案登録請求の範囲第１項記載の蓄積形の
   光電式アナログセンサ。