JPS62224890A - Photoelectric type analog smoke sensor - Google Patents

Photoelectric type analog smoke sensor

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JPS62224890A
JPS62224890A JP6813986A JP6813986A JPS62224890A JP S62224890 A JPS62224890 A JP S62224890A JP 6813986 A JP6813986 A JP 6813986A JP 6813986 A JP6813986 A JP 6813986A JP S62224890 A JPS62224890 A JP S62224890A
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smoke
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正信 小川
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Matsushita Electric Works Ltd
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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。
(57) [Summary] This bulletin contains application data before electronic filing, so abstract data is not recorded.

Description

【発明の詳細な説明】 [技術分野] 本発明は、自動火災報知システム等に゛用いられる光電
式アナログ煙感知器の改良に関するものである。
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION [Technical Field] The present invention relates to improvements in photoelectric analog smoke detectors used in automatic fire alarm systems and the like.

[背景技術] チャンバー内にLED等の発光素子とホトダイオード等
の受光素子を配し、チャンバー内に流入した煙による散
乱光を受光素子によって受けて煙を検出する光電式煙感
知器は、自動火災報知システム(以下では、「自火報シ
ステム」と略す)等に多用されている。
[Background Art] A photoelectric smoke detector, which detects smoke by arranging a light-emitting element such as an LED and a light-receiving element such as a photodiode in a chamber and detecting smoke by receiving scattered light from smoke that has flowed into the chamber, is an automatic fire detector. It is frequently used in alarm systems (hereinafter abbreviated as "self-fire alarm systems").

このような従来の光電式煙感知器は、受光素子の出力値
がある閾値を越えると、例えば自火報システムの受信機
に対して煙感知信号を送出する所謂ON・OFF式のも
のであるが、最近は、火災の早期発見と信頼性の向上の
為、火災の判断を受信機側で行うインテリジェンス自火
報システムの開発が行われており、このようなシステム
に対しては煙濃度に関する情報が必要不可欠とされてい
る。
Such conventional photoelectric smoke detectors are of the so-called ON/OFF type, and when the output value of the light receiving element exceeds a certain threshold, a smoke detection signal is sent to, for example, a receiver of a self-fire alarm system. However, recently, in order to detect fires early and improve reliability, intelligent self-fire alarm systems have been developed in which fire judgment is made on the receiver side. Information is considered essential.

そして、このような光電式アナログ煙感知器では高速応
答が要求されるが、チャンバー内に周囲の光(以下、「
外乱光」という。)が入ると誤動作してしまうので、外
乱光が入り込まないようにチャンバーの煙出入口は複雑
なラビリンス構造とされている。その為、チャンバー内
への煙の流入速度が制限されてしまい、応答が遅くなり
、インテリジェンス自火報システムに要求される高速応
答に対処することができないといった問題が残されてい
る。
Although such photoelectric analog smoke detectors require high-speed response, ambient light (hereinafter referred to as "
This is called "disturbance light." ) would cause a malfunction, so the smoke entrance and exit of the chamber has a complex labyrinth structure to prevent ambient light from entering. As a result, the speed at which smoke flows into the chamber is limited, resulting in a slow response, leaving problems such as the inability to handle the high-speed response required of an intelligence fire alarm system.

[発明の目的コ 本発明は、外乱光の影響を受けることな(応答性の改善
された光電式アナログ煙感知器を提供することを目的と
している。
[Object of the Invention] An object of the present invention is to provide a photoelectric analog smoke detector that is not affected by ambient light (has improved responsiveness).

[発明の開示] 上記目的を達成するため、本発明に係る光電式アナログ
煙感知器は、発光素子から間欠的に出力される発光パル
スの煙による散乱光を受光素子で検知し、この受光素子
により電気信号に変換して煙濃度に応じた電気信号を出
力するように構成された光電式アナログ煙感知器におい
て、上記発光素子の発光周波数近傍での利得より外乱光
の周波数近傍での利得が小さい周波数特性を有しており
、受光素子によって光電変換された電気信号を増幅する
受光信号増幅部と、上記受光信号増幅回路よりの出力を
積分する積分回路部と、上記積分回路部よりの出力を増
幅する出力増幅部と、上記発光素子の点灯タイミングに
同期させて上記積分回路部を駆動する信号を発生するタ
イミング制御部とを備えたことを特徴としている。
[Disclosure of the Invention] In order to achieve the above object, the photoelectric analog smoke detector according to the present invention uses a light receiving element to detect light scattered by smoke from luminescent pulses that are intermittently output from a light emitting element. In a photoelectric analog smoke detector configured to convert into an electrical signal and output an electrical signal according to smoke density, the gain near the frequency of the disturbance light is greater than the gain near the light emission frequency of the light emitting element. A received light signal amplification section that has a small frequency characteristic and amplifies the electrical signal photoelectrically converted by the light receiving element; an integrating circuit section that integrates the output from the received light signal amplification circuit; and an output from the integrating circuit section. and a timing control section that generates a signal for driving the integrating circuit section in synchronization with the lighting timing of the light emitting element.

実施例 本発明の一実施例を第1図に示す。図に於いて、3は光
電式アナログ煙感知器1のチャンバー2内に配された発
光素子を形成するLEDであり、4は同じくそのチャン
バー2内に配された受光素子を形成するホトダイオード
(以下、「PD」という。)である。LED3は発光素
子駆動回路部5により駆動されて発光パルスを間欠出力
するようにされており、PD4はチャンバー2内に侵入
した煙による散乱光を光電変換して煙を検知する。この
受光素子4により光電変換された信号は受光信号増幅部
6により増幅され、積分回路部7に送られる。積分回路
部7の出力は直流増幅部8により必要なレベルに増幅さ
れ、図外の受信機に伝送される。
Embodiment An embodiment of the present invention is shown in FIG. In the figure, 3 is an LED forming a light emitting element arranged in the chamber 2 of the photoelectric analog smoke detector 1, and 4 is a photodiode (hereinafter referred to as "photo diode") forming a light receiving element arranged in the chamber 2. , "PD"). The LED 3 is driven by the light emitting element drive circuit 5 to intermittently output light emitting pulses, and the PD 4 detects smoke by photoelectrically converting scattered light caused by smoke that has entered the chamber 2. The signal photoelectrically converted by the light-receiving element 4 is amplified by the light-receiving signal amplifying section 6 and sent to the integrating circuit section 7. The output of the integrating circuit section 7 is amplified to a necessary level by a DC amplifier section 8 and transmitted to a receiver (not shown).

本実施例では、発光素子駆動回路部5及び積分回路部7
は、タイミング制御部9から出力される制御信号a% 
bにより制御される。第2図(、a)、(b)に制御信
号at bを示す。ここに、制御信号aは、制御部9内
の発振回路91より発せられる矩形状のパルス信号であ
り、発光素子駆動回路部5に入力されて、LED3を発
光させる。即ち、図示T1はLED2の発光パルス幅、
T2は発光間隔である。信号aはAND回路92にも入
力されパルス幅が調整される。この回路92の一方の端
子には信号aが直接入力され、他方の端子には抵抗93
及びコンデンサ94から成る遅延回路を介して入力され
ているので、AND回路92よりは、該遅延回路による
時間Tdだけ信号aより遅れた幅T3 (=T1−Td
)の矩形パルス状の制御信号すが出力される(第2図(
b))。この制御信号すは、積分回路部7のFET71
のゲートに入力される。
In this embodiment, the light emitting element driving circuit section 5 and the integrating circuit section 7
is the control signal a% output from the timing control section 9
b. The control signals at and b are shown in FIGS. 2(a) and 2(b). Here, the control signal a is a rectangular pulse signal emitted from the oscillation circuit 91 in the control section 9, and is input to the light emitting element drive circuit section 5 to cause the LED 3 to emit light. That is, T1 shown in the figure is the light emission pulse width of LED2,
T2 is the light emission interval. The signal a is also input to an AND circuit 92 and its pulse width is adjusted. The signal a is directly input to one terminal of this circuit 92, and the resistor 93 is input to the other terminal.
and a capacitor 94, the width T3 (=T1-Td) is delayed from the signal a by the time Td by the AND circuit 92.
) is output in the form of a rectangular pulse control signal (see Figure 2 (
b)). This control signal is applied to the FET 71 of the integrating circuit section 7.
input into the gate.

FET71は、この制御信号すに従って0N10FFL
、抵抗72及びコンデンサ73のCR積分回路の積分タ
イミングを制御する。即ち、T3はこの積分回路の積分
時間を規定し、該回路をこのT3の時間だけ動作させて
受光信号増幅部6の出力を積分し、それ以外の時は積分
値はホールドされる。尚、FET71に代えて他の適宜
のスイッチ手段、例えばアナログスイッチを使用するこ
とができることはいうまでもない。
FET71 outputs 0N10FFL according to this control signal.
, controls the integration timing of the CR integration circuit including the resistor 72 and the capacitor 73. That is, T3 defines the integration time of this integration circuit, and the circuit is operated for the time of T3 to integrate the output of the received light signal amplifying section 6, and at other times, the integrated value is held. It goes without saying that other suitable switching means, such as an analog switch, can be used in place of the FET 71.

受光信号増幅部6では、3個のトランジスタ61〜63
が図示のように接続されている。この増幅部6の周波数
特性は、抵抗64及びコンデンサ65の値が適宜に選定
されて、例えば100Hz以下の帯域の利得が数kHz
〜数百kHzの帯域の利得よりも著しく小さい値、例え
ば約10分の1となるようにされている。なお、66は
直流分除去用のコンデンサである。
In the light reception signal amplification section 6, three transistors 61 to 63
are connected as shown. The frequency characteristics of the amplifying section 6 are such that the values of the resistor 64 and the capacitor 65 are appropriately selected, and the gain in the band below 100 Hz is, for example, several kHz.
The gain is set to a significantly smaller value, for example, about one-tenth, than the gain in the band of several hundred kHz. Note that 66 is a capacitor for removing DC component.

このような構成によれば、制御信号aによりLED3が
第2図(a)のように発光されると、受光信号増幅部6
の出力の波形は同図(C)の破線で示すようなものとな
り積分回路部7に入力される。前述のように積分回路部
7に於いては、その入力は時間T3の間(積分08時)
だけ積分され、それ以外の時(積分OFF時)は、直前
の積分08時に積分された最終値が保持されるので、積
分回路部7は次の積分08時には更に積分を行い、その
出力(第2図(C)の実線で示す)は受光信号増幅部6
の出力の値に次第に近づくようになる。
According to such a configuration, when the LED 3 emits light as shown in FIG.
The output waveform is as shown by the broken line in FIG. As mentioned above, the input to the integrating circuit section 7 is during time T3 (integration 08 o'clock).
At other times (when integration is OFF), the final value integrated at the previous integration time 08 is held, so the integration circuit section 7 performs further integration at the next integration time 08, and its output (the 2 (shown by the solid line in Fig. 2 (C)) is the received light signal amplification section 6.
gradually approaches the value of the output.

実際上の外乱光としては、例えば蛍光灯の光(商用周波
数60Hz又は50Hzに従って明るさが変化している
)が考えられる。この上うな外乱光に対しては、例えば
LED3の発光パルス幅(Tl)を4〜10μs程度に
すれば、受光信号増幅部6の前記周波数特性により、L
ED3の発光に基づく受光信号は回路部6によって増幅
されるが、外乱光に基づく受光信号はあまり増幅されな
いことになる。
As actual disturbance light, for example, light from a fluorescent lamp (brightness changes according to a commercial frequency of 60 Hz or 50 Hz) can be considered. In order to deal with such disturbance light, for example, if the emission pulse width (Tl) of the LED 3 is set to about 4 to 10 μs, the frequency characteristics of the received light signal amplification section 6 will cause the L
The light reception signal based on the light emission of the ED 3 is amplified by the circuit section 6, but the light reception signal based on the disturbance light is not so much amplified.

次に、積分回路部7の応答時間τをT3の数十倍に選定
する。例えば、T1=5μS N T 2 = 40m
5n T3=4μsとし、τ=100μsとするならば
、感知器lの応答時間Tは、 T=(τ/T3)XT2 = (100μs/4μs)X40ms=1000ms となる。従って、この様に各時間を選定することにより
、積分回路部7の出力は煙による散乱光の過去25パル
ス分の平均値となり、外乱光(例えば、60H2の蛍光
灯光)によるノイズ信号に基づ(出力は現れなくなる。
Next, the response time τ of the integrating circuit section 7 is selected to be several tens of times T3. For example, T1 = 5μS N T 2 = 40m
5n If T3=4 μs and τ=100 μs, then the response time T of the sensor l is T=(τ/T3)XT2=(100μs/4μs)×40ms=1000ms. Therefore, by selecting each time in this way, the output of the integrating circuit section 7 will be the average value of the past 25 pulses of light scattered by smoke, and will be based on the noise signal due to disturbance light (for example, 60H2 fluorescent lamp light). (The output will no longer appear.

これを、第3図を用いて更に説明する。尚、説明を簡略
化するため、LED3の発光パルスによる受光パルス信
号(波高値VP)はノイズ信号(波高値VN)の1周期
の間に8回あるものとし、積分回路部7の応答時間τは
受光パルス信号の8回分とする。この場合の受光信号増
幅部6の出力即ち積分回路部7の入力は、第3図(a)
に示すようなものとなる。積分回路部7は、第3図(b
)に斜線を施した部分のみ積分動作を行うので、その出
力信号VOは、 となり、積分回路部7の出力信号VOにはノイズ信号は
現れないことが分かる。このことは、上で例示したよう
な場合(T1=5μs1T2=40m、sz T3=4
μsi r=100μs)に於いても同様である。
This will be further explained using FIG. To simplify the explanation, it is assumed that the light reception pulse signal (peak value VP) due to the light emission pulse of the LED 3 occurs eight times during one period of the noise signal (peak value VN), and the response time τ of the integrating circuit section 7 is 8 times of the received light pulse signal. In this case, the output of the received light signal amplifying section 6, that is, the input of the integrating circuit section 7 is as shown in FIG. 3(a).
It will look like the one shown below. The integrating circuit section 7 is shown in FIG. 3(b).
) Since the integration operation is performed only in the shaded portion, the output signal VO is as follows, and it can be seen that no noise signal appears in the output signal VO of the integrating circuit section 7. This is true in the case exemplified above (T1=5μs1T2=40m, sz T3=4
The same holds true for μsi r=100 μs).

このような積分回路部7の出力信号VOは直流増幅部8
に送られて必要なレベルに増幅され、インテリジェンス
自火報システムの受信機に送出される。
The output signal VO of the integrating circuit section 7 is sent to the DC amplifier section 8.
The signal is then amplified to the required level and sent to the receiver of the intelligence fire alarm system.

即ち、本実施例によれば、例えばLED3の発光時間を
略10μS以下の短いものとすることにより、蛍光灯光
等の外乱光の影響を受けていない出力を1秒以内の高速
で応答させることが可能となる。
That is, according to this embodiment, for example, by making the light emission time of the LED 3 short, approximately 10 μs or less, it is possible to provide an output that is not affected by ambient light such as fluorescent light and can respond at a high speed within 1 second. It becomes possible.

尚、受光信号増幅部の周波数特性は、煙感知器が設置さ
れる周囲の状況に応じて、外乱光の種類等を考慮して適
宜に決定されるものであり、前述の例示のものには限定
されない。また、発光素子のパルス幅は、該増幅回路の
周波数特性に適合させて決定されるが、外乱光が低周波
のものである場合には、パルス幅を短くするのが好まし
い。
The frequency characteristics of the received light signal amplification section are determined as appropriate depending on the surrounding situation in which the smoke detector is installed, taking into account the type of ambient light, etc. Not limited. Further, the pulse width of the light emitting element is determined in accordance with the frequency characteristics of the amplifier circuit, but if the disturbance light is of low frequency, it is preferable to shorten the pulse width.

また、前述の実施例では、積分回路部の駆動パルス幅を
発光素子の駆動パルス幅よりも小さくしたものを示した
が、このような実施例に限られず、発光素子の駆動と積
分回路部の駆動が同期的に行われるものであればよいこ
とはいうまでもない[発明の効果] 以上の説明から明らかなように、本発明の光電式アナロ
グ煙感知器は、煙濃度に応じたアナログ信号を出力する
ことができ、更に、その出力信号は外乱光に影響されな
いのでチャンバーのラビリンス構造を簡易なものにする
ことができ高速応答性の高い光電式アナログ煙感知器が
得られる。
Further, in the above-mentioned embodiment, the driving pulse width of the integrating circuit section was made smaller than the driving pulse width of the light emitting element, but the embodiment is not limited to such an embodiment. Needless to say, it is sufficient if the drive is performed synchronously. [Effects of the Invention] As is clear from the above explanation, the photoelectric analog smoke detector of the present invention can generate an analog signal according to the smoke density. Further, since the output signal is not affected by ambient light, the labyrinth structure of the chamber can be simplified, and a photoelectric analog smoke detector with high high speed response can be obtained.

【図面の簡単な説明】[Brief explanation of drawings]

第1図は本発明の一実施例回路図、第2図(a)〜(C
)は各部の出力波形を示す図、第3図(a)、(b)は
積分回路部の動作原理の説明図である。 1・・・光電式アナログ煙感知器、2・・・チャンバー
、3・・・発光素子、4・・・受光素子。
FIG. 1 is a circuit diagram of an embodiment of the present invention, and FIGS. 2(a) to (C)
) is a diagram showing the output waveform of each part, and FIGS. 3(a) and 3(b) are explanatory diagrams of the operating principle of the integrating circuit part. 1... Photoelectric analog smoke detector, 2... Chamber, 3... Light emitting element, 4... Light receiving element.

Claims (1)

【特許請求の範囲】 発光素子から間欠的に出力される発光パルスの煙による
散乱光を受光素子で検知し、この受光素子により電気信
号に変換して煙濃度に応じた電気信号を出力するように
構成された光電式アナログ煙感知器において、 上記発光素子の発光周波数近傍での利得より外乱光の周
波数近傍での利得が小さい周波数特性を有しており、受
光素子によって光電変換された電気信号を増幅する受光
信号増幅部と、 上記受光信号増幅回路よりの出力を積分する積分回路部
と、 上記積分回路部よりの出力を増幅する出力増幅部と、 上記発光素子の点灯タイミングに同期させて上記積分回
路部を駆動する信号を発生するタイミング制御部とを備
えたことを特徴とする光電式アナログ煙感知器。
[Claims] A light-receiving element detects light scattered by smoke from light emission pulses intermittently output from a light-emitting element, converts the light into an electrical signal, and outputs an electrical signal according to the smoke density. In the photoelectric analog smoke detector configured in a light reception signal amplification section that amplifies the light reception signal; an integration circuit section that integrates the output from the light reception signal amplification circuit; an output amplification section that amplifies the output from the integration circuit section; A photoelectric analog smoke detector comprising: a timing control section that generates a signal for driving the integration circuit section.
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