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)探測器的溫度補償。
煙霧型火災(zāi)探測器包括個光輻射元件和一個光接收元件，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，用一個發(fā)光二極管(LED)作發(fā)光元件;用一個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%/℃。甚至當實際煙霧濃度仍未改變時，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，當煙霧型火災(zāi)探測器的內(nèi)部溫度變化50℃時，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，由半導體元件組成的放大器也有溫度特性。當探測器內(nèi)溫度變化時，放大器輸出電平也隨半導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償元件的常規(guī)補償方法，不能滿意地實現(xiàn)溫度補償。
本發(fā)明的目的是提供一種能夠準確地在其不同的環(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，一個溫度補償裝置用以按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，和一個溫度補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，也能準確地探測煙霧濃度。


圖1示出本發(fā)明的一個實施例的煙霧型火災(zāi)探測器的方框圖;
圖2示出上述實施例中由微計算機執(zhí)行操作的流程圖;
圖3示出本發(fā)明另一實施例的煙霧型火災(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施例的電路圖。
圖1示出本發(fā)明一個實施例的煙霧型火災(zāi)探測器1的方框圖。
在這個實施例中，一臺微計算機10控制整個煙霧型火災(zāi)探測器1。一個ROM(兄讀存儲器)20存有圖2所示的程序。一個RAM(隨機存取存儲器)21提供一個工作區(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)從微計算機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，還用于向微計算機10發(fā)送接收到的信號。當圖1所示的煙霧型火災(zāi)探測器探到火災(zāi)時，指示燈51亮。恒定電壓電路60向微計算機提供恒定電壓。
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，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，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。微計算機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。微計算機10例如也可作為溫度補償裝置，后者用來校正光接收元件的輸出電平。
下面描述上述實施例的操作。
圖2是表示微計算機10所執(zhí)行操作的流程圖。
首先，執(zhí)行初始化(步驟S1)。由微計算機10中模/數(shù)(A/D)轉(zhuǎn)換器轉(zhuǎn)換成數(shù)字數(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。
由微計算機10中模/數(shù)轉(zhuǎn)換器轉(zhuǎn)換的數(shù)字數(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來計算煙霧濃度。把計算結(jié)果存入RAM21中(步驟S6)。在火災(zāi)接收器發(fā)出一個請求時，該計算的煙霧濃度(即代表煙霧物理量的信號)被送往火災(zāi)接收器。
根據(jù)上述實施例，當煙霧型火災(zāi)探測器1的內(nèi)部溫度上升或下降時，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償。這就能夠準確地探測煙霧濃度。
在上述實施例中，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，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。當晶體管TR的基-射結(jié)電壓隨溫度變化而波動時，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)。因為探測到的電流變化值△Ie大體上等于集電極電流變化值△Ic，所以在微計算機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)。當電路設(shè)計得使電阻器R3的電阻值大于電阻器R2的電阻值時，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施例一樣的優(yōu)點。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。
上述實施例利用半導體元件的溫度特性。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。通過計算溫度探測部件輸出值與初值的偏差，計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。
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，微計算機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，控制裝置才向溫度探測裝置供電。
在上述實施例中，當煙霧型火災(zāi)探測器1或2的內(nèi)部溫度變化時，光接收元件41輸出電平被校正。當光接收元件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，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。
在上述這些實施例中，甚至在把各探測器的溫度特性組合以提供一個復合的溫度變化特性時，一些與溫度相關(guān)的最佳溫度補償系數(shù)存入EEPROM或ROM中，并可有選擇性地取用。因此，這些實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償元件的溫度補償常規(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，可以采用為每個探測器確定的各種數(shù)值，以在不進行溫度補償時，這些數(shù)值就與每個探測器溫度變化特性所規(guī)定的數(shù)值不一致。當各探測器具有相同的溫度變化特性時，各探測器共享的溫度校正系數(shù)都存入ROM中。這個變型也提供了上述優(yōu)點。
根據(jù)本發(fā)明，甚至當煙霧型火災(zāi)探測器內(nèi)部溫度變化時，也能準確地探測煙霧濃度。
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；一個溫度補償裝置，用來根據(jù)所述溫度探測裝置探測到的所述環(huán)境溫度，補償所述光接收元件的輸出電平；和一個煙霧濃度鑒別裝置，用來按照所述溫度補償裝置所補償?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，在此所述溫度補償裝置和所述煙霧鑒別裝置，分別是微計算機和存儲器;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中任一項的煙霧型火災(zāi)探測器，其特征在于，所述微計算機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所探測的溫度;該計算機還使用通過計算偏差值而算出的環(huán)境溫度和所述存儲參考溫度來進行溫度補償，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)探測器包括微計算機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)部溫度變化時也能準確地探測煙霧濃度。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