專利名稱：煙霧型火災(zāi)探測器的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及煙霧型火災(zāi)探測器的溫度補(bǔ)償。
煙霧型火災(zāi)探測器包括個(gè)光輻射元件和一個(gè)光接收元件，兩元件均設(shè)置在煙霧室中。從光輻射元件發(fā)出的光由于煙霧而被不規(guī)則地反射。這種不規(guī)則地反射的光被光接收元件所接收。光接收元件的輸出信號電平由一放大器放大。然后利用放大的輸出信號電平鑒別煙霧的濃度。
因溫度變化與火災(zāi)探測器安裝現(xiàn)場的環(huán)境有關(guān)，故探測器周圍的溫度變化也與其安裝現(xiàn)場有關(guān)。尤其是，建筑物屋頂附近的溫度高由于太陽熱能而曬得很熱;而由非隔熱混凝土建造的地下室溫度卻很低，其間溫差很大。安裝現(xiàn)場的緯度所處的氣候或有無空調(diào)器對探測周圍的溫度影響也很大。
火災(zāi)探測器的靈敏度是在大體上與探測器制造廠相同的溫度條件下調(diào)節(jié)的。假定該探測器靈敏度隨溫度而變化，即使在工廠的制造過程中調(diào)節(jié)靈敏度，靈敏度也可能隨安裝現(xiàn)場而變化。
例如，用一個(gè)發(fā)光二極管(LED)作發(fā)光元件;用一個(gè)光電二極管作光接收元件。發(fā)光二極管具有諸如從它發(fā)出的光量以-0.6%/℃變化之類的溫度特性;而光電二極管具有諸如其輸出電平以+0.2%/℃變化之類的溫度特性。因此，發(fā)光二極管與光電二極的總溫度特性為-0.6%/℃+0.2%/℃＝-.04%/℃。甚至當(dāng)實(shí)際煙霧濃度仍未改變時(shí)，如果霧型火災(zāi)探測器的內(nèi)部溫度變化，則光接收元件的輸出電平以-0.4%/℃變化。尤其是，當(dāng)煙霧型火災(zāi)探測器的內(nèi)部溫度變化50℃時(shí)，光接收元件的輸出電平變化20%。
除光輻射元件和光接收元件外，由半導(dǎo)體元件組成的放大器也有溫度特性。當(dāng)探測器內(nèi)溫度變化時(shí)，放大器輸出電平也隨半導(dǎo)體元件溫度特性而變化。
因此，輸出電平受探測器全部元件的復(fù)合溫度特性影響。輸出電平的變化并非千篇一律地與溫度有關(guān)。因此，使用諸如熱敏電阻之類的溫度補(bǔ)償元件的常規(guī)補(bǔ)償方法，不能滿意地實(shí)現(xiàn)溫度補(bǔ)償。
本發(fā)明的目的是提供一種能夠準(zhǔn)確地在其不同的環(huán)境溫度下探測煙霧濃度的煙霧型火災(zāi)探測器。
本發(fā)明包括一個(gè)溫度探測裝置用以探測發(fā)光元件和接收元件處的環(huán)境溫度，一個(gè)溫度補(bǔ)償裝置用以按S照溫度探測裝置探測到的環(huán)境溫度來校正光接收元件輸出電平。
本發(fā)明包括一個(gè)溫度探測裝置用以探測發(fā)光元件和光接收元件處的環(huán)境溫度，和一個(gè)溫度補(bǔ)償裝置用以按照溫度探測裝置探測到的環(huán)境溫度來校正光接收元件輸出電平，甚至在煙霧型火災(zāi)探測器的內(nèi)部溫度變化時(shí)，也能準(zhǔn)確地探測煙霧濃度。


圖1示出本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例的煙霧型火災(zāi)探測器的方框圖;
圖2示出上述實(shí)施例中由微計(jì)算機(jī)執(zhí)行操作的流程圖;
圖3示出本發(fā)明另一實(shí)施例的煙霧型火災(zāi)探測器的方框圖;
圖4至圖7示出本發(fā)明的內(nèi)部溫度探測裝置的其它實(shí)施例的電路圖。
圖1示出本發(fā)明一個(gè)實(shí)施例的煙霧型火災(zāi)探測器1的方框圖。
在這個(gè)實(shí)施例中，一臺微計(jì)算機(jī)10控制整個(gè)煙霧型火災(zāi)探測器1。一個(gè)ROM(兄讀存儲器)20存有圖2所示的程序。一個(gè)RAM(隨機(jī)存取存儲器)21提供一個(gè)工作區(qū)，并存有內(nèi)部溫度探測裝置70的輸出電壓SLT;取樣保持電路42的輸出電壓SLV用以維持放大器40發(fā)出的輸出信號;以及計(jì)算的煙霧濃度。
EEPROM(電可擦可編程序的只讀存儲器)22存儲火災(zāi)報(bào)警系統(tǒng)中煙霧型火災(zāi)探測器的地址和校正系數(shù)K。校正系數(shù)K采用與探測溫度相結(jié)合而預(yù)定的各種數(shù)值，它用來校正取樣保持電42的輸出電壓SLV。
光輻射電路30響應(yīng)從微計(jì)算機(jī)10發(fā)送的光輻射控制脈沖，向發(fā)光元件31提供用于光輻射的電流脈沖。放大器40按給定的增益來放大光接收元件41的輸出電平。發(fā)送/接收電路50包括一個(gè)發(fā)送電路，用以發(fā)送火災(zāi)信號、代表煙霧物理量的信號、或任何給火災(zāi)接收器(未示出)的其它信號;一個(gè)接收電路，用于接收輪詢信號或任何來自火災(zāi)接收器的其它信號，還用于向微計(jì)算機(jī)10發(fā)送接收到的信號。當(dāng)圖1所示的煙霧型火災(zāi)探測器探到火災(zāi)時(shí)，指示燈51亮。恒定電壓電路60向微計(jì)算機(jī)提供恒定電壓。
內(nèi)部溫度探測部件70探測煙霧型火災(zāi)探測器1的內(nèi)部溫度。內(nèi)部溫度探測部件70包括二極管D1和D2，它們裝在煙霧型火災(zāi)探測器中，用來探測與煙霧有關(guān)的火災(zāi)探測器的內(nèi)部溫度;一個(gè)電阻器R1，它與二極管D1和D2串聯(lián)連接。尤其是，電阻器R1的一端連接電源線Vcc，它的另一端連接二極D1的陽極。二極管D1的陰極連接到二極管D2的陽極。二極管D2的陰極接地。電阻器R1的另一端與二極管D1的陽極的連接點(diǎn)，作為內(nèi)部溫度探測部件70的輸出端。內(nèi)部溫度探測部件70利用二極管D1和D2的溫度特性與D1和D2兩端的電壓有關(guān)這一事實(shí)，來探測煙霧型火災(zāi)探測器1的內(nèi)部溫度。二極管D1和D2最好設(shè)置在發(fā)光元件31和光接收元件41的附近。
內(nèi)部溫度探測部件70例如作為用來探測發(fā)光元件和光接收元件處環(huán)境溫度的溫度探測裝置。微計(jì)算機(jī)10例如作為煙霧濃度鑒別裝置，后者利用光接收元件的輸出電平來鑒別煙霧濃度。微計(jì)算機(jī)10例如也可作為溫度補(bǔ)償裝置，后者用來校正光接收元件的輸出電平。
下面描述上述實(shí)施例的操作。
圖2是表示微計(jì)算機(jī)10所執(zhí)行操作的流程圖。
首先，執(zhí)行初始化(步驟S1)。由微計(jì)算機(jī)10中模/數(shù)(A/D)轉(zhuǎn)換器轉(zhuǎn)換成數(shù)字?jǐn)?shù)據(jù)的輸出電壓SLT是從內(nèi)部溫度探測部件70取出的，并存入RAM21中(步驟S2)。校正系數(shù)K具有一個(gè)與內(nèi)部溫度探測部件70的輸出電壓SLT有關(guān)的數(shù)值從EEPROM(電可擦可編程序的只讀存儲器)22中讀出，并隨后存入RAM(隨機(jī)存取存儲器)21中(步驟S3)。內(nèi)部溫度探測部件70的輸出電壓SLT與發(fā)光元件31和光接收元件41的環(huán)境溫度有關(guān)。校正系數(shù)K用來補(bǔ)償由取樣保持電路42的輸出電壓SLV波動所起的誤差，這種波動是內(nèi)部溫度變化引起的。因此，校正系數(shù)K采用與煙霧型火災(zāi)探測器1的內(nèi)部溫度相關(guān)的各種數(shù)值，亦即內(nèi)部溫度探測部件70的輸出電壓SLT的數(shù)值(校正系數(shù)K的這些數(shù)值都事先存于EEPROM22中)。校正系數(shù)K具有與代表內(nèi)部溫度的輸出電壓SLT有關(guān)的數(shù)值，并從EEPROM22讀出。
由微計(jì)算機(jī)10中模/數(shù)轉(zhuǎn)換器轉(zhuǎn)換的數(shù)字?jǐn)?shù)據(jù)的輸出電壓SLV，從取樣保持電路42取得，并存入RAM21中(步驟S4)。所存儲的輸出電壓SLV乘以校正系數(shù)K，從而校正取樣保持電路42的輸出電壓SLV(步驟S5)。根據(jù)校正后的輸出電壓SLV來計(jì)算煙霧濃度。把計(jì)算結(jié)果存入RAM21中(步驟S6)。在火災(zāi)接收器發(fā)出一個(gè)請求時(shí)，該計(jì)算的煙霧濃度(即代表煙霧物理量的信號)被送往火災(zāi)接收器。
根據(jù)上述實(shí)施例，當(dāng)煙霧型火災(zāi)探測器1的內(nèi)部溫度上升或下降時(shí)，因溫度變化引起的發(fā)光元件31的光輻射量的變化和光接收元件41的輸出電平變化都能得到補(bǔ)償。這就能夠準(zhǔn)確地探測煙霧濃度。
在上述實(shí)施例中，電阻器R1連接到電源線Vcc，二極管D1和D2接地。與此相反，如果電源線Vcc上的電壓不受溫度影響，則電阻器R1可以接地，二極管D1和D2可以連接到電源線Vcc。
圖3示出本發(fā)明一實(shí)施例的煙霧型火災(zāi)探測器2的方框圖。
圖3所示煙霧型火災(zāi)探測器2基本上與圖1所示煙霧型火災(zāi)探不測器1相同。但它含有一個(gè)內(nèi)部溫度探測部件71取代了圖1的內(nèi)部溫度探測部件70。
內(nèi)部溫度探測部件71探測煙霧型火災(zāi)探測器2的內(nèi)部溫度。它含有一個(gè)晶體管TR和一些與該晶體管相連的電阻器，它們?nèi)课挥诎l(fā)光元件31和光接收元件41的附近。更具體地說，晶體管TR是一個(gè)PnP型晶體管，電阻器R2和R3分別是發(fā)射極電阻和集電極電阻，電阻器R4和R5把所加電壓的一部分加到晶體管TR的基極上。內(nèi)部溫度探測部件71利用晶體管TR的溫度特性與晶體管TR的基-射結(jié)電壓有關(guān)這一事實(shí)，來探測內(nèi)部溫度。
利用電阻器R4和R5把晶體晶體管TR的基極電壓保持為基本上恒定的數(shù)值。當(dāng)晶體管TR的基-射結(jié)電壓隨溫度變化而波動時(shí)，由于電阻器R2兩端電壓值的變化因此可檢測這種波動。發(fā)射極電流Ie流過電阻器R2，集電極電流Ic流過電阻器R3，如果晶體管TR所設(shè)置的電流放大系數(shù)具有足夠大的數(shù)值，則Ic值就近似等于Ie值。
假設(shè)基-射結(jié)電壓因溫度而波動的數(shù)值為△V，則電阻器R2兩端電壓也按△V值而波動，從而發(fā)射極電流變化△Ie為△V/R2的(R2是電阻器R2的電阻值)。因?yàn)樘綔y到的電流變化值△Ie大體上等于集電極電流變化值△Ic，所以在微計(jì)算機(jī)10中要被模/數(shù)轉(zhuǎn)換器探測的電阻器R3兩端的電壓，按照從△V×R3/R2得出的數(shù)值而波動(R3是電阻器R3的電阻值)。當(dāng)電路設(shè)計(jì)得使電阻器R3的電阻值大于電阻器R2的電阻值時(shí)，則基-射結(jié)電壓的波動△V可借助于模/數(shù)轉(zhuǎn)換器被檢測出來以作為按R3/R2值放大的一個(gè)數(shù)值。這就提高了探測溫度變化的精度。
圖4所示的npn型晶體管可用來代替圖3所示的pnp型晶體管。這一變型具有與上述實(shí)施例一樣的優(yōu)點(diǎn)。在這變型中，電阻器R2和R4分別連接npn型晶體管的發(fā)射極和基極。電阻器R2和R4的其它端都接地。電阻器R3和R5分別連接npn型晶體管的集電極和基極。電阻器R3和R5的其它端都連接電源線Vcc。
上述實(shí)施例利用半導(dǎo)體元件的溫度特性。例如，圖1中二極管D1和D2提供正向電壓。多個(gè)同一溫度下的二極管所提供的正向電壓之間的數(shù)值差，大于與溫度有關(guān)的電壓之間的偏移差。這一差別可能引起被測溫度的誤差。
為了把該誤差減至最小，最好采用下列過程。亦即，一個(gè)給定的溫度和在該給定溫度下提供的正向電壓都作為初始值存入EEPROM22中。通過計(jì)算溫度探測部件輸出值與初值的偏差，計(jì)算出與該給定溫度初始值的差值，然后與給定溫度初始值相加或相減。據(jù)此，環(huán)境溫度得以識別。這個(gè)過程有助于把這些二極管正向電壓之間的數(shù)值差減至最小。
上述過程能夠用于圖3所示的使用晶體管的內(nèi)部溫度探測部件71，并且仍然提供了可使晶體管TR基極電壓波動減至最小的上述優(yōu)點(diǎn)。
如圖5至圖7所示的開關(guān)100可以置于圖1中電阻器R1和電源線Vcc之間，或圖3中電阻器R4和R2與電源線Vcc之間，或圖4中電阻器R5和R3與電源線Vcc之間。只有在探測溫度時(shí)，微計(jì)算機(jī)10才使開關(guān)100接通。這有助于減少溫度探測部件70或71所耗用的電流。更具體地說，溫度探測裝置在用于控制電源的控制裝置的控制下得到供電。只有在探測溫度時(shí)，控制裝置才向溫度探測裝置供電。
在上述實(shí)施例中，當(dāng)煙霧型火災(zāi)探測器1或2的內(nèi)部溫度變化時(shí)，光接收元件41輸出電平被校正。當(dāng)光接收元件41的輸出電平與給定的參考電平例如一火災(zāi)識別參考電平相比較來探測煙霧濃度時(shí)，可以根據(jù)煙霧型火災(zāi)探測器1或2的溫度變化去校正該參考電平。
在任一上述實(shí)施例中，向控制和顯示設(shè)備發(fā)送代表被探測的煙霧物理量的一個(gè)信號。另一種可替代的方案是，煙霧型火災(zāi)探測器本身可以識別火災(zāi)，并且發(fā)送火災(zāi)信號。甚至在這個(gè)變型中，還可以根據(jù)內(nèi)部溫度探測部件70或71的輸出電壓SLT，來校正取樣保持電路42的輸出電壓SLV或火災(zāi)識別參考電平。
在上述這些實(shí)施例中，甚至在把各探測器的溫度特性組合以提供一個(gè)復(fù)合的溫度變化特性時(shí)，一些與溫度相關(guān)的最佳溫度補(bǔ)償系數(shù)存入EEPROM或ROM中，并可有選擇性地取用。因此，這些實(shí)施例能夠抵消溫度變化;而使用熱敏電阻或任何其它溫度補(bǔ)償元件的溫度補(bǔ)償常規(guī)相同方法是不能抵消溫度變化的。
待存入EEPROM22中的溫度校正系數(shù)K，可以采用為每個(gè)探測器確定的各種數(shù)值，以在不進(jìn)行溫度補(bǔ)償時(shí)，這些數(shù)值就與每個(gè)探測器溫度變化特性所規(guī)定的數(shù)值不一致。當(dāng)各探測器具有相同的溫度變化特性時(shí)，各探測器共享的溫度校正系數(shù)都存入ROM中。這個(gè)變型也提供了上述優(yōu)點(diǎn)。
根據(jù)本發(fā)明，甚至當(dāng)煙霧型火災(zāi)探測器內(nèi)部溫度變化時(shí)，也能準(zhǔn)確地探測煙霧濃度。
權(quán)利要求
1.一種煙霧型火探測器，其內(nèi)從一個(gè)發(fā)光元件發(fā)射的光由于煙霧顆粒而引起散射，由該光散射引起的散射光被一個(gè)光接收元件所接收，利用所述光接收元件的輸出電平探測煙霧濃度，其特征在于，該探測器包括一個(gè)溫度探測裝置，用來探測所述光輻射元件和所述光接收元件處的環(huán)境溫度；一個(gè)溫度補(bǔ)償裝置，用來根據(jù)所述溫度探測裝置探測到的所述環(huán)境溫度，補(bǔ)償所述光接收元件的輸出電平；和一個(gè)煙霧濃度鑒別裝置，用來按照所述溫度補(bǔ)償裝置所補(bǔ)償?shù)乃鲚敵鲭娖借b定煙霧濃度。
2.根據(jù)權(quán)利要求1的煙霧型火災(zāi)探測器，其特征在于，在此所述溫度補(bǔ)償裝置和所述煙霧鑒別裝置，分別是微計(jì)算機(jī)和存儲器;所述存儲器存儲溫度校正系數(shù)K，該系數(shù)K具有與用所述溫度探測裝置探測的溫度有關(guān)的數(shù)值;所述煙霧濃度鑒別裝置，通過把所述光接收元件輸出電平與一給定參考電平相比較，鑒別煙霧濃度;所述的溫度補(bǔ)償裝置使用所述溫度校正系數(shù)K來校正所述光接收元件的所述輸出電平或所述給定參考電平，該系數(shù)K具有與所述溫度探測裝置所探測溫度有關(guān)的數(shù)值。
3.根據(jù)權(quán)利要求1的煙霧型火災(zāi)探測器，其特征在于，所述溫度探測裝置利用半導(dǎo)體元件的溫度特性。
4.根據(jù)權(quán)利要求3的煙霧型火災(zāi)探測器，其特征在于，所述溫度探測裝置至少包含一個(gè)二極管，并利用與所述二極管兩端電壓有關(guān)的所述二極管的溫度特性。
5.根據(jù)權(quán)利要求3的煙霧型火災(zāi)探測器，其特征在于，所述溫度探測裝置包括一個(gè)晶體管，并且利用與所述晶體管基-射結(jié)電壓有關(guān)的所述晶體管的溫度特性。
6.根據(jù)權(quán)利要求2至6中任一項(xiàng)的煙霧型火災(zāi)探測器，其特征在于，所述微計(jì)算機(jī)把所述溫度探測裝置的初始輸出和參考溫度存入所述存儲器，而參考溫度就是在存儲所述初始輸出時(shí)所探測的溫度;該計(jì)算機(jī)還使用通過計(jì)算偏差值而算出的環(huán)境溫度和所述存儲參考溫度來進(jìn)行溫度補(bǔ)償，該偏差值是利用所述溫度探測裝置的輸出和所述初始輸出算出的。
7.根據(jù)權(quán)利要求1的煙霧型火災(zāi)探測器，其特征在于，所述溫度探測裝置包含一個(gè)控制電源用的控制裝置，并在所述控制裝置的控制下供電;而所述控制裝置只在探測溫度時(shí)才向所述溫度探測裝置供電。
全文摘要
本發(fā)明的煙霧型火災(zāi)探測器包括微計(jì)算機(jī)10、ROM20、RAM21、內(nèi)部溫度探測裝置70、取樣保持電路42、放大器40、恒定電壓電路60。在其內(nèi)部溫度變化時(shí)也能準(zhǔn)確地探測煙霧濃度。內(nèi)部溫度探測裝置探測發(fā)光元件和光接收元件的環(huán)境溫度。利用校正系數(shù)K來校正光接收元件的輸出電平，該校正系數(shù)K具有由溫度探測部件所探測的環(huán)境溫度有關(guān)的數(shù)值。
文檔編號G08B29/18GK1095176SQ9410378
公開日1994年11月16日 申請日期1994年3月31日 優(yōu)先權(quán)日1993年3月31日
發(fā)明者森田俊一 申請人:能美防災(zāi)株式會社