JPS61247919A - センサ - 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、煙濃度や温度等の所定の物理量に対応してア
ナログ信号を出力するセンサに関する。

（従来技術） 従来、センサの出力補正方法としては、零点調整とスパ
ン調整が知られており、例えば温度や煙濃度の変化に対
し４〜２０ｍＡの電流を出力する場合、アナログセンサ
に設けた出力増幅器の増幅特性の調整により出力特性の
零点およびスパン調整（直線性の調整）を行なうように
している。

（発明が解決しようとする問題点） しかしながら、このような従来の出力補正方法にあって
は、零点調整とスパン調整の間に相関関係があるため、
零点調整を行なうとスパン調整が狂い、逆にスパン調整
をすると零点が狂ってくるという問題があり、このため
零点またはスパンの調整をある誤差範囲に押えるように
調整せざるを得ず、調整作業が繁雑でおると共に、正し
いアナログ出力が得られないという問題がおった。

（問題点を解決するための手段） 本発明は、このような従来の問題点に鑑みてなされたも
ので、センサの実出力特性のいかんにかかわらず、常に
予め予定した正しい出力特性に従った任意の物理量に対
応したアナログ信号を出力するようにしたセンサを提供
することを目的とする。

この目的を達成するため本発明にあっては、検出物理量
が零の状態でのセンサ出力値（零出力値）及び所定の物
理量を擬似的に作り出すことで得られるセンサ出力値（
擬似出力値）から実出力特性を与える直線の傾きを算出
し、この傾きの算出後に任意の物理量に対応するセンサ
出力値が得られたならば、前記算出した傾きで与えられ
る実特性に従って対応する物理量を求め、この物理量か
ら予め予定した正しい出力特性に従った補正出力値を求
めて信号送出するようにしたものでおる。

（実施例） 第１図は本発明のアナログセンサの一実施例をアナログ
光電式煙感知器を例にとって示した回路ブロック図であ
る。

まず構成を説明すると、１は発光回路でありＬＥＤ２を
外部接続し、一定周期等に間欠発光駆動させている。３
は受光回路であり、受光ダイオード４を入力接続し、こ
の実施例にあっては散乱光方式を例にとることから、Ｌ
ＥＤ２からの光の煙の粒子による散乱光を受光し、煙濃
度に応じた受光アナログ信号を出力する。この受光回路
３からのアナログ信号は、例えば煙濃度Ｏ％／ｍで４ｍ
Ａ、発報点となる煙濃度５％／ｍで２５ｍＡとなる出力
特性を持つ様に設定されている。

５は試験発光回路であり、試験発光量を調整するための
可変抵抗６とテストＬＥＤ７を外部接続し、後の説明で
明らかにする受信機からのテスト発光の制御信号、若し
くは外部接続した手動テストスイッチ８のオン操作で作
動される。

ここで感知器内に於けるＬＥＤ２、受光ダイオード４及
びテストＬＥＤ７の配置構造は、例えば第２図に示す様
になる。

第２図に於いて、９は感知器内の検煙室に設けたホルダ
であり、ホルダ９の両側の光が直接入射しない位置に所
定の構成角をもってＬＥＤ２と受光ダイオード４が配置
され、両者の光軸の交差領域となる検煙領域１０に煙が
流入すると、煙の粒子による散乱光が受光ダイオード４
に入射する様になる。

テストＬＥＤ７は受光ダイオード４に相対したホルダ９
内に組込まれており、テストＬＥＤ７で発光した光が直
接受光ダイオード４に入射できる様にしており、またテ
ストＬＥＤ７は受光ダイオード４の間近に設置されてい
ることから、長期間使用していても光量変化はほとんど
ない。

このテストＬＥＤ７の機能は規定濃度の煙が流入した状
態を疑似的に作り出す。具体的には感知器の組立て製造
が終了した段階で一定濃度の煙、例えば５％／ｍの濃度
をもった煙を試験的に感知器に流入させ、５％／ｍの煙
濃度で得られる受光回路３の出力電流を測定する。続い
て煙濃度零の状態にしてテストＬＥＤ７を発光駆動し、
５％／ｍの煙濃度で得られたと同じ出力電流が得られる
様に可変抵抗６を調整してテストＬＥＤ７の発光量を決
める。

この様な初期設定により以後はテストＬＥＤ７を発光す
るだけで規定濃度、例えば５％／ｍの煙が流入したと同
じ擬似状態を作り出すことができる。

再び第１図を参照するに、１２は出力補正回路であり、
受光回路３から得られた出力電流を予め予定した出力特
性、例えば煙濃度Ｏ％／ｍで４ｍＡ１発報点煙濃度５％
／ｍで２５ｍＡでなる直線出力特性に補正されたアナロ
グ出力を発生する。

即ち、受光回路３で定まる感知器の実際の出力特性は、
種々の条件から予め予定した出力特性にはならず、予定
した出力特性に対し感知器毎にバラつきをもっている。

この様な実出力特性のバラつきに対し、出力補正回路１
２は後の説明で明らかにする出力補正処理によって常に
正しい出力特性に従った電流出力を行なう。

１３は伝送入出力回路であり、通常アナログ火災感知器
にあっては受信機からのポーリングを受けてアナログデ
ータを伝送することから、伝送入出力回路１３は受信機
のポーリングから自己の呼出しを判別して、その時得ら
れている出力補正回路１２の出力電流を送出する。また
、試験発光回路５を受信機側の指令で作動するための制
御信号を受信して試験発光回路５に出力する。

次に第４図の出力特性図を参照して第１図の出力補正回
路１２で行なわれる出力補正処理の原理を説明する。勿
論、この出力補正処理は第２図に示したテストＬＥＤ７
による規定煙濃度の擬似状態の生成を前提とするもので
ある。

第４図は横軸に煙濃度を取り、縦軸に出力電流を取った
時の出力特性図であり、予め予定した正しい出力特性と
しては破線で示す出力特性１８となり、この正しい出力
特性１８に於いては、例えば煙濃度Ｏ％／ｍでＩＯ’　
＝４ｍ　Ａ、発報点を与える５％／ｍで２５ｍＡとなる
直線出力特性であり、この出力特性１８を与える直線の
傾きＫＯは予め求まっている。

一方、実際の感知器の出力特性は正しい出力特性１８に
対し例えば実線で示す実出力特性２０の様にバラつきを
持っており、この実出力特性２０としては例えば煙濃度
Ｏ％／ｍで出力電流Ｉｏ＝５ｍ　Ａ、またテストＬＥＤ
７の発光で生成された擬似状態の煙濃度ＤＳ＝５％／ｍ
で電流出力ＩＳ＝２０ｍＡとなっている。この実出力特
性２０を得るために、まず煙濃度が零の状態でのセンサ
出力ＩＯを検出し、続いてテストＬＥＤ７を発光駆動じ
て煙濃度［）Ｓに於ける出力電流ＩＳを検出する。

従って、実特性２０を与える直線の傾きＫｒはＫｒ＝Ｄ
ｓ／（Ｉｓ−Ｉｏ）　　−（１）で算出される。この様
に実特性２０を与える直線の傾き）（ｒ及び煙濃度が零
の時の零出力値Ｉ。

が求まれば、任意の出力電流■Ｘが得られた時の煙濃度
［）Ｘは、 Ｄｘ　＝Ｋｒ　　（Ｉｒ　−Ｉｏ　）　　−（２＞で算
出することができる。

一方、破線で示す正しい出力特性１８を与える直線の傾
きＫＯは予め定まっていることから、正しい出力電流■
ｘと煙濃度［）Ｘとの間には、ＤＸ＝ＫＯ（ＩＸ−ＩＯ
’　）　　　−（３）Ｉｘ＝（Ｄｘ／Ｋｘ）十Ｉｏ’　
　−（４）の関係式が成り立ち、実特性に従った任意の
出力電流１ｒに対する煙濃度［）Ｘが前記第（２）式か
ら求まっていれば、［）Ｘを前記第（４）式に代入し、
正しい出力特性１８による出力電流■Ｘを算出すること
ができる。

要約すると出力補正回路１２は、 第１に煙濃度が零の時の零出力値■ｏ及び規定煙濃度［
）Ｓの擬似状態の擬似出力値Ｉｓから前記第（１）式に
基づいて実出力特性２０を与える直線の傾き）（ｒを計
算する。

第２に実出力特性２０を与える直線の傾きＫｒが求めら
れた後は、任意の出力電流■ｒから前記第（２）式に従
ってその時の煙濃度［）Ｘを計算する。

第３に正しい出力特性１８を与える直線の傾きＫＯが予
め定まっていることから、第（４）式に第（２）式で求
めた煙濃度［）Ｘを代入し、正しい出力特性１８に従っ
た出力電流■ｘを求めて出力する。

第３図は本発明のアナログセンサとしてのアナログ光電
式煙感知器を用いた火災報知システムの説明図であり、
受信機２１から引き出された一対の電源兼用信号線２２
ａ、２２ｂ間に複数のアナログ光電式煙感知器２３を並
列接続している。受信機２１にはアナログ光電式煙感知
器２３から補正された出力電流を順次送出させるポーリ
ング制御を行なう伝送ユニット２４と、伝送ユニット２
４によるポーリングで得られたアナログデータに基づい
て火災を判断するＣＰＵ２５が設けられる。

□またＣＰＵ２５はアナログ光電式煙感知器２３に対し
、一定周期、若しくは手動操作による割込みでテストＬ
ＥＤ７を発光駆動して実出力特性を与える直線の傾きを
算出する処理を行なわせる制御信号を送出する機能を併
わせでもつ。

第５図は第１図に示した出力補正回路１２としてＣＰＵ
を使用した時のプログラム制御による補正処理のフロー
チャートである。

第５図において、まず判別ブロック３０でテストモード
が否かをチェックしている。即ち、受信機からの制御指
令、若しくは手動テストスイッチ８が操作されればテス
トモードとなる。また火災報知システムの電源投入時に
はイニシャル処理として必ずテスト状態となる。

判別ブロック３０でテスト状態が判別されると、ブロッ
ク３１に進み、煙濃度が零の状態での零点データＩＯを
読込む。続いてブロック３２でテストＥＤを発光駆動し
、ブロック３３でテスト発光データ■Ｓを読込む。尚、
ブロック３１及び３３における零点データＩＯ及びテス
ト発光データＩＳの読込みは、複数の零点データＩｏ及
びテスト発光データＩＳを求め、その平均値の算出によ
り最終的な零点データＩＯ及びテスト発光データ■Ｓを
読込む様にすることが望ましい。

この様に零点データＩＯ及びテスト発光データＩｓが得
られたならば、ブロック３４に進んで実出力特性を与え
る直線の傾きＫｒを前記第（１）式に従って計算し、ブ
ロック３５で計算された傾きＫｒ及び零点データＩＯを
記憶する。

ブロック３１〜３５に示す処理が終了した後は通常の火
災監視状態になることから、ブロック３６で実出力１ｒ
即ち第１図に示す受光回路３の出力電流Ｉｒを読込み、
ブロック３７で実出力特性の傾き）（ｒと零点データＩ
ｏ’　に基づいて前記第（２）式に従って煙濃度［）Ｘ
を算出する。続いてブロック３８で前記第（４）式に従
って正しい出力特性に従って得られる補正出力電流ｉｘ
を算出する。次の判別ブロック３９ではポーリングの有
無を監視しており、ポーリングがあればブロック４０で
算出された補正出力電流Ｉｘを受信機に送出する。

尚、上記の実施例は散乱光方式をとるアナログ光電式煙
感知器を例にとっているが、本発明のセンサとしてはこ
れに限定されず、減光式の光電式煙感知器やイオン化式
の煙感知器であっても良い。

例えばイオン化式煙感知器にあっては、煙が流入する外
部電極、中間電極及び放射線源を備えた内部電極で構成
されるイオン化式検煙チャンバーにおける中間電極の電
位を電気的に変えることで、規定濃度の煙が流入したと
同じ状態を擬似的に作りだすこができ、この擬似状態生
成手段を感知器に設けることで本発明による出力補正が
そのまま適用できる。

またセンサとしては、アナログデータを受信機に伝送す
るのでなく、センサ内に所定レベルの閾値・を設け、所
定レベルを越えるアナログ値となったときに警報信号の
みを受信機に送出するようにしてもよい。更に、所定レ
ベルの閾値を中継器に設けてもよい。

更にまた本発明のセンサは、火災に伴う煙濃度に限定さ
れず、適宜の物理量をアナログ信号として出力するセン
サにそのまま適用することができる。

（発明の効果） 以上説明してきた様に本発明によれば、センサにおける
実出力特性の如何に関わらず、実出力の補正処理により
予め予定した正しい出力特性に従ったアナログ出力が得
られるため、例えばアナログ光電式煙感知器を長期間使
用して埃や汚れにより零点や出力特性を与える直線の傾
きが徐々に変化しても、定期的に実出力特性の傾きを求
めて出力補正を行なうことで常に予定した正しい出力特
性に従った物理量に対応したアナログ信号を得ることが
でき、センサの検出精度を大幅に向上することができる
。

特にアナログ特有の問題となる温度変化による出力特性
の変動も補正することができ、更にアナログセンサ個々
の特性のバラつきを製造段階で調整する必要がなく、セ
ンサを構成する素子のバラつきを抑えるための選別も不
要となることから、製造工数及び製造コストの低減を図
ることができる。

【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ブロック図、第
２図は第１図の実施例における内部構造の説明図、第３
図は本発明のアナログセンサを使用した火災報知システ
ムの説明図、第４図は本発明のアナログセンサで行なわ
れる出力補正処理を示した出力特性グラフ、第５図は本
発明のアナログセンサにおけるプログラム制御による出
力補正処理を示したフローチャー°トである。 １：発光回路 ２　：　ＬＥＤ ３：受光回路 ４：受光ダイオード ５：試験発光回路 ６：可変抵抗 ７：テストＬＥＤ ８：手動テストスイッチ ９：ホルダ １０：検煙領域 １２：出力補正回路 １３：電送入出力回路 ２１：受信機 ２２ａ　、２２ｂ　：電源兼用信号線 ２３：アナログ光電式煙感知器 ２４：伝送ユニット ２５：ＣＰＵ

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 所定の物理量に対応したアナログ信号を出力するセンサ
   に於いて、 前記物理量の所定値に相当する擬似的状態を作り出す擬
   似状態生成手段と、該擬似状態生成手段による擬似状態
   での擬似出力値及び物理量が零の状態での零出力値に基
   づいてセンサの実出力特性を与える直線の傾きを演算す
   る傾き演算手段と、該傾き演算後に得られた所望の物理
   量に対応するセンサ出力値から前記傾きもつ実出力特性
   に従った検出物理量を算出し、該算出物理量から正しい
   出力特性に従った補正出力値を演算する出力補正手段と
   を備えたことを特徴とするセンサ。