JPH07220184A - 火災感知器 - Google Patents

火災感知器

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JPH07220184A
JPH07220184A JP2743994A JP2743994A JPH07220184A JP H07220184 A JPH07220184 A JP H07220184A JP 2743994 A JP2743994 A JP 2743994A JP 2743994 A JP2743994 A JP 2743994A JP H07220184 A JPH07220184 A JP H07220184A
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Abstract

(57)【要約】 【目的】 火災感知器の環境温度が異なっても、また、
火災感知器に使用されている電気部品の特性がバラツい
ても、火災現象に対応する物理量を正確に検出すること
ができる火災感知器を提供することを目的とするもので
ある。 【構成】 製造時における周囲温度検出部の出力電圧
と、製造時における煙センサ等の周囲温度と、電圧対温
度テーブルと、温度対電圧補償係数テーブルとをメモリ
に記憶し、製造時における周囲温度検出部の出力電圧と
監視時における周囲温度検出部の出力電圧との電圧差を
演算し、電圧対温度テーブルに基づいて、上記電圧差を
周囲温度差に変換し、この周囲温度差に製造時の周囲温
度を加えた温度を、温度対電圧補償係数テーブルに基づ
いて、電圧補償係数に変換し、監視時における煙センサ
の出力電圧に、求められた電圧補償係数を掛けて、煙セ
ンサの出力電圧を補償するものである。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は、火災現象に対応する物
理量を、煙センサ等の物理量検出素子が検出する火災感
知器の温度補償に関する。
【0002】
【従来の技術】従来の火災感知器、たとえば、煙火災感
知器は、煙室内に発光素子と受光素子とが設けられ、発
光素子で発生した光が煙によって乱反射し、この乱反射
した光を受光素子が受け、この受光素子の出力レベルを
増幅器が増幅し、この増幅された信号のレベルに基づい
て、煙濃度を判別するものである。
【0003】
【発明が解決しようとする課題】火災感知器の設置場所
における環境によって温度が種々異なり、設置場所に応
じて火災感知器の環境温度が種々異なる。つまり、建物
屋根近傍では太陽熱によって非常に高温になり、断熱し
ていないコンクリートで構成された地下室等の温度は非
常に低くなり、これらの間では、温度条件が大きく異な
る。さらに、設置場所の緯度に伴う気候や、暖冷房等の
空調の有無によっても、火災感知器の環境温度が大きく
影響される。
【0004】一方、火災感知器の感度は、製造時に、ほ
ぼ一定の温度条件下で調整される。ここで、火災感知器
の感度が温度によって変動する場合には、調整時に感度
を適正に調整しても、その後、設置場所に応じて感度が
変動してしまうという問題がある。
【0005】たとえば、発光素子としてLEDを使用
し、受光素子としてホトダイオードを使用した場合、L
EDの発光量には−0.6%/℃の温度特性があり、ホ
トダイオードの出力レベルには+0.2%/℃の温度特
性がある。したがって、LEDとホトダイオードとの合
計温度特性は、−0.6%/℃ +0.2%/℃=−
0.4%/℃である。このために、実際の煙濃度が同じ
であっても、煙濃度検出時における煙火災感知器内の温
度が変化すると、受光素子の出力電圧が−0.4%/℃
変動する。すなわち、煙火災感知器内の温度が50℃変
化すると、受光素子の出力レベルが20%変動する。
【0006】また、発光素子、受光素子と同様に、半導
体素子で構成された増幅回路等も温度特性を持ち、火災
感知器内の温度が変化すれば、これら半導体素子の温度
特性によって出力レベルが変動する。
【0007】したがって、出力レベルは、火災感知器の
各構成部の複合した温度特性による影響を受け、その変
動特性は温度に対して単調ではなく、従来から行われて
いるサーミスタ等の温度補償素子を用いた補償方法で
は、充分な温度補償を行うことができないという問題が
ある。
【0008】上記問題は、光電式煙火災感知器に限ら
ず、他の煙火災感知器においても同様に生じるものであ
り、また、サーミスタ等を使用する温度センサ、炎を検
出する焦電センサ、半導体素子を利用した臭いセンサを
使用した火災感知器についても同様に生じるものであ
る。
【0009】本発明は、火災感知器の環境温度が異なっ
ても、また、火災感知器に使用されている電気部品の特
性がバラツいても、火災現象に対応する物理量を正確に
検出することができる火災感知器を提供することを目的
とするものである。
【0010】
【課題を解決するための手段】本発明は、感度設定時等
の製造時における煙センサ等の周囲温度検出部の出力電
圧と、製造時における煙センサ等の周囲温度と、電圧対
温度テーブルと、温度対補償係数テーブルとをメモリに
記憶し、製造時における周囲温度検出部の出力電圧と監
視時における煙センサの出力電圧との電圧差を演算し、
電圧対温度テーブルに基づいて、上記電圧差を周囲温度
差に変換し、この周囲温度差に製造時の周囲温度を加え
た温度を、温度対補償係数テーブルに基づいて、電圧補
償係数に変換し、監視時における煙センサの出力電圧
に、求められた電圧補償係数を掛けること等によって、
煙センサの出力電圧を補償するものである。
【0011】
【作用】本発明は、製造時における煙センサの周囲温度
検出部の出力電圧と監視時における出力電圧との電圧差
を演算し、電圧対温度テーブルに基づいて、演算された
電圧差を周囲温度差に変換し、この周囲温度差に製造時
の周囲温度を加えた現在の温度を、温度対電圧補償係数
テーブルに基づいて、電圧補償係数に変換し、監視時に
おける煙センサの出力電圧に、求められた電圧補償係数
を掛けること等によって、煙センサの出力電圧を補償す
るので、火災感知器の環境温度が異なっても、また、火
災感知器内の周囲温度検出部に使用されている電気部品
の特性がバラツいても、煙濃度を正確に検出することが
できる。
【0012】
【実施例】図1は、本発明の一実施例である煙火災感知
器1を示すブロック図である。
【0013】この実施例において、マイコン(マイクロ
コンピュータ)10は、煙火災感知器1の全体を制御す
るものであり、ROM20は、図2に示すフローチャー
トのプログラムや後述するテーブル等が格納されている
ものであり、RAM21は、作業領域であり、周囲温度
検出部70が測定した温度に対応する電圧VX と、増幅
回路40の信号出力値を保持するサンプルホールド回路
42が保持している濃度対応電圧SLVと、温度補償後
の煙濃度データSLVC とを記憶するものである。
【0014】EEPROM22は、煙火災感知器1の自
己アドレスと、煙火災感知器1の感度を設定していると
きの周囲温度TS と、その感度設定時における周囲温度
検出部70の出力電圧VS とを記憶するものである。
【0015】発光回路30は、マイコン10から発光制
御パルスを受けたときに発光素子31に発光用の電流パ
ルスを供給するものであり、増幅回路40は、受光素子
41の出力レベルを所定のゲインで増幅するものであ
る。なお、増幅回路40の増幅率を調整することによっ
て、火災感知器1の感度を設定する。
【0016】送受信回路50は、マイコン10から図示
しない受信機に火災信号または煙の物理量信号等の信号
を送出する送信回路と、受信機からポーリング信号等の
信号を受けマイコン10に転送する受信回路とを有する
ものである。また、確認灯51は、煙火災感知器1が火
災検出したときに点灯するものであり、定電圧回路60
は、マイコン10に定電圧を供給する回路である。
【0017】周囲温度検出部70は、煙火災感知器1の
周囲温度を検出するものであり、実際には煙火災感知器
1の内部の温度を検出し、煙火災感知器1の内部に設け
られたダイオードD1、D2とこれらダイオードD1、
D2と直列に接続された抵抗R1とで構成されている。
つまり、電源Vccに抵抗R1の一端が接続され、抵抗R
1の他端がダイオードD1のアノード端子に接続され、
ダイオードD1のカソード端子にダイオードD2のアノ
ード端子が接続され、ダイオードD2のカソード端子が
アースされ、抵抗R1の他端とダイオードD1のアノー
ド端子との接続端子が周囲温度検出部70の出力端子で
ある。
【0018】なお、周囲温度検出部70は、ダイオード
D1、D2の両端電圧の温度特性を利用することによっ
て、煙火災感知器1の周囲温度を検出するものである。
また、ダイオードD1、D2は、発光素子31、受光素
子41の近傍に設けられていることが好ましい。
【0019】また、ROM20は、電圧データを温度デ
ータに変換するときに使用する電圧対温度テーブルと、
温度データを電圧補償係数に変換するときに使用する温
度対電圧補償係数テーブルと、デジタルデータの煙濃度
データを図示しない火災受信機等の受信部へ伝送するア
ナログ量に換算するアナログ換算テーブルとを記憶する
ものである。実際には、電圧対温度テーブルは、電圧差
を温度差に換算するときに使用するテーブルであり、温
度対電圧補償係数テーブルは、温度差から電圧補償係数
Kを導き出すときに使用するテーブルであり、電圧補償
係数Kは、サンプルホールド回路42の出力電圧(煙濃
度データ)SLVを、煙火災感知器1の周囲温度に応じ
て補正する係数である。
【0020】次に、上記実施例の動作について説明す
る。
【0021】図2は、上記実施例において、マイコン1
0が実行する動作を示すフローチャートである。
【0022】まず、初期値設定を行い(S1)、所定時
間、たとえば3秒間が経過すれば(S2)、周囲温度検
出部70が測定した監視時の温度に対応する電圧VX
(マイコン10のA/D変換部でデジタルデータに変換
された電圧)を取り込み、感度設定時における周囲温度
検出部70の出力電圧VS をEEPROM22から読み
取り(S3)、監視時の温度対応電圧VX から感度設定
時の周囲温度に対応する電圧VS を減算して電圧差ΔV
を求める演算をマイクロコンピュータ10が実行し(S
4)、ROM20に記憶されている電圧対温度テーブル
に基づいて、電圧差ΔVを周囲温度差ΔTに変換する
(S5)。
【0023】また、EEPROM22から、感度設定時
の温度TS を読み取り(S6)、感度設定時の温度TS
に周囲温度差ΔTを加算することによって、ダイオード
D1、D2の温度特性によるもので個体毎の誤差が排除
された周囲温度(つまり現在温度)TX を、マイクロコ
ンピュータ10が演算し(S7)、ROM20に記憶さ
れている温度対電圧補償係数テーブルに基づいて、現在
温度TX から電圧補償係数Kを求める(S8)。
【0024】そして、サンプルホールド回路42が保持
している煙濃度に対応する電圧SLVをマイクロコンピ
ュータ10が取り込み(S9)、監視時における煙濃度
に対応する電圧SLVに、求められた電圧補償係数Kを
掛けて、温度補償後の煙濃度データSLVC を求め(S
10)、この温度補償後の煙濃度データSLVC を、ア
ナログ換算テーブルに基づいてアナログ値SLVa に変
換してRAM21に格納し(S11)、ステップS2に
戻る。
【0025】ステップS2に戻ったときに、所定時間が
経過せずに、受信機から呼出があれば(S12)、温度
補償後の煙濃度データSLVC によるアナログ値SLV
a を受信機に送出する(S13)。
【0026】つまり、上記実施例において、まず、監視
時の温度に基づく電圧を検出し、この電圧から感度設定
時の電圧を引き、これによって監視時の電圧と感度設定
時の電圧との差から温度差を求め、この温度差に感度設
定時の温度を加えた温度に対応する温度補償係数を求
め、この求められた温度補償係数を煙濃度データに掛け
て、煙濃度データを補正する。ここで、監視時の温度を
求める場合、上記実施例においては、監視時の温度と感
度設定時の温度との温度差を求め、この温度差に感度設
定時の温度を加えて、監視時の温度を求めており、無駄
なステップを踏んでいるように思えるが、監視時の温度
と感度設定時の温度との温度差を求めることに重要な意
義がある。
【0027】上記実施例において、監視時の温度と感度
設定時の温度との温度差を求める場合、監視時の温度に
対応した電圧から、感度設定時の温度に対応した電圧を
引いており、この段階で、ダイオードの個体毎の電圧の
バラツキがキャンセルされる。すなわち、ダイオードの
温度特性(温度変化に基づく電圧変化)には個体差が殆
どなく、監視時の温度に対応した電圧を求めるときに使
用したダイオードと、感度設定時の温度に対応した電圧
を求めるときに使用したダイオードとが同じであり、同
じダイオードによって求められた2つの電圧の差を求め
るので、求められた電圧差には、ダイオードの特性によ
る誤差(ダイオードの順電圧のバラツキによる誤差)が
含まれないことになる。したがって、設定時の温度から
の温度差を正確に求めることができる。
【0028】ダイオードD1の両端電圧の温度特性は−
2mV/℃といわれているが、ダイオードD1の順電圧
にはバラツキがあり、0.45Vのものがあれば0.5
5Vのものもある。したがって、順電圧が0.45Vの
ダイオードと、0.55Vのダイオードとを使用した場
合には、その差は0.1Vになり、この場合には、順電
圧が0.45Vのダイオードを使用した火災感知器と、
順電圧が0.55Vのダイオードを使用した火災感知器
との間には、50℃の温度測定誤差が生じる。しかし、
上記実施例においては、ダイオードの順電圧のバラツキ
による誤差が生じない。
【0029】また、上記実施例においては、現在温度に
対応する温度補償係数を求め、この求められた温度補償
係数を煙濃度データに掛けて、煙濃度データを補正する
ので、煙センサ等の温度特性が除去される。温度補償係
数を掛ける対象の煙濃度データとしては、マイコンが取
り込んだ電圧でなく、変換されたアナログ値を採用する
ようにしてもよい。
【0030】上記実施例においては、抵抗R1が電源V
cc側に接続され、ダイオードD1、D2がアース側に接
続されているが、電源Vccの電圧が温度によって変化し
なければ、上記とは逆に、抵抗R1をアース側に接続
し、ダイオードD1、D2を電源Vcc側に接続するよう
にしてもよい。
【0031】図3は、本発明における他の実施例である
煙火災感知器2を示すブロック図である。
【0032】図3に示す煙火災感知器2は、図1に示す
煙火災感知器1と基本的には同じであるが、周囲温度検
出部70の代わりに、周囲温度検出部71を設けたもの
である。
【0033】周囲温度検出部71は、煙火災感知器2の
内部の温度を検出するものであり、発光素子31、受光
素子41の近傍に設けられたトランジスタTRとこのト
ランジスタTRに接続された抵抗とで構成されている。
つまり、トランジスタTRはPNP型のトランジスタで
あり、抵抗R2、R3はそれぞれ、エミッタ抵抗、コレ
クタ抵抗であり、抵抗R4、R5は、これによって分圧
した電圧をトランジスタTRのベースに印加するもので
ある。なお、周囲温度検出部71は、トランジスタTR
のベース−エミッタ間の電圧の温度特性を利用して周囲
温度を検出するものである。このトランジスタのベース
−エミッタ間の電圧の温度特性も、図1で利用している
ダイオードの温度特性と同様であり、上記と同じ手法を
用いている。
【0034】トランジスタTRのベース電圧は、抵抗R
4、R5によってほぼ一定の値に保たれており、温度に
よってトランジスタTRのベース−エミッタ間の電圧が
変化した場合、その変化値は抵抗R2の順電圧の変化と
して生じることになる。抵抗R2にはエミッタ電流Ie
が、抵抗R3にはコレクタ電流Icが流れており、トラ
ンジスタTRの電流増幅率が充分に大きいとすると、近
似的にIc=Ieの関係になる。
【0035】ここで、ベース−エミッタ間電圧が温度に
よってΔvだけ変化したとすると、抵抗R2の順電圧も
Δvだけ変化し、結果的にエミッタ電流の変化ΔIeは
Δv/R2となる。ΔIeの変化は、等価的にほぼコレ
クタ電流の変化ΔIcとして生じることになり、マイコ
ン10のA/D変換部が検出する抵抗R3の順電圧はΔ
v×R3/R2だけ変化することになる。ここでR3>
R2になるように構成すると、ベース−エミッタ間電圧
の変化値ΔvはR3/R2だけ増幅された値としてA/
D変換部で検出され、温度変化を検出する上で精度を向
上させることになる。
【0036】図3で使用されているPNPトランジスタ
の代わりに、NPNトランジスタを使用してもよく、こ
のときにも上記と同様の効果を生じる。この場合、エミ
ッタ、ベースにそれぞれ抵抗R2、R4を接続し、抵抗
R2、R4の他端をアースに接続し、コレクタ、ベース
にそれぞれ抵抗R3、R5を接続し、抵抗R3、R5の
他端を電源Vccに接続すればよい。
【0037】なお、図1の抵抗R1と電源VCCとの間、
および図3の抵抗R4、R2と電源VCCとの間に、図示
しないスイッチを設け、温度を検出するときにのみに、
マイコン10がそのスイッチをONするようにしてもよ
く、これによって、温度検出部70、71の消費電流を
低減させることができる。つまり、電源供給を制御する
制御手段を介して、温度検出手段が電源の供給を受け、
温度検出を行うときにのみ、制御手段が温度検出手段に
電源を供給するようにする。
【0038】上記実施例においては、煙火災感知器1、
2の内部の温度が変化したときに、受光素子31の出力
レベルを補正しアナログ値に変換しているが、受光素子
31の出力レベルを所定の基準レベル、たとえば火災判
別基準レベルと比較することによって煙濃度を検出する
場合には、煙火災感知器1、2の内部の温度変化に応じ
て、上記基準レベルを補正するようにしてもよい。
【0039】なお、上記各実施例では、検出した煙の物
理量信号を受信機に送出する場合について説明したが、
煙火災感知器が自身で火災判別して火災信号を送出する
ものの場合も、同様に、各周囲温度検出部70、71が
出力する温度対応電圧VX に基づいてサンプルホールド
回路42の出力電圧SLVあるいは火災判別基準レベル
を補正するようにすればよい。
【0040】EEPROM22に記憶する温度補償係数
は、温度補償を施さない場合に火災感知器が示す温度変
動特性と相反した値となるように、各火災感知器毎に各
々適正な値として記憶させることができる。なお、各火
災感知器の温度変動特性が均一の場合は、各火災感知器
共通の温度補償係数をROMに記憶させることによっ
て、上記と同様の効果を得られる。
【0041】また、上記実施例は煙火災感知器である
が、煙以外の火災現象に対応する物理量を物理量検出素
子、たとえば、温度センサ、焦電センサ(赤外線セン
サ)、臭いセンサの少なくとも1つが検出する火災感知
器に上記実施例を適用するようにしてもよい。上記実施
例は、火災検出回路の出力値をアナログ値に変換して出
力するものであるが、火災検出回路の出力値を直接送出
する火災感知器に上記実施例を適用するようにしてもよ
く、火災検出回路の出力値に基づいて火災判別し、火災
信号を送出する火災感知器に上記実施例を適用するよう
にしてもよい。
【0042】さらに、上記実施例では、サンプルホール
ド回路42の出力電圧を煙濃度データとして使用してい
るが、電圧以外の電流、光量等の火災に関する物理量検
出素子の出力レベルを煙濃度データとして使用してもよ
い。
【0043】また、上記実施例において、感度設定時以
外にも、火災感知器の製造における感度設定時以外のと
き、火災感知器の設置時等の所定時において、物理量検
出素子の出力レベルを測定し、このときの温度も同時に
測定し、これらの出力レベル、温度をEEPROM22
に記憶するようにしてもよい。つまり、所定時における
物理量検出素子の出力レベルである所定時出力レベル
と、所定時における物理量検出素子の周囲温度である所
定時周囲温度とをEEPROM22に記憶するようにし
てもよい。また、物理量検出素子の出力レベルと温度と
の対応データである出力レベル対温度テーブルと、温度
と上記出力レベルを補償するレベル補償係数との対応デ
ータである温度対電圧補償係数テーブルとをROM20
に記憶するようにしてもよい。
【0044】また、マイクロコンピュータ10とROM
20とは、火災感知器の監視時における物理量検出素子
の出力レベルである監視時出力レベルと所定時出力レベ
ルとのレベル差を演算するレベル差演算手段、出力レベ
ル対温度テーブルに基づいて、上記レベル差を周囲温度
差に変換する第1変換手段、この第1変換手段によって
求められた周囲温度差に所定時周囲温度を加えた監視時
周囲温度を、温度対電圧補償係数テーブルに基づいて、
レベル補償係数に変換する第2変換手段、監視時におけ
る物理量検出素子の出力レベルに、第2変換手段によっ
て求められたレベル補償係数を掛けて、物理量検出素子
の出力レベルを補償する出力レベル補償手段の例であ
る。
【0045】
【発明の効果】本発明によれば、火災感知器の環境温度
が異なっても、また、火災感知器に使用されている電気
部品の特性がバラツいても、火災現象に対応する物理量
を正確に検出することができるという効果を奏する。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の一実施例である煙火災感知器1を示す
ブロック図である。
【図2】上記実施例において、マイコン10が実行する
動作を示すフローチャートである。
【図3】本発明の他の実施例である煙火災感知器2を示
すブロック図である。
【符号の説明】
1、2…煙火災感知器、 10…マイコン、 20…ROM、 21…RAM、 22…EEPROM、 30…発光回路、 31…発光素子、 40…増幅回路、 41…受光素子、 70、71…周囲温度検出部、 VX …周囲温度検出部70が測定した温度に対応する電
圧、 SLV…サンプルホールド回路42が保持している濃度
に対応する電圧、 VS …感度設定時おける周囲温度検出部70の出力電
圧、 ΔV…電圧差(VX −VS )、 ΔT…周囲温度差、 TS …感度設定時の周囲温度、 TX …現在温度(TS +ΔT)、 K…レベル補償係数としての電圧補償係数、 SLVC …補償後の煙濃度データ。

Claims (3)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 火災現象に対応する物理量を物理量検出
    素子が検出する火災感知器において、 所定時における周囲温度検出部の出力レベルである所定
    時出力レベルと、上記所定時における上記物理量検出素
    子の周囲温度である所定時周囲温度と、上記周囲温度検
    出部の出力レベルと温度との対応データである出力レベ
    ル対温度テーブルと、温度と上記物理量検出素子の出力
    レベルを補償するレベル補償係数との対応データである
    温度対補償係数テーブルとを記憶する記憶手段と;上記
    火災感知器の監視時における上記周囲温度検出部の出力
    レベルである監視時出力レベルと上記所定時出力レベル
    とのレベル差を演算するレベル差演算手段と;上記出力
    レベル対温度テーブルに基づいて、上記レベル差を周囲
    温度差に変換する第1変換手段と;この第1変換手段に
    よって求められた上記周囲温度差に上記所定時周囲温度
    を加えた監視時周囲温度を、上記温度対補償係数テーブ
    ルに基づいて、レベル補償係数に変換する第2変換手段
    と;上記監視時における上記物理量検出素子の出力レベ
    ルに、上記第2変換手段によって求められた上記レベル
    補償係数を用いて、上記物理量検出素子の出力レベルを
    補償する出力レベル補償手段と;を有することを特徴と
    する火災感知器。
  2. 【請求項2】 請求項1において、 上記物理量検出素子は、煙濃度を検出する煙センサ、温
    度センサ、焦電センサ、臭いセンサの少なくとも1つで
    あることを特徴とする火災感知器。
  3. 【請求項3】 請求項1において、 上記周囲温度検出部は、ダイオードの両端電圧の温度特
    性またはトランジスタのベース−エミッタ間電圧の温度
    特性を利用したものであることを特徴とする火災感知
    器。
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* Cited by examiner, † Cited by third party
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JP2001101543A (ja) * 1999-07-27 2001-04-13 Hochiki Corp 火災感知器及び火災感知装置のノイズ除去処理方法
JP2010108435A (ja) * 2008-10-31 2010-05-13 Hochiki Corp 火災感知システム
JP2016031305A (ja) * 2014-07-29 2016-03-07 日本電信電話株式会社 寿命判定方法、寿命予測方法、および装置
CN110208185A (zh) * 2018-08-21 2019-09-06 华帝股份有限公司 红外检测烟雾浓度的检测电路及其检测方法

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