JPS61133496A - 異常検出器 - 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、物理的現象の変化を周波数の変化として捉え
、周波数の変化に基づいて異常を検出する異常検出器に
関する。

（従来の技術） 従来、火災による温度変化を周波数の変化として捉え、
周波数の変化に基づいて火災を検出する火災検出器とし
ては第３図に示したようなものが提案されている。

第３図において、検出部１には一対の電源線間に抵抗Ｒ
１及びコンデンサＣ１を直列接続した時定数回路を設け
、コンデンサＣ１と並列に感熱サイリスタＴＳを形成し
ており、第４図に示すように周囲温度が一１０℃のとき
電源を投入したとすると、コンデンサＣ１は抵抗Ｒ１を
通じて所定の時定数で充電され、充電電圧ＶＡが所定電
圧、叩も感熱サイリスタＴｓのブレーク電圧に達したと
き感熱サイリスタＴＳを導通させる。感熱サイリスタＴ
’　ｓの導通でコンデンサＣ１が放電し、放電電流が感
熱サイリスタＴＳの保持電流以下となったとき感熱サイ
リスタＴｓをオフする。感熱サイリスタＴｓのオフで再
びコンデンサＣ１が充電される。以下同様に発振動作を
継続する。

ここで、周囲温度が一１０℃から徐々に上昇したとする
と、温度上昇に対応して感熱サイリスタＴＳのブレーク
電圧ＶＢＯが低下する。従って、第４図に示すようにコ
ンデンサＣ１に充電する充電時間はブレーク電圧ＶＢｏ
の低下した分だけ早くなり、発振周波数が上昇する。こ
の発振出力を変換回路２に与えて温度変化に変換し、表
示回路３を駆動して温度変化を表示するようにしていた
。

（発明が解決しようとする問題点） しかしながら、周囲温度の上昇に応じて発振出力の振幅
が小さくなり、特に火災を検出する検出温度では発振出
力の振幅が更に小さくなって、周波数変化を捉えること
が困難であり、このため誤差が拡大し、高精度で火災を
検出するこｂができないという問題があった。

（問題点を解決するための手段） 本発明は、上記問題点に鑑みてなされたもので、物理的
現象の変化、例えば火災による温度変化を正確に検出で
きるようにするため、火災による周囲の温度上昇を検出
して電圧信号の変化に変換する電圧変換手段と、電圧変
換手段からの信号出力に基づいて周波数変換する周波数
変換手段とを備え、周波数変換手段からの周波数変化に
基づいて異常を検出する異常検出器において、周波数変
換手段にウィンドコンパレータと、ウィンドコンパレー
タの信号出力に応じてセットもしくはリセットするフリ
ツプフロツプ回路とを備え、電圧変換　　　゛□手段か
らの信号電圧をウィンドコンパレータの下限入力端子に
与え、信号電圧より高い一定の基準電圧をウィンドコン
パレータの上限入力端子に与え、フリップフロ１７７回
路の出力側より所定の充放電回路を介してウィンドコン
パレータの信号入力端子に帰）！接続したものである。

（実施例） 第１図は本発明の一実施例を示す回路図である。

まず構成を説明すると、５は定電圧電源であり、一定電
圧を回路部に供給する。１６は電圧変換手段であり、内
部に温度センサを備え、火災による温度変化を電圧の変
化に変換する。１７は周波数変換手段であり、電圧変換
手段１６からの信号出力に基づいて周波数変換する。１
２はゲート回路、１３は基準時間発生部であり、基準時
間発生部１３には所定周期で発振する発振回路を内蔵し
、周波数変換手段１７の発振周期より充分長く設定した
所定のパルス幅ｔｏの発振パルスをゲート回路１２に出
力している。ゲート回路１２は基準時間発生部１３から
の発振パルスのパルス幅ｔｏの間に得られた周波数変換
手段１７からの信号パルスをカウンタ回路１４に出力す
る。カウンタ回路１４は所定時間、即ちｔｏの間に得ら
れるゲート回路１２からの信号パルスをカウントし、Ａ
／Ｄ変換、して表示部１５に出力する。表示部１５はカ
ウンタ回路１４からのカウント信号に基づいて検出温度
を数値表示する。

次に、電圧変換手段１６の内部構成を説明する。

電源線間には抵抗Ｒ５及びＲ６が直列接続され、抵抗Ｒ
５とＲ６の分圧電圧を演算増幅器７の非反転入力端子に
与えている。電源線間には、抵抗Ｒ７、可変抵抗ＶＲ及
び半導体素子を用いた温度センサとしてトランジスタＴ
Ｒを直列接続しており、抵抗Ｒ７と可変抵抗ＶＲの接続
点は、演算増幅器７の反転入力端子に接続されているの
でトランジスタＴＲには一定電流が流れる。演算増幅器
７の出力端子からは抵抗Ｒ８を介してトランジスタＴＲ
のベースに接続している。トランジスタＴＲは火災によ
る温度上昇に応じてＰＮ接合の障壁電圧が減少すること
で火災による温度変化をベース電圧ｙｂの変化として周
波数変換手段１７に出力する。

次に、周波数変換手段１７の内部構成を説明する。８は
第１の演算増幅器、９は第２の演算増幅器であり、第１
の演算増幅器８及び第２の演算増幅器９でウィンドコン
パレータを形成している。

１０はフリップフロップ回路であり、ウィンドコンパレ
ータからの信号出力に応じてセットもしくはリセットす
る。第２の演算増幅器９の下限入力端子Ｐ３には電圧変
換手段１６からの信号電圧、即ちｖｂが与えられ、第１
の演算増幅器８の上限入力端子Ｐ１には信号電圧ｖｂよ
り高い一定の基準電圧Ｖａが与えられている。フリツプ
フロツプ回路１０の出力端子Ｘからは抵抗ＲＯを介して
ウィンドコンパレータの信号入力端子Ｐ２及びＰ４に帰
還接続している。ここで、充放電回路としては、抵抗Ｒ
Ｏ及びコンデンサＣＯを直列接続しており、所定の時定
数で充電もしくは放電を行なう。

第２図は、第１図の実施例の各部の信号波形図である。

第２図を参照して本発明の詳細な説明する。

第２図に示すように、周囲Ｓ度Ｔ１で電源が投入された
とすると、フリップフロップ回路１ｏのリセット出力と
なる端子ＸからＨレベルが出力され、抵抗ＲＯを介して
コンデンサＣＯを充電する。

コンデンサＧｏの充電により信号入力端子Ｐ４に入力す
る電圧ＶＣが徐々に上昇する。電圧ＶＣが電圧変換手段
１６からの信号電圧ｖｂより大きくなると、第２の演算
増幅１１９が検出動作して出力端子ＳにＨレベルを出力
する。更に、コンデンサＣＯに対する充電が進み、電圧
ＶＣが基準電圧■ａより大きくなると、第１の演算増幅
器８が検出動作して出力端子ＱにＬレベルを出力する。

出力端子ＱのＬレベル出力でフリップフロップ回路１０
が反転動作し、ＸにＬレベルを出力する。出力端子Ｘの
Ｌレベル出力でコンデンサＣＯが放電を開始し、電圧Ｖ
Ｃが減少に転じる。従って、電圧ＶＣは基準電圧■ａよ
り低くなることで、第１の演算増幅器８の出力端子Ｑは
瞬時にＨレベルに戻る。更に、コンデンサＣＯの放電が
進み、電圧ＶＣが所定の時定数で減少していき、電圧Ｖ
Ｃが電圧変換手段１６からの信号電圧ｖｂより低くなる
と第２の演算増幅器９が検出動作して出力端子ＳにＬレ
ベルを出力する。出力端子ＳのＬレベル出力でフリップ
フロップ回路１０が反転動作し、出力端子ＸにＨレベル
を出力する。出力端子ＸのＨレベル出力で、抵抗ＲＯを
介して再びコンデンサＣＯを充電する。コンデンサＣＯ
の充電と共に電圧Ｖｃが上昇に転じる。電圧ＶＣが電圧
変換手段１６からの信号電圧ｖｂより大きくなると、第
２の変換増幅器９が検出動作して出力端子Ｓは瞬時にＨ
レベルに戻る。以下同様に発振動作を継続する。即ち、
第１の演算増幅器８及び第２の演算増幅器９で構成され
るウィンドコンパレータの上限入力端子Ｐ１には、電圧
変換手段１６からの信号電圧ｖｂより高い一定の基準電
圧Ｖａが与えられ、また下限入力端子Ｐ３には電圧変換
手段１６からの信号電圧ｙｂが与えられており、信号入
力端子Ｐ２及びＰ４に入力する入力電圧ＶＣは、電圧■
ａとｖｂの間で所定の時定数で変化し、電圧Ｖｃの変化
に応じて発振動作を継続する。

次に温度がＴ１からＴ２に上昇したとすると、温度セン
サとしてのトランジスタＴＲのＰＮ接合のベース−エミ
ッタ間の電圧が低下し、そのベース電圧、即ちｖｂが上
昇する。ウィンドコンパレータの上限入力端子Ｐ１に入
力する基準電圧Ｖａは一定であり、ウィンドコンパレー
タの下限入力端子Ｐ３に入力する信号電圧ｖｂが上昇す
ることで電圧■ａとｖｂの電位差が狭くなり、その結果
、ウィンドコンパレータの信号入力端子Ｐ２及びＰ４に
入力する電圧Ｖｃの変動幅が狭くなる。電圧ＶＣの変動
周期が早まることで７リツプフロツプ回路１０から出力
する信号パルス数が増加する。

フリップフロップ回路１０の出力端子Ｙからの信号パル
スはゲート回路１２に与えられ、基準時間発生部１３で
定まる所定時間ｔｏの間、カウンタ回路１４に出力する
。カウンタ回路１４は所定時間ｔｏの間に入力するゲー
ト回路１２からの信号パルスをカウントし、Ａ／Ｄ変換
して表示部１５に出力する。表示部１５はカウンタ回路
１４からのカウント信号に基づいて温度Ｔ２を数字表示
する。

尚、上記の実施例では基準時間発生部１３としてフリッ
プフロップ回路１５からの信号パルスのパルス周期より
充分長いパルス幅ｔｏをもった基準パルスを出力するよ
うに構成したが、フリップフロップ回路１５からの信号
パルスのパルス幅より充分短い周期の基準パルスを出力
するように構成してもよい。即ち、ゲート回路１２にフ
リップフロップ回路１０からの信号パルスが入力すると
、入力′した信号パルスのパルス幅の時間だけ基準時間
発生部１３からの基準パルスをカウンタ回路１４に出力
し、カウンタ回路１４のカウント数に基づいて表示部１
５に温度表示を行なうようにしてもよい。

更に、上記の実施例では表示部１５に検出濃度を数字表
示するように構成したが、所定の火災温度の閾値レベル
を設定し、閾値レベルを越えたとき火災表示するように
構成してもよい。

また、上記の実施例では電圧変換手段１６として、火災
による温度上昇に応じた信号電圧を出力する温度センサ
用いて説明したが、火災による煙を検出する煙センサ、
Ｃｏガス濃度を検出するＣＯガスセンサ等の物理的現象
の変化を電圧の変化に変換する適宜の電圧変換手段が用
いられる。

また、第１図の実施例では、トランジスタＴＲとしてＰ
ＮＰ型のトランジスタを用いて構成したが、ＮＰＮ型の
トランジスタを用いてもよい。即ち、ＮＰＮ型のトラン
ジスタ丁Ｒのエミッタとアース間に抵抗Ｒ７及び可変抵
抗ＶＲを直列接続し、抵抗Ｒ７と可変抵抗ＶＲとの接続
点を第２の演算増幅器９の下限入力端子Ｐ３に接続し、
抵抗Ｒ８及びトランジスタＴＲのベースとの接続点を第
１の演算増幅器８の上限入力端子Ｐ１に接続するように
構成してもよい。

（発明の効果） 以上説明してきたように本発明によれば、物理的現象の
変化、例えば火災による温度変化を電圧の変化に変換す
る電圧変換手段と、電圧変換手段からの信号出力に基づ
いて周波数変換する周波数変換手段とを備え、周波数変
換手段からの周波数変化に基づいて異常を検出する異常
検出器において、第１の演算増幅器及び第２の演算増幅
器で成るウィンドコンパレータと、ウィンドコンパレー
タの信号出力に応じてセットもしくはリセットするフリ
ップフロップ回路とを備え、電圧変換手段からの信号電
圧をウィンドコンパレータの下限入力端子に与え、この
信号電圧より高い一定の基準電圧をウィンドコンパレー
タの上限入力端子に与え、フリツプフロツプ回路の出力
側より所定の充放電回路を介してウィンドコンパレータ
の信号入力端子に帰還接続するようにしたことで、例え
ば検出温度の上昇に応じた周波数の増加として捉えるこ
とができ、且つ周波数変換手段の発振出力の振幅を常に
一定とすることができるため、温度変化を高精度で検出
することにより確実に異常を検出するという効果が得ら
れる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の一実施例を示した回路図、第２図は第
１図の各部の信号波形図、第３図は従来の実施例を示し
た回路図、第４図は第３図の信号波形図である。 ５：定電圧ＩＩ源 ７：演算増幅器 ８：第１の演算増幅器 ９：第２の演算増幅器 １０：フリツプフロツプ回路 １２：ゲート回路 １３：基準時間発生部 １４：カウンタ回路 １５：表示部 Ｒ５，Ｒ６，Ｒ７，Ｒ８，Ｒｏ　：抵抗ＣＯ：コンデン
サ

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 物理的現象の変化を検出して電圧信号の変化に変換する
   電圧変換手段と、該電圧変換手段からの信号出力に基づ
   いて周波数変換する周波数変換手段とを備え、該周波数
   変換手段からの周波数変化に基づいて異常を検出する異
   常検出器において、前記周波数変換手段に上限入力端子
   、下限入力端子及び信号入力端子を備えたウィンドコン
   パレータと、該ウィンドコンパレータの信号出力に応じ
   てセットもしくはリセットするフリップフロップ回路と
   を備え、前記電圧変換手段からの信号電圧をウィンドコ
   ンパレータの下限入力端子に与え、該信号電圧より高い
   一定の基準電圧を該ウィンドコンパレータの上限入力端
   子に与え、前記フリップフロップ回路の出力側より所定
   の充放電回路を介してウィンドコンパレータの信号入力
   端子に帰還接続したことを特徴とする異常検出器。