JPS5949638B2 - 減光式煙感知器 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 この発明は発光素子と受光素子を対向して配置した光路
に煙が侵入して生じる光の減衰量を検出して警報を発す
る減光式煙感知器にお（・て、自動平衡回路を設けた感
知器に関するもので、自動平衡作用により回路の汚れや
、回路素子の温度による変化、経年劣化等ドリフトの影
響を除去することを目的としたものである。

減光式（光透過減衰式）煙感知器は光路を介して送受光
素子を対向して配置し、その間の光減衰量が５〜１５％
／ｍ減少したとき受信器に警報信号を発信するようにな
つている。

しかるに発光素子ぱ長寿命と高い電気−光変換能率が要
求されており、一般に赤外線発光ダイオードをパルス発
光させる方法がとられているが、使用温度範囲（一１０
０〜＋５０℃）で±２５％位変化する上、長期間に亘る
と７０％位の光量に変化する。さらに光学系の汚れが加
わると５０％位減衰する。本発明は増巾された受光出力
パルス電圧の１００％レベルと一定減圧レベル（以下８
５％レベルとする）をそれぞれアノードに加圧した２個
のプログラマブルユニジャンクシヨントランジスタ（以
下ＰＵＴと略称）を用いたレベル比較回路と、常時ぱ前
記出力パルス電圧の８５％レベルと同じ電圧の直流電圧
を保持しこの保持電圧が低下すると前記８５％レベル加
圧のＰＵＴ出力パルスでコンデンサを充電して昇圧しこ
の上昇電圧が保持電圧を越えるとコンデンサを放電して
ＰＵＴのゲートを制御することでレベル比較回路との間
で自動平衡作用を行ないかつコンデンサの充電レートと
放電レートを異にするようにしたアナログ電圧保持回路
とを主要回路とし、さらに煙感知による比較出力なしの
状態から設定時間後に警報を発するようにしたタイマー
回路を設けると共に常時の消費電力を極力小さくするよ
うに回路を構成したものである。以下本発明の実施例に
ついて図面と共に説明すると、第１図は本発明減光式煙
感知器の全体の構成を示すブロック図でＰＧぱパルス発
生器、ＬＤはパルス発生器ＰＧで発生するパルスで駆動
されてパルス光を発生する発光ダイオード、ＲＤは光路
を介して発光ダイオードＬＤと１：１で対向しパルス光
を受光して光を電気に変換する受光ダイオード、ＡＭぱ
受光ダイオードＲＤの出力を増巾する受光増巾器、ＬＣ
Ｙは受光増巾器ＡＭの出力電圧１００％レベルの比較回
路、ＬＣ２は同じく８５％レベルの比較回路、ＶＨはレ
ベル比較回路ＬＣ２との間で自動平衡作用を行なうアナ
ログ電圧保持回路、Ｔはタイマー回路、ＳＷはタイマー
回路Ｔの出力によつてサイリスタをトリカーし線路端を
短絡して警報信号を発生させるスイツチ回路である。

なお線路端子は２端子で常時は中央より回路動作のため
のみの電流を回路に供給している。第２図に本発明の要
部を表わした具体的回路の１例を示す。

パルス発生器ＰＧｉｊ．ＰＮＰＮスイツチ素子とＬＣ直
列共振回路で構成され、大電流ピーク値の得られる周知
のパルス発生器で発生パルスにより発光ダイオードＬＤ
から例えば赤外線のパルス光１を発光させる。パルス光
１は対向する受光ダイオードＲＤで受光されて電気パル
スに変換され、受光増巾器ＡＭで増巾される。受光増巾
器ＡＭはＣ−ＭＯＳ（相補形メタルオキサイド半導体素
子）を用いて消費電力を少くしたリニアー増巾器で受光
ダイオードＲＤに流れる光電流パルスを増巾して電圧ｖ
の正パルスを出力する。点線で囲んだプロツクＬＣは第
１図のレベル比較回路ＬＣｌ，ＬＣ２が混成されている
レベル比較回路でトランジスタＰＵＴｌのアノード（Ａ
）には受光増巾器ＡＭの出力電圧のレベルを抵抗Ｒ１で
減圧させた８５％レベルの電圧が加圧され、トランジス
タＰＵＴ２のアノードには１００％レベルの電圧が加圧
される。アナログ電圧保持回路ＶＨはＭＯＳ形電界効果
トランジスタＭＯＳｌ，Ｃ−ＭＯＳ増巾回路を構成する
電界効果トランジスタＭＯＳ２，ＭＯＳ３およびコンデ
ンサＣｌ．抵抗Ｒ２，Ｒ３等からなる。

トランジスタＭＯＳｌのゲート（ｑはレベル比較回路Ｌ
ＣのトランジスタＰＵＴｌのカソード（５）に連なり、
またＣ−ＭＯＳ増巾回路の出力側はそれぞれ抵抗Ｒ４，
Ｒ５を介してトランジスタＰＵＴｌ，ＰＵＴ２のゲート
（Ｑに連つていてレベル比較回路ＬＣとアナログ電圧保
持回路ＶＨ間の自動平衡回路を構成している。而して電
圧保持回路ＶＨの電圧保持作用はコンデンサＣ１の充放
電に依存し、コンデンサＣ１はトランジスタＭＯＳｌの
ゲートが０Ｎになつたとき抵抗Ｒ２を通して一定のレー
ト（１％／秒以下）で充電され、放電はＣ−ＭＯＳを通
して５〜１０％／時のレートで行なわれる。なお抵抗Ｒ
３は消費電流を制限するためのものである。タイマー回
路Ｔは時間設定の時定数回路を構成するコンデンサＣ２
と抵抗Ｒ６、コンデンサＣ２の放電回路を構成するトラ
ンジスタＰＵＴ３およびＴｒ、トランジスタＰＵＴ３の
導通を規制するゲート（Ｑの電圧を設定するための抵抗
Ｒ７，Ｒ８等からなつており、スイツチ回路ＳＷはサイ
リスタＳＣＲおよび雑音防止用の抵抗Ｒ９、コンデンサ
Ｃ３等からなつている。

また整流器ＲＦは線路を介して中央から送電される電源
電流を整流し抵抗ＲｌＯを通してＶなる電圧の直流電源
を回路に供給している。なおコンデンサＣ３は整流波の
平滑用である。つぎに回路の動作について説明すると、
レベル比較回路ＬＣには受光増巾器ＡＭから振巾ｖのパ
ルス電圧が入力し、トランジスタＰＵＴｌのアノードに
はレベル８５％Ｖのパルス電圧が印加され、トランジス
タＰＵＴ２のアノードにはレベル１００％Ｖのパルス電
圧が印加される。

一方アナログ電圧保持回路ＶＨの出力電圧は上記８５％
Ｖと同じレベルの直流電圧を保持するようになつており
、この直流電圧はコンデンサＣ１の５〜１０％／時のレ
ートでの放電に伴つて低下し、従つてトラツジスタＰＵ
Ｔｌのゲート電圧も下がるから８５％Ｖのアノード電圧
の方が高くなると、トランジスタＰＵＴｌは導通してカ
ソード（ト）から電圧保持回路ＶＨのトランジスタＭＯ
Ｓｌのゲート（６）にパルスが送出される。第３図はト
ランジスタＰＵＴｌの動作時における電圧波形図でアノ
ード電圧がゲート電圧より高くなるとカソード出力電圧
が発生する。図示のようにカソード出力電圧はカソード
回路のインピーダンスが高いため浮遊容量で位相が遅れ
る。なおアノード電圧がゲート電圧より小さいときはカ
ソードの出力はない。トランジスタＭＯＳｌのゲートに
上記カソード出力電圧が印加されると、トランジスタＭ
ＯＳｌを通るコンデンサＣ１の充電回路が構成されて、
コンデンサＣ１がさきに述べたレートで充電され、保持
電圧のレベルを回復する。

このようにしてトランジスタＰＵＴｌと電圧保持回路と
の間で保持電圧の平衡作用が行なわれる。従つて、電圧
保持回路ＶＨの出力電圧は、受光増幅器ＡＭの出力電圧
Ｖがドリフトによけ変化しても該変化に追随して常ＶＣ
８５％Ｖとなる。この結果、トランジスタＰＵＴ２のゲ
ート（Ｑｖｃは受光増幅器ＡＭの出力電圧Ｖのピーク値
を保持した電圧の８５％レベル電圧が常に印加されるこ
とになる。一方トランジスタＰＵＴ２のアノードには常
時１００％Ｖのパルス電圧が印加されており、アナログ
電圧保持回路ＶＨから供給されているトランジスタＰＵ
Ｔ２のゲート電圧は当然アノード電圧より小さいからト
ランジスタＰＵＴ２の出力には常時正パルスが発生して
おり、ＮＰＮトランジスタＴｒをパルスごとに導通させ
てコンデンサＣ２の電荷をトランジスタＴｒを通して放
電する。

しかし光路に煙が侵入して受光量が減少し、トランジス
タＰＵＴ２に印加されるアノード電圧が電圧保持回路Ｖ
Ｈから供給されているゲート電圧より小さくなると、ト
ランジスタＰＵＴ２の比較出力はなくなり、トランジス
タＴｒは導通を断たれてコンデンサＣ２は充電を継続す
る。第４図はトランジスタＰＵＴ２以降の回路、第１図
のブロツク図ではレベル比較回路ＬＣＩ以降の回路の動
作を説明するタイムチヤートで、同図のａはトランジス
タＰＵＴ２のアノードに加えられる受光パルス電圧で煙
侵入以後電圧レベルが減衰した状態、同図ｂぱ同じくカ
ソードの出力パルスで、上述の理由で煙侵入後その出力
が断たれた状態、同図ｃはコンデンサＣ２の充放電状態
を表わしたもので、抵抗Ｒ６とコンデンサＣ２の時定数
で上昇するコンデンサＣ２の充電電圧は同図ｂのカソー
ド出力パルスごとにトランジスタＴｒを通して放電され
るが、煙の侵入でカソード出力パルスが断たれると充電
を継続し、その充電電圧すなわちトランジスタＰＵＴ３
のアノード（八電圧が抵抗ＲＴ．Ｒ８で設定されている
ゲート（ｑ電圧を越えるとトランジスタＰＵＴ３が導通
してコンデンサＣ２の電荷を放電し、サイリスタＳＣＲ
をそのゲートをトリカーすることで導通させ、同図ｄの
チヤートに示すようにスイツチ回路ＳＷを０ＦＦから０
Ｎに切替えて整流器ＲＦの直流出力側を短絡する。すな
わち煙侵入を検知してから時定数回路で設定された時間
（チヤート（ｃ）では約１０パルスで示す）後煙感知警
報を発するようにしたものである。次に、本発明がドリ
フトの影響を排除できる点について説明する。一般に、
本発明のように発受光素子を用いて光学的に煙の進入を
検出する装置においては、前述したように温度変化．経
年劣化等により受光量が経時的に変化し、受光増幅器Ａ
Ｍの出力電圧ｖが第６図に例示するようにドリフトする
。

従つて、従来装置のように煙検知レベルを一定レベル（
図中の一点鎖線）に固定した場合、前記ドリフトによる
変化のため、検知レベル以下となるＰ１点で煙が進入し
ていないにも拘らず煙進入として誤検知してしまう虞れ
がある。本発明の場合、前述したごとく電圧保持回路Ｖ
ＨのトランジスタＰＵＴｌとの間の保持電圧の平衡作用
により、煙検知レベルたるトランジスタＰＵＴ２のゲー
ト（ｑの印加電圧は、受光増幅器ＡＭの出力電圧Ｖの８
５％Ｖレベル（図中の二点鎖線）に自動的に調節される
。従つて、受光増幅器ＡＭの出力電圧Ｖがドリフトによ
り図示のように経時変化しても、煙検知レベルたるトラ
ンジスタＰＵＴ２のゲート（Ｃ４の電圧はその変化に追
随して常に１５％低い８５％Ｖレベルとなる。このため
、出力電圧Ｖがドリフトしても煙検知レベルたる８５％
Ｖレベルと交わることがなくなり、従来の固定検知レベ
ルのようにＰ１点で誤検知することがなく、ドリフトに
よる影警を排除することができる。煙が進入して受光増
幅器ＡＭの出力電圧Ｖが急激に低下すると、トランジス
タＰＵＴ２は８５％ｖレベルとの交点たるＰ２点でこれ
を検知し、煙感知警報を発する。

第５図は本減光式煙感知器の全体構造の１例を示す舛観
図でパルス発生器ＰＧ、発光ダイオードＬＤ等を内蔵す
る発光部、煙の侵入を可能にする煙導入孔を適宜に設け
た光路被覆管、受光ダイオードＲＤ以下の各回路を内蔵
する受光判定部等よりなる感知器本体の両端を台座に設
けた保持台で支え、全体を下向きにして台座を天井に取
付けた状態を示したものである。

以上の実施例について述べた如く本発明ぱ増巾された受
光出力電圧の一定減圧レベルを常に保持する如くレベル
比較回路との間で自動平衡作用を行なうようそれぞれ異
なる充電レート放電レートを持つたアナログ電圧保持回
路を用いドリフトの影響を排除して煙侵入時における検
出回路の動作を確実にした減光式煙感知器である。

なお本煙感知器は長距離区間にレーザビームを張つて霧
、雪等による［見通し不良」の警報にも直接利用できる
ものである。

【図面の簡単な説明】

図面は本発明減光式煙感知器の実施例に関するもので、
第１図は全体の構成を示すプロツク図、第２図は本発明
の要部を示す具体的回路の１例図、第３図はレベル比較
回路における比較電圧波形図、第４図は煙侵入検知動作
説明のタイムチヤート、第５図は取付状態を示す感知器
構造例の外観図、第６図はドリフトに対する動作説明図
である。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. １ パルス光で駆動される発光素子のパルス光を光路を
   介して受光する如く発光素子と受光素子とを対向して配
   置し該光路に侵入する煙により受光量が減衰するのを検
   出して警報を発する減光式煙感知器において、増巾され
   た受光出力電圧の１００％レベルと一定減圧レベルをそ
   れぞれアノードに加圧した２個のプログラマブルユニジ
   ヤンクシヨントランジスタを用いたレベル比較回路と、
   この比較回路の一定減圧レベル比較出力により制御され
   るコンデンサ充電回路とこのコンデンサの電圧を増巾し
   て前記２個のトランジスタのゲートに電圧を供給してレ
   ベル比較回路との間で前記一定減圧レベルの電圧保持の
   自動平衡作用を行なうアナログ電圧保持回路とを設け、
   煙侵入時の検出回路動作に及ぼすドリフトの影響を排除
   したことを特徴とする減光式煙感知器。