(57)【要約】【課題】端末消費電流を検出して端末応答電流から相殺する処理を高速且つ安定化して伝送性能を向上させる。【解決手段】端末機器３ａを接続した伝送路２に流れる電流に比例した電流を出力する定電流回路１３と、定電流回路１３の出力を反転入力端子に入力接続すると共に、反転入力端子と接地間に入力抵抗Ｒ３を接続し、出力端子と反転入力端子との間に帰還抵抗Ｒ２を接続した差動増幅器１４とを備える。ＣＰＵ回路１５は、端末機器３ａの呼出休止期間に、差動増幅器１４の反転入力端子の入力電圧（Ｖ１）と出力端子の出力電圧（Ｖｏ）をＡ／Ｄ変換器１６，１７で取込み、出力電圧（Ｖｏ）を予め設定した目標出力電圧（Ｖｏｋ）に維持する非反転入力電圧値（Ｖ２ｋ）を演算し、呼出期間に亘り非反転入力電圧値をＤ／Ａ変換器１８から差動増幅器１４の非反転入力端子に出力する。【選択図】　　　　　図２
2004102888.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
電源電圧が供給された伝送路に火災感知器、ガス漏れ検知器などの端末機器を接続し、前記端末機器の呼出期間と呼出休止期間を設定し、前記呼出期間にアドレスを指定した呼出電圧信号を前記端末機器に順次送信すると共に各呼出電圧信号に対応して電流応答信号を前記端末機器から受信して監視する防災受信機に於いて、
前記端末機器を接続した前記伝送路に流れる電流に比例した電流を出力する定電流回路と、
前記定電流回路の出力を反転入力端子に入力接続すると共に、前記反転入力端子と接地間に入力抵抗を接続し、出力端子と前記反転入力端子との間に帰還抵抗を接続した差動増幅器と、
前記端末機器の呼出休止期間に、前記差動増幅器の反転入力端子の入力電圧（Ｖ１）と出力端子の出力電圧（Ｖｏ）をＡＤ変換して取込み、前記出力電圧（Ｖｏ）を予め設定した目標出力電圧（Ｖｏｋ）に維持する非反転入力電圧値（Ｖ２ｋ）を演算し、前記端末機器の呼出期間に亘り前記非反転入力電圧値をＤＡ変換して前記差動増幅器の非反転入力端子に出力するＣＰＵ回路と、
を備えたことを特徴とする防災受信機。
【請求項２】
請求項１記載の防災受信機に於いて、前記ＣＰＵ回路は、非反転入力電圧値（Ｖ２ｋ）を
【数１】
2004102888.tif 000010
として演算することを特徴とする防災受信機。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、伝送路に接続した端末機器にアドレスを指定した呼出電圧信号を送信し、端末機器から電流応答信号を受信して監視する防災受信機に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来、Ｒ型として知られた防災監視設備にあっては、受信機から引き出された伝送路に火災感知器、ガス漏れ検知器などの端末機器を接続して電源を供給し、受信機からのアドレス指定による端末の呼出で防災情報を収集して監視している。
【０００３】
このような受信機による端末機器の呼出は、まず受信機から特定の端末機器のアドレスと呼出コマンドを含む呼出電圧信号を伝送路に送出する。呼出電圧信号を受信した端末機器は、呼出アドレスと自己アドレスの一致を検出すると、例えばその時の端末機器の状態を示す応答情報を、伝送路に電流を流す応答電流信号により送出している。
【０００４】
このように呼出電圧信号に対する端末機器からの応答電流信号を受信機で正しく受信するためには、端末機器の消費電流により伝送路に流れる電流を応答電流信号から相殺する必要がある。
【０００５】
そこで従来の受信機にあっては、図５のようなサンプルホールド回路１００を設けている。このサンプルホールド回路１００は、定電流回路１０６、入力抵抗Ｒ１、スイッチ素子１０８、コンデンサＣ１、オペアンプ（差動増幅器）１１０で構成される。
【０００６】
図６は、従来の受信機における端末機器の呼出休止期間と呼出期間に対する図５のスイッチ素子１０８のオン、オフを示したタイミングチャートである。まず端末機器の呼出は、図６（Ａ）のように、例えば１秒の周期Ｔで呼出休止期間Ｔ１と呼出期間Ｔ２を繰り返している。このため呼出期間Ｔ２のタイミングで、図５（Ｂ）のように、アドレスを指定した呼出電圧信号が伝送路に送出され順次端末機器を呼出し、その間のタイミングで呼出しアドレスと一致する端末機器から応答電流信号が伝送路に送出される。
【０００７】
サンプルホールド回路１００のスイッチ素子１０８は、呼出休止期間Ｔ１のあいだオンする。定電流回路１０６は、呼出休止期間Ｔ１において端末機器１０２の消費電流の合計として伝送路１０４に流れる線路電流に比例した電流を出力し、抵抗Ｒ１に出力電流に応じた受信電圧が発生する。このためコンデンサＣ１はスイッチ素子１０８のオンにより、抵抗Ｒ１に発生した線路電流に比例した受信電圧に充電され、呼出期間Ｔ２に入るとスイッチ素子１０８がオフし、コンデンサＣ１に線路電流に比例した受信電圧がホールドされる。
【０００８】
そして呼出期間Ｔ２の間は、呼出休止期間Ｔ１にホールドしたコンデンサＣ１の電圧と、端末機器からの応答電流信号による定電流回路１０６の出力電流に対応した受信電圧との差電圧をオペアンプ１１０で出力し、端末機器の消費電流に起因した電流を相殺した応答電流信号に比例した応答電圧信号を受信して処理するようにしている。
【０００９】
【特許文献１】
特開平８−２５５２９４号公報
【特許文献２】
特開平３−２３７５９３号公報
【００１０】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、このような従来のサンプルホールド回路にあっては、呼出休止期間に伝送路に流れる端末機器の消費電流に比例した受信電圧をコンデンサでサンプルホールドして次の呼出期間で応答電流信号の受信電圧から相殺しているが、コンデンサの漏れ電流によって呼出期間中にホールド電圧が低下して消費電流の相殺が正確にできなくなる問題がある。
【００１１】
またスイッチ素子を必要とするために回路コストが高くなる問題があり、更に、コンデンサが完全に充電するためにはかなり時間を要するため、呼出休止期間を長くとることから、端末機器呼出の高速化が困難となる問題があった。
【００１２】
本発明は、端末機器の消費電流を検出して端末機器の応答電流から相殺する処理を高速且つ正確に行って伝送性能を向上させる防災受信機を提供することを目的とする。
【００１３】
【課題を解決するための手段】
この目的を達成するため本発明は次のように構成する。
【００１４】
本発明は、電源電圧が供給された伝送路に火災感知器、ガス漏れ検知器などの端末機器を接続し、端末機器の呼出期間と呼出休止期間を交互に設定し、呼出期間にアドレスを指定した呼出電圧信号を端末機器に順次送信すると共に各呼出電圧信号に対応して電流応答信号を前記端末機器から受信して監視する防災受信機を対象とする。
【００１５】
このような防災受信機につき本発明は、端末機器を接続した伝送路に流れる電流に比例した電流を出力する定電流回路と、定電流回路の出力を反転入力端子に入力接続すると共に、反転入力端子と接地間に入力抵抗を接続し、出力端子と反転入力端子との間に帰還抵抗を接続した差動増幅器と、端末機器の呼出休止期間に、差動増幅器の反転入力端子の入力電圧（Ｖ１）と出力端子の出力電圧（Ｖｏ）をＡＤ変換して取込み、出力電圧（Ｖｏ）を予め設定した目標出力電圧（Ｖｏｋ）に維持する非反転入力電圧値（Ｖ２ｋ）を演算し、呼出期間に亘り非反転入力電圧値をＤＡ変換して差動増幅器の非反転入力端子に出力するＣＰＵ回路とを備えたことを特徴とする。
【００１６】
ここで、ＣＰＵ回路は、非反転入力電圧値（Ｖ２ｋ）を
【００１７】
【数２】
2004102888.tif 000003
【００１８】
として演算することを特徴とする。
【００１９】
このような本発明の防災受信機によれば、端末機器の消費電流を相殺するための非反転入力電圧値（Ｖ２ｋ）がＣＰＵ回路による演算で導出されるため、コンデンサの充放電時間を待つ必要がなく、呼出休止期間を短くし、伝送の高速化が可能となる。
【００２０】
また端末機器の消費電流を相殺するための電圧値（Ｖ２ｋ）をＤＡ変換して差動増幅器に設定しているため、長時間経過してもＤＡ変換出力は変動せず、呼出休止期間の設定によるサンプルホールドの回数を減らすことができ、全体と伝送の高速化が可能となる。即ち、呼出休止期間は、少なくとも２回のＡＤ変換と１回のＤＡ変換ができればよく、呼出休止期間が短くなり、またその回数が減ることで、伝送の高速化が可能となる。
【００２１】
【発明の実施の形態】
図１は本発明の防災受信機を備えた防災監視設備の説明図である。図１において、防災受信機１から引き出された伝送路２に対しては、端末機器として例えば感知器用中継器３が複数接続されている。感知器用中継器３からは感知器回線Ｌ１〜Ｌｎが引き出され、それぞれオンオフ型の火災感知器４を接続している。
【００２２】
オンオフ型の火災感知器４は、火災を検出すると、感知器用中継器３からの感知器回線を短絡し、発報電流を流し、これを感知器用中継器３で受信して火災と判断する。
【００２３】
端末機器としては感知器用中継器以外に熱や煙等のアナログ値を検出するアナログ感知器やガス漏れ検知器や防排煙制御機器などが、それぞれ固有のアドレスが設定されて伝送路２に接続される。
【００２４】
防災受信機１には、ＭＰＵを用いた監視制御部５、伝送回路６、表示部７及び操作部８が設けられる。防災受信機１の伝送回路６は、端末アドレスを指定したポーリングにより端末機器の情報の収集を行う。
【００２５】
感知器用中継器３側となる端末機器側には、例えば端末アドレスとしてアドレス１〜１２７が設定されており、定常監視状態にあっては端末アドレスを順次指定して端末側を呼び出し、呼び出した端末から、そのとき検出している端末情報を応答情報として送信させる。
【００２６】
感知器用中継器３には、伝送回路９、ＣＰＵ回路１０、アドレス記憶部３０及び火災受信回路１１が設けられている。防災受信機１の伝送回路６と感知器用中継器３の伝送回路９は、伝送路２に設けている伝送線Ｓとコモン線ＳＣで接続されている。
【００２７】
また電源線Ｖにより、感知器用中継器３のＣＰＵ回路１０及び火災受信回路１１に対する電源供給が行われている。感知器用中継器３は、防災受信機１から呼出信号のアドレスとアドレス記憶部３０に記憶した自己のアドレスが一致した際に自己の端末の情報を防災受信機１に電流信号として送出する。
【００２８】
防災受信機１の伝送回路６から引き出された伝送線Ｓとコモン線ＳＣの間には、感知器用中継器３側に対する電源供給を行うため規定の電源電圧が供給されている。
【００２９】
伝送回路６から端末機器に対する呼出信号は、伝送線Ｓとコモン線ＳＣ間に供給している電源電圧に重畳した電圧信号を用いて呼出信号を送出する。この防災受信機１側からの呼出信号に対し、感知器用中継器３側となる端末の伝送回路９は、応答情報を電流信号として伝送線Ｓとコモン線ＳＣ間に送出する。
【００３０】
防災受信機１の伝送回路６には本発明による応答電流受信回路１２が設けられている。応答電流受信回路１２は、伝送回路６による所定の呼出休止期間のタイミングで、感知器用中継器３を含む端末機器の消費電流により流れる伝送線Ｓとコモン線ＳＣ間の線路電流を検出し、これを呼出期間において端末機器からの呼出電流信号から相殺する受信処理を行っている。
【００３１】
図２は図１の防災受信機１の伝送回路６に設けている応答電流受信回路１２の実施形態を示した回路図である。
【００３２】
図２において、応答電流受信回路１２には、定電流回路１３、差動増幅器として動作するオペアンプ１４、ＣＰＵ回路１５、ＣＰＵ回路１５に設けらたＡ／Ｄ変換器１６，１７及びＤ／Ａ変換器１８、コンパレータ２０、帰還抵抗Ｒ２、入力抵抗Ｒ３、基準電圧源２１を備えている。
【００３３】
定電流回路１３には端末機器３ａを接続した伝送路２が接続される。端末機器３ａは、図１の感知器用中継器３を含む伝送路２に接続されている複数の機器を代表して表わしている。
【００３４】
端末機器３ａは、送受信動作を行わない定常時にあっても所定の消費電流を伝送路２に流しており、呼出信号の受信時及び応答信号の送信時には、それぞれに対応した信号電流を伝送路２に流すことになる。定電流回路１３は、このような端末機器３ａによって伝送路２に流れる線路電流に比例した電流Ｉ１を出力する。
【００３５】
オペアンプ１４は、反転入力端子（マイナス入力端子）と接地間に入力抵抗Ｒ３を接続し、また出力端子から反転入力端子の間に帰還抵抗Ｒ２を接続している。
【００３６】
定電流回路１３から出力された伝送路２の線路電流に比例した出力電流Ｉ１は、帰還抵抗Ｒ２と入力抵抗Ｒ３に電流Ｉ２，Ｉ３のように分かれて流れる。これによってオペアンプ１４の反転入力端子に受信電圧Ｖ１が発生する。
【００３７】
オペアンプ１４の反転入力端子の電圧Ｖ１は、ＣＰＵ回路１５に内蔵しているＡ／Ｄ変換器１６によりデジタルデータとして取り込まれている。またオペアンプ１４の出力電圧Ｖ０も、ＣＰＵ回路１５のＡ／Ｄ変換器１７によりデジタルデータとして取り込まれている。更に、オペアンプ１４の非反転入力端子（プラス入力端子）に対する入力電圧Ｖ１は、ＣＰＵ回路１５に設けているＤ／Ａ変換器１８から出力されている。
【００３８】
オペアンプ１４の出力電圧Ｖ０はコンパレータ２０の反転入力端子に与えられ、非反転入力端子に対する基準電圧源２１からの基準電圧と比較され、受信応答信号をパルス波形に成形して出力している。
【００３９】
ＣＰＵ回路１５は、呼出休止期間のタイミングで端末機器３ａの消費電流によって伝送路２に流れる電流を検出して、呼出期間中に端末機器３ａの応答電流信号から相殺する相殺量を演算により決定する演算処理を行っている。このＣＰＵ回路１５による端末機器の消費電流に対応した値を応答信号電流から相殺除去するための原理を説明すると次のようになる。
【００４０】
まず、伝送路２に流れる電流に比例する定電流回路１３の出力電流Ｉ１は、帰還抵抗Ｒ２に流れる電流Ｉ２と入力抵抗Ｒ３に流れる電流Ｉ３に分かれることから、オペアンプ１４における非反転入力端子の電圧Ｖ２に関わりなく次式が成立する。
【００４１】
【数３】
2004102888.tif 000004
【００４２】
このときのオペアンプ１４の出力電圧Ｖ０は端末機器３ａの消費電流に依存しているため、この消費電流による値を相殺しない限りコンパレータ２０による動作は正確にできない。
【００４３】
ここで、コンパレータ２０の基準電圧源２１による基準電圧でパルス変換されるためのオペアンプ１４の望ましい出力電圧、即ち目標出力電圧をＶｏｋとする。この目標出力電圧をＶｏｋを得るためのＤ／Ａ変換器１８により設定する非反転入力端子の電圧Ｖ２ｋを求める。
【００４４】
このときの帰還抵抗Ｒ２を流れる電流をＩ２ｋ、入力抵抗Ｒ３を流れる電流をＩ３ｋ、更にオペアンプの反転入力端子に加わる電圧Ｖ１ｋとする。なおオペアンプ１４の目標出力電圧Ｖｏｋは、オペアンプ１４の不飽和の範囲で設定した任意の電圧となる。したがって、
【００４５】
【数４】
2004102888.tif 000005
【００４６】
であり、また（１）式と同様に次の（３）式が成立する。
【００４７】
【数５】
2004102888.tif 000006
【００４８】
ここで、Ｉ２とＩ２ｋ及びＩ３とＩ３ｋの間には次の関係がある。
【００４９】
【数６】
2004102888.tif 000007
【００５０】
この式と（１）（３）式とから次式が導かれる。
【００５１】
【数７】
2004102888.tif 000008
【００５２】
そこで目標出力電圧Ｖｏｋを得るためにＤ／Ａ変換器１８で設定する電圧Ｖ１ｋは（２）（７）式より次式で与えられる。
【００５３】
【数８】
2004102888.tif 000009
【００５４】
図２の応答電流受信回路１２に設けているＣＰＵ回路１５は、この（８）式の演算を呼出休止期間のタイミングで行い、次の呼出期間の間にＤ／Ａ変換器１８によりオペアンプ１４の非反転入力端子に演算した値を設定する。
【００５５】
即ちＣＰＵ回路１５は、呼出休止期間のタイミングで入力電圧Ｖ１をＡ／Ｄ変換器１６により取り込むと共に、出力電圧Ｖ０をＡ／Ｄ変換器１７により取り込み、（８）式により電圧Ｖ１ｋのデジタルデータを演算し、次の呼出期間に亘り、Ｄ／Ａ変換器１８によりアナログ電圧に変換した電圧Ｖ１ｋをオペアンプ１４の非反転入力端子に出力する。
【００５６】
これによってオペアンプ１４の出力電圧Ｖ０は、伝送路２に流れる端末機器３ａの消費電流に応じた電圧値を相殺した最適電圧Ｖｏｋを維持することができ、この最適電圧Ｖｏｋを規定電圧として端末機器３ａから出力された応答電流に比例した受信電圧が重畳され、これをコンパレータ２０で基準電圧源２１の基準電圧と比較して受信応答電流に比例したパルス信号を出力し、端末応答データを判断することができる。
【００５７】
図３は図２のＣＰＵ回路１５による処理動作を呼出休止期間と呼出期間、更に呼出信号と共に表わしている。
【００５８】
図３（Ａ）は端末機器に対する防災受信機１側の呼出タイミングであり、呼出休止期間Ｔ１１とその後の呼出期間Ｔ１２でなる呼出周期Ｔ０を繰り返している。図３（Ｂ）は防災受信機１からの呼出信号であり、呼出期間Ｔ１２の間に端末アドレスを順次指定した呼出信号が電圧呼出信号として間に空き期間を設けて順次伝送路２に送出される。この電圧呼出信号の後ろに続く空き期間が端末機器からの応答電流信号の送出期間となる。
【００５９】
図３（Ｃ）は図２のＣＰＵ回路１５の動作タイミングを示している。図３（Ａ）の呼出休止期間Ｔ１１のタイミングで、ＣＰＵ回路１５はＣＰＵ処理２２を実行する。このＣＰＵ処理２２は下側に拡大して示すように、入力電圧Ｖ１のＡ／Ｄ変換２３、出力電圧Ｖ０のＡ／Ｄ変換２４、更に（８）式の演算２５を行う。
【００６０】
そして、これに続く呼出期間Ｔ１２の間、演算２５で求めた（８）式の電圧Ｖ２ｋをＤ／Ａ変換２６によりアナログ電圧に変換し、オペアンプ１４の非反転入力端子に電圧Ｖ２として継続的に加えている。
【００６１】
図４は図２のＣＰＵ回路１５による演算処理のフローチャートである。図４において、まずステップＳ１で呼出休止期間か否かチェックしており、呼出休止期間を判別すると、ステップ２でオペアンプ１４の反転入力端子に対する入力電圧Ｖ１をＡ／Ｄ変換器１６によりデジタルデータに変換して取り込む。
【００６２】
次にステップＳ３で、出力電圧Ｖ０をＡ／Ｄ変換器１７によりデジタルデータに変換して取り込む。この演算処理にあっては、Ａ／Ｄ変換器１６，１７で複数回取り込んで、その平均値を求めていることから、ステップＳ４で所定回数の取込み終了か否かをチェックし、所定回数に達していなければステップＳ２，Ｓ３の処理を繰り返す。ステップＳ４で所定回数の取込み終了を判別すると、ステップＳ５に進み、入力電圧Ｖ１と出力電圧Ｖ０の平均電圧を演算する。
【００６３】
続いてステップＳ６で、（８）式に基づいて出力電圧Ｖ２ｋを演算する。そしてステップＳ７で、Ｄ／Ａ変換器１８により、演算した出力電圧Ｖ２ｋの値をアナログ電圧に変換し、コンパレータ２０の非反転入力端子に出力する。
【００６４】
なお図４の演算処理にあっては、ステップＳ２〜Ｓ５において呼出休止期間に入力電圧Ｖ１と出力電圧Ｖ０を複数回取り込んで、その平均値を求め、これにより（８）式から出力電圧Ｖ２ｋを演算しているが、平均値を求めずに入力電圧Ｖ１，出力電圧Ｖ０を１回のＡ／Ｄ変換で取り込んで、（８）式から電圧Ｖ２ｋを演算してもよい。
【００６５】
このようにＡ／Ｄ変換をそれぞれ１回とすることで、演算処理のための呼出休止期間を最短時間にすることができる。もちろん図４の演算処理のように、入力電圧Ｖ１，出力電圧Ｖ０の平均値を演算して用いることで、ノイズなどによる誤った演算結果を防ぐことができる。
【００６６】
なお、本発明は上記の実施形態に限定されず、その目的と利点を損なうことのない適宜の変形を含む。また本発明は、上記の実施形態に示した数値による限定は受けない。
【００６７】
また、この演算処理は、上記の１秒ごとの呼出休止期間毎に必ず行う必要はなく、呼出休止期間であれば任意のタイミングで行っても良い。例えば防災受信機に電源を供給してシステムを立ち上げた際や、１日若しくは週に１度行うような自動試験の際に演算処理を行うようにしても良い。
【００６８】
【発明の効果】
以上説明してきたように本発明によれば、端末機器の消費電流を相殺するための電圧値をＣＰＵ回路による演算で求めることができるため、従来のサンプルホールド回路を利用した場合のコンデンサの充放電時間を待つ必要がなく、そのための呼出休止期間を短くすることができ、その分、呼出応答を行う伝送の高速化が実現できる。
【００６９】
また、端末機器の消費電流を相殺する電圧値を演算した後にＤ／Ａ変換して差動増幅器に設定しているため、増幅期間経過してもＤ／Ａ変換出力は変動せず、このため呼出休止期間の間隔を長くし、且つその回数を減らすことができ、全体として呼出応答の伝送を高速化できる。
【００７０】
特に、呼出休止期間は少なくとも２回のＡ／Ｄ変換と１回のＤ／Ａ変換ができれば良く、従来のコンデンサの充放電に比べごく短いの呼出休止期間の設定で済む。
【００７１】
また、従来のサンプルホールド回路のように高価なスイッチ素子を必要とせず、その分、コストダウンを図ることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明が適用される防災監視設備の説明図
【図２】本発明の実施形態を示した回路図
【図３】呼出応答と図２のＣＰＵ回路による処理動作のタイミングチャート
【図４】図２のＣＰＵ回路における処理手順のフローチャート
【図５】従来の応答電流受信に用いるサンプルホールド回路の説明図
【図６】従来の呼出応答とサンプルホールドするめたのスイッチ素子のタイミングチャート
【符号の説明】
１：防災受信機
２：伝送路
３：感知器用中継器
３ａ：端末機器
４：火災感知器
５：監視制御部
６，９：伝送回路
７：表示部
８：操作部
１０，１５：ＣＰＵ回路
１１：火災受信回路
１２：応答電流受信回路
１３：定電流回路
１４：オペアンプ（差動増幅器）
１６，１７：Ａ／Ｄ変換器
１８：Ｄ／Ａ変換器
２０：コンパレータ
２１：基準電圧源
【図１】
2004102888.tif 000011
【図２】
2004102888.tif 000012
【図３】
2004102888.tif 000013
【図４】
2004102888.tif 000014
【図５】
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【図６】
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