JPH0330097A - 光電式煙感知器 - Google Patents

光電式煙感知器

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JPH0330097A
JPH0330097A JP16632689A JP16632689A JPH0330097A JP H0330097 A JPH0330097 A JP H0330097A JP 16632689 A JP16632689 A JP 16632689A JP 16632689 A JP16632689 A JP 16632689A JP H0330097 A JPH0330097 A JP H0330097A
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JP
Japan
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light
signal
output
amplifier
circuit
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Application number
JP16632689A
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English (en)
Inventor
Masanobu Ogawa
正信 小川
Tomizo Terasawa
富三 寺澤
Hironori Kami
浩則 上
Masao Arakawa
雅夫 荒川
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Panasonic Electric Works Co Ltd
Original Assignee
Matsushita Electric Works Ltd
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Publication date
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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。

Description

【発明の詳細な説明】 [産業上の利用分野1 本発明は、煙による光の散乱を検出する光電式煙感知器
に関するものである. [従来の技術] 第3図は光電式の煙感知器の従来例を示すブロック図で
ある。発光素子1は発振回FI@10により間欠的に光
信号を発生する。発光素子1からの光の放射方向と、受
光素子2による光の受光方向とは異なり、煙感知器内に
煙が存在しないときには、受光素子2は光をほとんど受
光しない.一方、煙感知器内に煙が存在するときには、
発光素子1からの光は煙によって散乱されるので、受光
素子2は煙による散乱光を受光する.この散乱光は極め
て微弱なものであるので、受光アンプ20にて増幅した
後、比較回路21にて所定の基準レベルと比較する.比
較回路21の出力は信号処理回路22にて信号処理され
、信頼性のある検出信号が得られたときには、発報回路
23にて煙感知信号を発報する.比較回路21は煙濃度
が所定濃度以上であるか否かを判定しており、信号処理
回路22は電磁ノイズなどによる誤動作を防ぐための信
号処理を行っている。
第4図は受光アンプ20と比較回路21の具体回路例を
示している。受光アンプ20はオペアンプA 1, A
 2を縦続接続したものであり、オペアンプA1は帰還
インピーダンスとしてコンデンサCと抵抗R1を接続さ
れ、受光素子2からの光電流を電圧信号に変換する。コ
ンデンサC1は高域カット用であり、抵抗R1は電流一
電圧変換係数設定用である。オペアンブA2は入力抵抗
R2と帰還抵抗R3とを有し、オペアンプA,の出力電
圧を増幅する。増幅率は(−R,/R2)となる。オペ
アンプA2の出力電圧には、各オペアンブA + , 
A 2のオフセットや受光素子2の暗電流の成分が含ま
れ、これらは周囲温度によって大きく変動する。そこで
、コンデンサC2によって直流成分を除去し、発光素子
lの発光時に生じた散乱光による変動戒分のみを比較回
路21にて検出している.比較回路21の負入力端子に
は、電源電圧を抵抗R.,R.にて分圧した電圧が基準
レベルとして印加されており、正入力端子の電圧が上記
基準レベルを越えたときに、比較回路21の出力が゛’
High”レベルとなる。一端をコンデンサC2に接続
された抵抗R,の他端には基準電圧Vrefが印加され
ており、散乱光による入力信号が無いときには、コンデ
ンサC2と抵抗R4との接続点の電圧は、基準電圧Vr
efに等しくなる。この基準電圧Vrefは比較回路2
1の負入力端子に印加された基準レベルよりも低く設定
されている。
[発明が解決しようとする課題] 上述の従来技術において、オペアンプA + , A 
2にオフセットが無ければ、ゼロ入力時のオペアンブA
2の出力は電圧VBに等しくなるが、現実にはオペアン
プA + , A 2にオフセツl・が存在するので、
そのオフセット電圧を各々VOS.,VO!32とする
と、オペアンブA2の出力は、ゼロ入力時の電圧VBに
比べてΔVの誤差電圧を生じる。
ΔV=  (R3/R.2)(VOSI−Vos2)例
えば、V 09+ = 1 mV、VOS2=  3n
V.Rl/ R 2 = 3 0とすると、ΔV−−3
0(1+3)120mVとなる。
今、煙による散乱光に起因する受光電流を10nA,R
,=lMΩ、R 3 / R 2 = 3 0とすると
、煙による受光アンプ20の出力信号Vsは、Vs=1
 0nAX IMΩX30=300mVとなる。この出
力信号Vsに比べて、誤差電圧ΔVが比較的大きいため
、オペアンプA2の出力を比較回路2lにそのまま入力
すると、発報すべき煙濃度で発報しなかったり、逆に低
い煙濃度で発報するという不都合が生じてしまう。受光
素子2の暗電流が大きくなっても同じようなことが起こ
る。そこで、従来の回路ではコンデンサC2と抵抗R4
によりハイパスフィルタを構成し、直流戒分をカットし
ている。ハイパスフィルタの低域遮断周波数は、C 2
= 1 0 0 nF , R4−1 0 KΩとすれ
ば、fc=1/2πCzR<#160Hzとなる。
ところが、第4図に示す回路を集積回路化してコストダ
ウンと小型軽量化を図ろうとした場合には、半導体集積
回路では大容量のコンデンサや高抵抗は実現困難となる
という問題が生じる。半導体集積回路で実現できるコン
デンサの容量の上限値は実用的にはsopp程度であり
、抵抗の上限値は50KΩ程度である。したがって、こ
れらの値でハイバスフィルタを横戒しても、低域遮断周
波数はfcξ64KHzとなり、実用的な使用周波数帯
域〈l〜20K82程度)を大きく越えてしまい、直流
カットの目的を果たせない。
本発明はこのような点に鑑みてなされたものであり、そ
の目的とするところは、受光素子の暗電流や増幅器のド
リフトによる誤差電圧の影響を除去できるようにした光
電式煙感知器を半導体集積回路化に適した楕戒で提供す
ることにある。
[課題を解決するための手段] 本発明にあっては、上記の課題を解決するために、第3
図に示すように、間欠的に発光信号を発生する発振回路
10と、発振回路10から出力される発光信号に応じて
間欠的に光信号を発生する発光素子1と、発光素子1か
ら放射された光信号が感知器内部に侵入した煙により散
乱された光を受光する受光素子2と、受光素子2の受光
出力を増幅する受光アンプ20と、受光アンプ20の出
力信号から煙濃度が所定値以上か否かを刊定する比較回
路21とを備える光電式煙感知器において、第1図に示
すように、受光アンプ20と比較回路21の間に反転増
幅器A,を備え、受光アンプ20の出力と反転増幅器A
,の反転入力との間に第1のコンデンサC2を接続し、
反転増幅器A3の反転入力と出力との間に前記発光信号
の発生前にオン・オフされるスイッチ回路Qと第2のコ
ンデンサC3を並列接続したことを特徴とするものであ
る。
[作用] 本発明にあっては、このように、受光アンプ20と比較
回路21の間に反転増幅器A,を備え、受光アンプ20
の出力と反転増幅器A,の反転入力との間に第1のコン
デンサC2を接続し、反転増幅器A,の反転入力と出力
との間に前記発光信号の発生前にオン・オフされるスイ
ッチ回路Qと第2のコンデンサC3を並列接続したので
、受光アンプ20のオフセット電圧や受光素子2の暗電
流により受光アンプ20の出力に誤差電圧Δ■があっで
も、発光信号の発生前に、スイッチ回路Qがオン・オフ
されることにより反転増幅器A,の出力電圧が所定の基
準電圧Vrefに設定され、誤差電圧ΔVは比較回路2
1には入力されない。したがって、受光アンブ20の出
力のうち、煙による散乱光に起因する微弱な出力信号V
sのみを正確に検出することができる。
[実施例] 第1図は本発明の一実施例の回路図である。本実施例に
おいて、上述の従来例と対応する部分には同一の符号を
付して重複する説明は省略する。
第1図に示す回路では、受光アンプ20と比較回路21
の間に、反転増幅器A3を備えている。この反転増幅器
A,は一般的なオペアンプよりなる。
受光アンプ20の出力と反転増幅器A,の反転入力との
間には、コンデンサC2が接続されている。
また、反転増幅器A3の反転入力と出力との間には、ス
イッチ回路QとコンデンサC,が並列接続されている.
スイッチ回路Qはアナログスイッチような双方向性のス
イッチ素子よりなり、ゲート信号φにより開閉制御され
る。このゲート信号は上述の発振回路10から発光素子
1に与えられる発光信号よりも先行して発生する。
第2図は本実施例の動作波形図である。ゲー1・信号φ
が“”High”レベルになると、スイッチ回路Qがオ
ンとなり、反転増幅器A,の出力電圧は基準電圧Vre
fに設定される。ゲート信号φは暫時”High”レベ
ルに保持されて、その後、”LOW”レベルとなる。本
実施例では、比較回路21として、入力段のトランジス
タがJFET又はMOSトランジスタよりなる高入力イ
ンピーダンスのタイプを用いており、その入力バイアス
電流は数r+A〜100pA程度と極めて小さい.した
がって、例えば、コンデンサC 2 , C 3の容量
が10pF程度の小さな容量であっても、反転増幅器A
3の出力端子の電圧は、スイッチ回路Qをオフした後、
数1+1Seeの間はほとんど基準電圧Vrefに保持
される。ゲート信号φが立ち下がってから、発振回路1
0の発光信号により発光素子1が発光すると、受光アン
プ20は出力信号Vsを発生する。このとき、スイッチ
回路Qがオフされているので、反転増幅器A,はゲイン
が(−C2/C3)の反転増幅器として作用する。例え
ば、C2=C.であれば、受光アンプ20の出力信号V
sを同じ振幅で反転した信号が反転増幅器A,から出力
される。このとき、受光アンプ20の出力信号に直流的
にΔVの誤差電圧が生じていたとしても、反転増幅器A
3の出力においては、この誤差電圧Δ■が除去されて、
受光アンプ20の出力信号Vsを反転した信号だけが出
力される.この入力電圧の変化が所定値以上であれば、
比較回路21により煙感知信号が得られる。
なお、反転増幅器A,の非反転入力に与える基準電圧は
、受光アンブ20に与える基準電圧Vrerとは異なる
電圧であっても構わない。
[発明の効果] 本発明にあっては、上述のように、発振回路の出力によ
り発光素子から間欠的に光信号を発生し、感知器内部に
侵入した煙による散乱光を受光する受光素子の受光出力
を受光アンプにより増幅し、比較回路により煙濃度が所
定値以上か否かを判定するようにした光電式煙感知器に
おいて、受光アンプと比較回路の間に反転増幅器を備え
、受光アンプの出力と反転増幅器の反転入力との間に第
1のコンデンサを接続し、反転増幅器の反転入力と出力
との間に前記発光信号の発生前にオン・オフされるスイ
ッチ回路と第2のコンデンサを並列接続したから、受光
アンプのオフセットや受光素子の温度依存或分等による
ドリフトの影響を受けることなく、煙濃度を判定できる
という効果があり、また、スイッチ回路にて反転増幅器
の出力電圧を設定するようにしたので、大容量のコンデ
ンサや高抵抗を設ける必要がなく、半導体集積回路化し
たときに外付け部品が不要になるので、低コスト化、小
型軽量化の効果が十分に発揮されるものである。
【図面の簡単な説明】
第1図は本発明の一実施例の回路図、第2図は同上の動
作波形図、第3図は従来の光電式煙感知器のブロック図
、第4図は同上の要部回路図である。 1は発光素子、2は受光素子、10は発振回路、20は
受光アンプ、2lは比較回路、A,は反転増幅器、C 
2 . C 3はコンデンサ、Qはスイッチ回路である

Claims (1)

    【特許請求の範囲】
  1. (1)間欠的に発光信号を発生する発振回路と、発振回
    路から出力される発光信号に応じて間欠的に光信号を発
    生する発光素子と、発光素子から放射された光信号が感
    知器内部に侵入した煙により散乱された光を受光する受
    光素子と、受光素子の受光出力を増幅する受光アンプと
    、受光アンプの出力信号から煙濃度が所定値以上か否か
    を判定する比較回路とを備える光電式煙感知器において
    、受光アンプと比較回路の間に反転増幅器を備え、受光
    アンプの出力と反転増幅器の反転入力との間に第1のコ
    ンデンサを接続し、反転増幅器の反転入力と出力との間
    に前記発光信号の発生前にオン・オフされるスイッチ回
    路と第2のコンデンサを並列接続したことを特徴とする
    光電式煙感知器。
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