专利名称：火焰探测器的制作方法
技术领域：
本发明涉及火焰探测器，更具体些涉及光电型火焰探测器，它能够利用光电原理探测光焰产生的烟雾，也涉及热-光电型火焰探测器，它通过感知火焰产生的热和烟雾探测火焰。
在常规的光电烟雾探测器中，当由于火焰而产生烟雾时，从光发射部分的烟雾探测光发射部件发射的光被烟雾散射，并进入光接收部分的烟雾探测光接收部件中，然后在一个放大电路中对光接收部件所接收的散射光进行放大，并将之发送到火焰鉴别部件，在此根据输出值进行火焰鉴别。如果经鉴别存在火焰，则鉴别部件经过累积电路向火焰信号发送部件传送一个火焰信号，然后发送部件将该火焰信号发送到火焰接收机以报告出现火焰。
在常规光电型烟雾探测器中，探测器的灵敏度由灵敏度调节装置进行调节，火焰鉴别等部件的操作利用恒压电路加以稳定。另外，在这类探测器中，振荡电路的脉冲输出提供给一个操作指示灯，以便该灯被间歇地接通以指示探测器正在正常运行。
在常规的灵敏度调节装置中，在光电型烟雾探测器的烟雾探测暗箱中安装有一面反射板，它产生的散射光等于10%/m的烟雾进入暗箱时所产生的散射光，此时，探测输出用于选择作为火焰鉴别装置的比较器的基准电阻以便比较器回答。结果是，探测输出将由于各个光电烟雾探测器电子电路的电路常数的分散而产生变化。这导致灵敏度调节过程，即基准电阻选择变为困难。此外，因为在每个光电型烟雾探测器中得到不同的探测输出值，所以为了知道探测器自从初始状态以来的灵敏度的历史变化，必须分辨探测器的初始探测输出，这是麻烦的过程。
常规探测器包括一个累积电路，这由多个D型触发器组成。于是，例如，当执行火焰复位操作而接通电源时，火焰信号有时将通过累积电路的操作从火焰信号传送部件不合需要地传送出来。
常规探测器中的恒压电路由一个晶体管，一个连接到晶体管基极的齐纳二极管，以及一个连接于晶体管集电极和基极之间的电阻组成。因此，当提供给火焰接收机之间的烟雾检测器的电源电压存在显著差别时，烟尘探测器的恒压电路中消耗的电流将依据所连接的火焰接收机而变化。例如，当电源电压高时，流经恒压电路齐纳二极管的电流将相应增大，而当电源电压低时，流经恒压电路齐纳二极管的电流相应减小。
这样，在向烟雾探测器提供高电源电压时的火焰接收机的情形下，有一点不利，即由于恒压电路的耗电量增加，使所连接的烟雾探测器的数量与用低电源电压的火焰接收机相比，受到了严重限制。另外，火焰接收机的电源电压有时不稳定而波动。这种情形下，如果火焰探测器换为具有半导体电路的烟尘探测器，则不能连接所需数量的火焰探测器。
在常规探测器中，操作指示灯的振荡电路与用于向光发射部件的烟尘探测光发射元件提供脉冲输出的脉冲振荡电路相互独立。结果是，即使用于探测烟尘的脉冲振荡电路发生故障以致使光发射部件不能发光时，即处于不能进行火焰监测的状态，如果指示灯的振荡电路正常运行，则指示灯也能闪烁，错误地指示探测器处于正常状态。
因此，本发明的一个目的是提供一个能够容易并精确调节灵敏度而不错误地输出任何火焰信号的火焰探测器。
本发明的另一个目的是提供一个能够保持恒压电路的电流消耗不变并能准确指示操作的火焰探测器。
根据本发明第一方面的光电型火焰探测器含有一个光发射部件，用于发射探测烟雾用的脉冲光;一个光接收部件，具有用于调节输出的第一可变电阻，用于接收自光发射部件发射的光因烟雾而产生的散射光;一个火焰鉴别部件，具有用于调节基准电压的第二可变是电阻，用于当光接收部件的接收输出达到基准电压时提供一个火焰鉴别输出;以及一个火焰信号发送部件，用于根据来自火焰鉴别部件的火焰鉴别输出发送火焰信号。
根据本发明的第二方面的光电型火焰探测器含有一个光射部件，用于发射探测烟雾用的脉冲光;一个光接收部件，用于接收自光发射部件发射的光因烟雾而产生的散射光;一个火焰鉴别部件，用于当来自光接收部件的光接收输出达到基准电压时提供一个火焰鉴别输出;一个累积电路，用于与来自光发射部件的脉冲光同步地鉴别是否已经自火焰鉴别部件输出了火焰鉴别输出，并用于当鉴别到火焰鉴别输出已经连续输出了预定次数时输出一个探测输出;以及一个火焰信号发送部件，骼于发送火焰信号以响应来自累积电路的探测输出。
根据本发明第三方面的光电型火焰探测器含有一个光发射部件，用于发射探测烟雾用的脉冲光;一个光接收部件，用于接收自光发射部件发射的光因烟雾而散射的光，放大光接收输出，并且具有用于调节光接收输出增益的第一可变电阻;一个A/D转换电路，用于将来自光接收部件的光接收输出转换为数字信号;以及一个信号发送部件，用于发送在A/D转换电路中已被转换的数字信号。
根据本发明第四方面的热-光电型火焰探测器含有一个光发射部件，用于发射探测烟雾用的脉冲光;一个光接收部件，具有用于调节输出的第一可变电阻，用于接收自光发射部件发射的光因烟雾而散射的光;一个烟雾火焰鉴别部件，具有用于调节基准电压的第二可变电阻，用于当来自所述光接收部件的光接收输出到基准电压时提供一个烟雾火焰鉴别输出;一个热敏元件，用于探测热;一个热火焰鉴别部件，用于当来自热敏元件的探测输出达到预定电平时提供一个热火焰鉴别输出;以及一个火焰信号发送部件，用于当从至少一个所述烟雾火焰鉴别部件和所述热火焰鉴别部件提供了一个烟雾火焰鉴别输出或一个热火焰鉴别输出时发送火焰信号。
根据本发明的第五方面的热-光电型火焰探测器含有一个光发射部件，用于发射探测烟雾用的脉冲光;一个光接收部件，用于接收自所述光发射部件发射的光因烟雾而产生的散射光;一个烟雾火焰鉴别部件，用于当来自光接收部件的光接收输出达到基准电压时提供一个烟雾火焰鉴别输出;一个热敏元件，用于探测热;一个热火焰鉴别部件，用于当来自热敏元件的探测输出达到预定电平时提供一个热火焰鉴别输出;一个火焰信号发送部件，用于当从至少一个烟雾火焰鉴别部件和热火焰鉴别部件已经输出了一个烟雾火焰鉴别输出或一个热火焰鉴别输出时发送火焰信号;以及一个恒压电路，用于将外部引入的电源电压转换为预定电压，并将它提供至光发射部件、光接收部件、烟雾火焰鉴别部件和热火焰鉴别部件;其中恒压电路包括第一晶体管，其发射极耦合到光发射部件、光接收部件、烟雾火焰鉴别部件和热火焰鉴别部件;第一齐纳二极管，其一端连接到第一晶体管的基准;以及一个恒流电路，它连接在第一晶体管的集电极和基极之间。
根据本发明的第六方面的热-光电型火焰探测器含有一个光发射部件、用于发射探测烟雾用的脉冲光;一个光接收部件，具有用于调节输出的第一可变电阻，用于接收自光发射部件发射的光因烟雾而引起的散射光;一个热探测部件，用于利用一个热敏元件探测热;一个A/D转换电路，用于将光接收部件的光接收输出和热探测部件的探测输出转换为数字信号;以及一个信号发送部件，用于传送在A/D转换电路中转换的数字信号。
图1示出了根据本发明第一实施例的光电型火焰探测器的电路图;
图2是根据本发明第二实施例的热-光电型火焰探测器的电路图;
图3是根据本发明第三实施例的累积电路的电路图;
图4所示为本发明第四实施例的电路图;
图5电路图显示了本发明的第五实施例。
现在参照附图对本发明的实施例加以说明。
第一实施例图1中，根据第一实施例的光电火焰探测器含有一个光发射部件10、一个光接收部件20、一个火焰鉴别部件30、一个累积部件40、一个火焰信号发送部件50、一个恒压电路60、一个传感器输出电路70以及一个测试电路80。
光发射部件10包括一个烟雾探测光发射元件(一个发光二极管)L1、晶体管Q13-Q15、电阻R27-R33、电容C12-C15和一个二极管D2。在该光发射部件10中，晶体管Q13、Q15、电阻R27、R28、R30-33和电容C12、C14、C15形成一个振荡电路，用于向光发射元件L1提供脉冲输出。
晶体管Q14、电阻R29、电容C13和二极管D2形成一个脉宽扩展电路2。该脉宽扩展电路12扩展了振荡电路脉冲输出的脉宽并将它提供给火焰信号发送部件50的操作指示灯L2。
光接收部件20包括一个烟雾探测光接收元件(一个光二级管)PD、晶体管Q1-Q4、电阻R1-R10、R13、R14、一个输出调节可变电阻VR1和电容C2-C5、C18。光接收元件PD并不直接接收由光发射元件L1发射的光，而接收由烟雾散射的光。
晶体管Q1、Q2、电阻R1-R6、输出调节可变电阻VR1和电容C2、C18形成第一级放大电路。该放大电路对光接收元件PD的输出进行放大，此时可变电阻VR1是作为放大电路反馈电阻的第一灵敏度调节可变电阻。
晶体管Q3、Q4、电阻R8-R10、R13、R14和电容C3-C5形成第二级放大电路。该放大电路对第一级放大电路的输出进一步放大。
火焰鉴别部件30包括一个晶体管Q7、电阻R18-R20、一个基准电压调节可变电阻VR2和一个电容C8。可变电阻VR2、第二固定电阻R18和第一固定电阻R19形成一个电阻分压电路(串联电阻电路)。
可变电阻VR2是第二个灵敏度调节可变电阻，来自光接收部件20的放大输出提供到这里。晶体管Q7的基极和发射极连接到第二固定电阻R18的两端，由电阻分压电路分得的电压使其导通和截止，它是一个火焰鉴别晶体管。
累积电路40包括一个晶体管Q16、一个电阻R36、一个限流电阻R37、一个电阻R38、一个电容C17和D型触发器IC1、IC2。来自火焰鉴别部件30晶体管Q7的输出和来自光发射部件振荡电路的输出被连接到累积电路40。
累积电路40与来自光发射部件10振荡电路的脉冲输出同步鉴别火焰鉴别部件30的晶体管Q7是否已经多次导通，如果鉴别结果肯定，则输出探测输出。触发器IC1和IC2的+、-电源端分别连接到VDD和VSS。
火焰信号发送部件50包括一个可控硅整流元件Q11、一个操作指示灯L2、一个齐纳二极管Z2、电阻R23-R26和一个电容C10。整流元件Q11由累积电路40的探测输出使其导通，并串联于操作指示灯L2。
当含有齐纳二极管Z2和电阻26的电路探测到施加到操作指示灯L2上的电压上升到预定值时，晶体管Q12导通以避免将超过预定电压值的电压施加到操作指示灯L2上。
恒压电路60包括一个晶体管Q9、一个结型场应晶体管(FET)Q10、一个电阻R22和一个齐纳二极管Z1。恒压电路60向光射部件10、光接收部件20、火焰鉴别部件30和累积电路40供电。
晶体管Q9在其集电极和基极之间具有一个恒流电路62，此时齐纳二极管Z1连接于晶体管Q9的基极与接地端之间。恒流电路62由一个结型FET Q10组成，它具有一个连接于晶体管Q9集电极的漏极以及一个连接于晶体管Q9基极的栅极，电路中还有一个电阻R22，它连接于晶体管Q10的源极和栅极之间。
传感器输出电路70包括一个晶体管Q6和电阻R15、R16。晶体管Q6的基准连接到光接收部件20输出端与火焰鉴别部件30的电阻分压电路的连接点P上，其发射极经输出电阻R15和R16接地。
测试电路80包括一个晶体管Q5作为开关元件、一个电容C6、电阻R11和R17、一个二极管D1和一个簧片开关RS，这个开关接近磁铁时闭合。开关元件Q5与簧片开关RS并联。簧片开关与开关元件Q5的并联电路又并联于光接收部件20的第二级放大电路的增益控制电阻R10。
电路中有一个二极管整流桥DB。齐纳二极管Z3、Z4和电容C11形成一个浪涌电压吸收电路。引线端1、2和3用于连接一对电源/信号线(未示出)，并且引线端2和3短路以选择性地在探测器中连接一条电源/信号线。
引线端4是测试信号(测试电压)的输入端，而引线端5和6用于输出光接收部件20的模拟光接收输出。
现在说明根据本实施例的探测器的工作过程。例如，当火焰探测完成并且复位之后，接通电源向探测器供电时，在累积电路40中用于向触发器IC1和IC2供应工作电能的电容C17经过限流电阻R37以时间常数τ＝R37×C17进行充电，并且电容C17两端间的电压施加到触发器IC1和IC2上。
在接通电源的时刻，触发器IC1和IC2是非稳定的并提供两种状态一是从触发器IC2的输出端Q2产生一个L输出，即无输出信号;另一状态是在触发器IC2的输出端Q2产生一个H输出，即有输出信号。
当触发器IC2的输出端Q2为L输出时，电容C17直接充电到预定电压。另一方面，当触发器IC2的输出端Q2为H输出时，则从输出端Q2产生一个其电流值受到限流电阻R37限定的H输出。因此，由于未经过触发器IC2向可控硅整流元件Q11的控制极提供使该元件导通所需的电流，所以该元件Q11不导通。此时，电容C17充电到某一由限流电阻R37和电阻R23、R24和R25所确定的电压。
光发射部件10的电容C12经电阻R27由某种电能充电，该电能从一个火焰接收机(未示出)或一个传送器经过引线端1和2或3提供。当充电电压达到电阻R32和R33以及晶体管Q15的基极-发射极电压VBE的分压总和(此后称光发射基准电压)时，晶体管Q15和相应的晶体管Q13导通。
当晶体管Q13导通时，电容C12经过电阻R28和烟雾探测光发射元件L1放电，然后L1发光，并且晶体管Q14导通。与此同时，该放电电流使电容C13得以充电。
晶体管Q15的导通使累积电路40的晶体管Q16得以导通并向触发器IC1和IC2提供时钟信号作为光发射同步信号。光发射部件10的晶体管Q13导通所经历的时间相应于电容C13利用晶体管Q15的基极电流进行充电所经历的时间，并且由于该充电电压，晶体管Q15截止。例如，可以选择一时间，以每三秒的间隔发射100微秒的光。
在晶体管Q13导通的同时，晶体管Q13由电容C12的放电电流使其导通。晶体管Q13的截止终止了对电容C13的充电过程，然后通过与晶体管Q14并联的电阻放电。该放电电流使晶体管14保持导通。
处于导通状态的晶体管Q14将电容C14上的电荷作为一种工作能量经过电阻R35提供给火焰信号发送部件50的操作提示灯L2。选择该晶体管Q14的导通时间以便任何人都可以用视觉识别操作指示灯L2的接通，例如1ms。
光接收部件20利用烟雾探测光接收元件PD来探测来自烟雾探测光发射元件L1的散射光，利用两级放大电路对探测信号加以放大，并且将放大的信号输出到火焰鉴别部件件30。当利用电阻R19、调节可变电阻VR2的基准电压以及电阻R18对来自光接收部件20的输出进行分压后所产生的基极电压小于火焰鉴别部件30中晶体管Q7的基极-发射极电压时，该晶体管保持截止以向累积电路40提供一个高电位(H)信号。另一方面，当基极电压超过了基极-发射极电压时，晶体管Q7导通以向累积电路40输出一个低电位(L)信号作为火焰鉴别信号。
当时钟信号(来自光发射部件10的同步信号)从晶体管Q16提供到触发器IC1的时钟端CL1并同时在其输入端D1接收到一个H信号时，累积电路40的触发器IC1经过其输出端Q1提供一个H信号并经过其反相输出端·Q1提供一个L信号以便使触发器IC2复位。结果是，触发器IC2的输出端Q2不提供输出信号，以致使电容C17经限流电阻R37再充电至预定电压。
当向时钟端CL2提供时钟信号时，触发器IC2经其输出端Q2向火焰信号传送部件50提供一个L输出以响应触发器IC1反相输出端·Q1的L输出。于是，发送部件50的可控硅整流元件Q11保持截止。
如果当时钟信号输入到时钟端CL1时作为火焰鉴别信号的L信号输入到输入端D1，则累积电路40的触发器IC1经过其输出端Q1提供L输出并经过其反相输出端·Q1提供H输出。另一方面，因为当时钟信号提供到时钟端CL2时触发器IC1的反相输出端·Q1仍处于L输出状态，所以触发器IC2在其输出端Q2维持L输出。
在该状态下，如果当时钟信号提供到触发器IC1的时钟端CL1时作为火焰鉴别信号的L信号再次输入到输入端D1，则触发器IC2经过其输出端Q2产生H输出以响应触发器IC1反相输出端·Q1的H输出。
触发器IC2的H输出使电容C17中已存贮的电荷放电作为输出信号，并且为响应该放电电流的输出信号，火焰信号发送部件50的可控硅整流元件Q11导通以便经过引线端1和2或3发送火焰信号。于是，操作指示灯L2从脉冲输出引起的间歇发光状态改变到火焰信号引起的持续发光状态。
在火焰信号发送期间，如果由比如接收机提供的电源电压波动增加并且流经由电阻R25和操作指示灯L2组成的串联电路的电流增加以致该串联电路的电压降超过齐纳二极管Z2的齐纳电压，则齐纳二极管导通并且晶体管Q12导通。因而，可以避免流经操作指示灯L2电流因电源电压波动而进行不必要的增加。
当时钟信号发送到累积电路40触发器IC1的时钟端CL1时，如果输入端D1的电位已经由L信号改变到H信号，即火焰鉴别部件30未提供鉴别输出，则触发器IC1的输出端Q1由L输出状态改变到H输出状态，同时反相输出端·Q1由H输出状态改变到L输出状态。于是，触发器IC2被复位，并且输出端Q2保持L输出状态。结果是，即使瞬时现象使火焰鉴别部件30仅一次输出鉴别信号，累积电路40也不提供任何输出并且发送部件50也不提供任何火焰信号。
当为了复位正在运行的火焰探测器而使来自接收机等的电源暂时关掉时，可控硅整流元件Q11复原并且触发器IC1和IC2置为初始状态。
在测试火焰探测器以判断是否可运行时，将一个测试信号从一个未示出的接收机或类似的装置中输入到引线端4以使测试电路80中的晶体管Q5导通，或者用一块未示出的磁铁接近探测器以使簧片开关RS接通。结果是，测试电路80的电阻R11并联于光接收部件20第二级放大电路的电阻R10，以使第二放大电路的增益增加。再者，在无烟尘情形下来自光接收元件PD的因光发射元件L1的光发射的放大输出将成为所要求的输出，以操作火焰鉴别部件30的晶体管Q7。
如果在光发射部件10的光发射元件L1、光接收部件20的光接收元件PD以及放大电路中不存在异常，则火焰鉴别部件30产生火焰鉴别输出。并且当多个火焰鉴别信号连续产生时，累积电路40和火焰信号发送电路50被启动以发送火焰信号并且将操作示灯L2改变到持续发光状态。相反，如果在以上部件和电路中存在异常，则发送电路50不发送任何火焰信号并且操作指示灯L2不持续发光。
为调节光电型烟雾探测器的灵敏度，首先在引线端5和6之间连接一个如伏特计的测试仪，接着调节光接收部件的可变电阻VR1的输出被加以调节以致光接收部件20在暗箱中无烟状态下的放大输出成为预定值。此时光接收部件20的放大输出等于通过接收自光发射元件L1发射的并在暗箱的内壁加以散射的光而提供的输出。
其次，调节火焰鉴别部件30可变电阻VR2的基准电压被加以调节以致当烟雾密度为预定值例如10%/m时或者在暗箱中配置有能产生与其等效的光反射的反射极时，晶体管Q1导通。此时，烟雾密度或配置在暗箱中的反射板不必判定为火焰的烟雾密度或与其等效的反射板。换言之，每个探测器可以利用调节可变电阻VR1将来自放大电路的放大输出调整到某预定值。于是，探测器因为诸如光发射元件L1、光接收元件PD和放大电路的电路组件的不同而在放大输出中存在差异是正常的。
放大输出与在光发射元件L1和光接收元件PD之间的烟雾密度成比例。因此，当使用理想的烟雾密度或产生与其等效反射光的反射板时，则需在火焰鉴别部件30中产生相应于理想烟雾密度的电压降。
于是，为了利用调节可变电阻VR2的基准电压调节鉴别电平，则暗箱中的烟雾密度或与其等效的来自反射板的反射量对于理想烟雾密度或与理想烟雾密度相应的反射量来说可以是足够的，并且调节可变电阻VR2的基准电压被调节以致在由可变电阻VR2、电阻R18和R19组成的串联电路中产生的电压降成不与理想烟雾密度相应的电压降。结果是，当预定密度的烟雾作为火焰被鉴别并流入暗箱时，由于此时的放大输出，则在火焰鉴别部件30的电阻R18中产生使晶体管Q7导通所需的电压降。
当温度上升时，光发射部件10的光发射元件L1的输出即光发射量下降，而当温度上升时，传感器输出电路70中晶体管Q6的基极-发射极电压VBE下降。因此，该晶体管Q6的作用是补偿光发射元件L1的输出下降。另外，晶体管Q6功能为利用其基极-发射极电压VBE扩大传感器输出然后将其输出到输出引线端5和6。结果是，因为传感器输出的任何轻微改变都被扩大并在输出引线端5和6之间输出，则可以容易地利用调节可变电阻VR1的输出或利用调节可变电阻VR2的基准电压对灵敏度进行调节或检验灵敏度的变化。
恒压电路60利用由FET Q10和电阻R22组成的恒流电路62的恒流效果使流经齐纳二极管Z1的电流保持恒定，从而使恒压电路60的电流消耗保持恒定。因此，来自接收机以及其他地方的电源电压的波动并不影响恒压电路60的电流消耗。
在累积电路40中提供了一个由限流电阻R37和电容C17组成的串联电路，用于阻止在接通电源时触发器IC1、IC2的误操作启动火焰信号发送部件。电容C17的作用是向触发器IC1、IC2供电并利用限流电阻R37限制提供到触发器IC1、IC2的电流，直到电压达到预定值。
因而，即使在接通电源之后触发器IC1和IC2的状态不能立即稳定并且触发器IC2在其输出端Q2产生H输出，触发器IC2作用也不在于提供所需电流以触发可控硅整流元件Q11。
当从光发射部件10提供时钟脉冲(同步信号)并将触发器IC2输出端Q2置为L输出状态时，电容C17充电，因而避免了接通电源时的任何误操作。
从根据本发明第一实施例的探测器的前述组成中，可以得到下述显著优点(1)提供了具有输出调节可变电阻VR1的第一级放大电路，用于放大光接收元件PD的输出，并且提供了具有基准电压调节可变电阻VR2的火焰鉴别部件30，来自光接收部件20的放大输出提供到这里。结果是，可以利用输出调节可变电阻VR1将放大输出调节到预定值，并且利用基准电压调节可变电阻VR2将火焰鉴别部件30的开关电平调节到预定值。
因此，光电烟雾探测器的灵敏度能够容易地调节，因为对于光电烟雾探测器而言，来自放大电路的放大输出可以为相同的值，同时对于光电烟雾探测器而言，火鉴别部件的开关电平也可以为相同的值。
进而，因为对于光电烟雾探测器而言，放大电路的放大输出可以为相同的值，则能够容易将无烟状态探测输出的波动程度从初始探测输出识别出来。
(2)累积电路40鉴别火焰鉴别部件30的晶体管7是否已经与来自光发射部件10的脉冲输出同步地连续导通多次，并且当鉴别结果肯定时将探测输出传送到火焰信号发送部件50。结果是，火焰信号发送部件50将不因接通电源而错误操作。
(3)恒压电路60包括一个晶体管Q9，在其集电极和基极之间存在恒流电路62，并包括一个齐纳二级管Z1，它连接在晶体管Q9的基极与地之间。因此，由于串联于二极管Z1的恒流电路62则流经齐纳二级管Z1的电流始终恒定，即使由火焰接收机在晶体管Q9集电极与齐纳二级管阴极之间提供的电源电压产生变化。结果是，不管电源电压的值为多大，恒压电路60的电流消耗保持恒定。
(4)光发射部件10包括脉宽扩展电路12，用于扩展来自振荡电路的脉冲输出的脉宽。因为脉宽扩展电路12的脉宽输出连接到火焰信号发送部件50的操作指示灯L2，用于控制光发射元件L1的光发射的振荡电路的脉冲输出由脉宽扩展电路12加以扩展，并且操作指示灯L2由扩展的脉冲接通。结果是，能够通过振荡电路的振荡停止时操作指示灯的熄灭来发现探测器异常情况。
第二实施例图2为根据本发明第二实施例的热-光电型火焰探测器的电路图。将一个热探测部件90新加入到图1所示第一实施例的探测器中，则组成该实施例。热探测部件90连接到光发射部件10、累积电路40和火焰信号发送部件50，用于通过探测热的产生以鉴别火焰并将火焰鉴别信号发送到累积电路40。
热探测部件90包括一个热敏元件TH、各自含有远离放大器的比较器ICT1和ICT2、晶体管QT1和QT2、一个电容CT和电阻RT1-RT11。由于热敏元件TH，利用了一个负特性热敏电阻或类似元件以产生相应于探测到的热的物理量的输出，接下来说明根据本实施例的火焰探测器的操作。接电时，热探测部件90接收脉冲信号，这些脉冲信号已经在光发射部件10的脉宽扩展电路12中加以扩展。然后热探测部件90间歇地探测热敏元件TH因温度变化而产生的阻值变化，这由比较器ICT1和ICT2监控。比较器ICT1用来鉴别火焰，当其负侧端的输入电压由于热敏元件TH的热所致的阻值下落而变为低于正侧端的火焰鉴别基准电压即电阻RT3和RT4的分压时，比较器提供H输出。响应于该H输出，晶体管QT1导通并且L输出的火焰鉴别信号提供到累积电路40的触发器IC1。
尽管累积电路40的触发器IC1的输入端D1接收来自火焰鉴别部件30的输出和来自热探测部件90晶体管QT1的输出，但是累积电路40的操作方式总体上与第一实施例相同。换言之，当火焰鉴别部件30利用烟雾鉴别到火焰，或者热探测部件90利用热鉴别到火焰并连续两次向触发器IC1的输入端D1提供L输出的火焰鉴别信号时，从累积电路40向火焰信号发送部件50提供H输出。于是，火焰信号从火焰信号发送部件50传送到火焰接收机等(未示出)并且操作指示灯L2从间歇发光状态改变到持续发光状态。
另外，在由脉宽扩展电路12向热探测部件90供电时，假如热敏元件TH发生急变(being snapped)，则电阻RT2和RT11接合处的电位超过用于由分离电阻RT5和RT6提供鉴别急变的基准电压。结果是，从比较器ICT2提供H输出以导通晶体管QT2。因此，火焰信号发送部件50的操作指示灯L2的两端被短路。接着，操作指示灯L2停止了由光发射部件10的脉宽扩展电路12提供的脉冲信号造成的间歇发光以指明发生异常。当光发射部件10振荡电路的振荡停止而使烟雾探测和热探测都不执行时，操作指示灯也停止发光，由此则可发现探测器中出现的任何异常。
其他功能与第一实施例相同。
在第二实施例中，来自发射部件10的振荡电路的输出在脉宽扩展电路12中被扩展为具有大约1ms脉宽的脉冲信号之后提供给热探测部件90作为操作电源。另一情形，如果不必间歇点亮操作指示灯L2时，也可以将来自光发射部件10振荡电路的具有大约100μs脉宽的脉冲信号直接提供给热探测部件90。
如上所述，根据本发明第二实施例，因为来自光发射部件10振荡电路的脉冲信号被旁路并被提供给热探测部件90作为电源。所以热量是间歇探测的。于是，减少了热探测部件90的功耗，并且不单独提供探测热所需的振荡电路。
第三实施例用于前述实施例1和2的累积电路40是一个两级型累积电路，由串联的两个D型触发器IC1和IC2，当从火焰鉴别部件30或者火焰鉴别部件30和热鉴别部件90连续两次提供了火焰鉴别输出时，IC1和IC2向火焰信号发送部件50提供输出信号。然而，另一方面，也可以利用三个D型触发器IC1、IC2和IC3组成的三级型累积电路40a如图3所示。这种情形下，当火焰鉴别部件30连续三次产生火焰鉴别输出时，来自累积电路40a的输出被提供到火焰信号发送部件50。
第四实施例在第一和第二实施例中，火焰鉴别部件30利用晶体管Q7执行火焰鉴别。然而，另一方面，也可利用火焰鉴别部件30a通过比较器CM执行火焰鉴别操作如图4所示。比较器CM的一个输入端接收来自光接收部件20的输出，另一输入端连接到基准电压产生电路的参考电压输出点。基准电压产生电路由固定电阻R18a和R19a以及可变电阻VR2a组成。比较器CM的一个输出端经过一个反向电路INV连接到累积电路40中的触发器IC1的输入端D1上。当来自光接收部件20的输出低于由固定电阻R18a和R19a以及可变电阻VR2a所确定的基准电压时，比较器CM产生一个低输出。结果是，经过反向电路INV向累积电路40施加一个高输入。另一方面，当来自光接收部件20的输出等于或大于基准电压时，比较器CM产生一个高输出，因而经过反向电路INV向累积电路40施加一个低输出。
第五实施例在前述实施例所说明的火焰探测器中，火焰鉴别是根据光接收部件20探测的烟雾密度或热探测部件90探测的温度而实现的，并且在识别到任何火焰后发送火焰信号。本发明可以应用于模拟型火焰探测器，它直接发送与火焰现象的物理量如探测的烟雾密度和温度相应的信号。
图5示出一个根据本发明的模拟型光电火焰探测器，该探测器使用一个信号处理电路30b取代了图1所示第一实施例的探测器中的火焰鉴别部件30，并且使用一个信号发送/接收部件50b取代了图1的火焰信号传送部件50。信号处理部件30b包括一个连接到光接收部件20的采样保持电路SH、一个连接到采样保持电路SH的A/D转换器AD以及一个连接到采样保持电路SH和A/D转换器AD的微型计算机MPU。信号发送/接收部件50b包括一个并行/串行转换器、一个发送电路、一个接收电路和一个串行/并行转换器。并行/串行转换器例如可以由一个移位寄存器组成;发送电路具有一个开关元件比如一个晶体管，它由来自并行/串行转换器的串行代码信号输出进行接通和断开。接收电路具有一个电阻用于接收信号。串行/并行转换器用于将来自接收电路的输出转换为并行代码。
微型计算机MPU向采样保持电路SH输出一个保持命令以响应对来自光发射部件10的同步信号的接收。来自光接收部件20的放大输出由采样保持电路SH保持。然后，微型计算机MPU向A/D转换器AD输出一个转换命令以读取经采样保持电路SH保持并经A/D转换器AD转换而得到的数字信号。当经过信号发送/接收部件50b从火焰接收机(未示出)接收到Poling信号时，微型计算机MPU经过信号发送/接收部件50b将指明模拟量的数字信号传送到火焰接收机。
也可能建立一个相应于图2第二实施例的模拟型热-光电火焰探测器。
权利要求
1.一个光电型火焰探测器，包括一个光发射部件，用于发射探测烟雾用的脉冲光；一个光接收部件，具有一个第一可变电阻，用于接收由烟雾引起的由所述光发射部件发射的光的散射光；一个火焰鉴别部件，具有一个用于调节参考电压的第二可变电阻，用于当来自所述光接收部件的光接收输出达到参考电压时产生一个火焰鉴别输出；以及一个火焰信号发送部件，用于传送一个基于来自所述火焰鉴别部件火焰鉴别输出的火焰信号。
2.根据权利要求1的一个探测器，其中所述光发射部件包括一个用于探测烟雾的光发射元件，以及一个振荡电路，该电路用于向所述光发射元件提供一个脉冲输出以使其发光。
3.根据权利要求1的一个探测器，其中所述光接收部件包括一个光接收元件，用于接收由烟雾引起的来自所述光发射部件的光的散射光，以及一个放大部件，用于放大来自所述接收元件的光接收输出出。
4.根据权利要求3的一个探测器，其中所述放大部件包括一个第一放大电路，用于放大来自所述光接收元件的光接收输出，并用于利用所述第一可变电阻调节光接收输出;以及一个第二放大电路，具有一个第一增益控制电阻，用于进一步放大来自所述第一放大电路的输出。
5.根据权利要求4的一个探测器，其中所述探测器进一步包括一个测试电路，用于根据一个外部信号强制增加所述第二放大电路的增益。
6.根据权利要求5的一个探测器，其中所述测试电路包括一个由一个第一开关元件和一个第二增益控制电阻组成的串联电路，该串联电路并联于所述第一增益控制电阻，并且所述第一开关元件由一个外部信号接通。
7.根据权利要求6的一个探测器，其中所述第一开关元件包括一个簧片开关，该簧片开关由外部引入的磁场闭合。
8.根据权利要求6的一个探测器，其中所述第一开关元件包括一个晶体管，它由外部输入电信号接通。
9.根据权利要求1的一个探测器，其中所述探测器还包括一个恒压电路，用于将外部提供的电源电压转换为预定电压并将转换后的电压提供到所述光发射部件、所述光接收部件和所述火焰鉴别部件。
10.根据权利要求9的一个探测器，其中所述恒压电路包括一个第一晶体管，它的发射极连接到所述光发射部件、所述光接收部件和所述火焰鉴别部件;一个第一齐纳二极管，它的一端连接到所述第一晶体管的基极;以及一个恒流电路，耦合于所述第一晶体管的集电极和基极之间;其中，外部电源电压施加到所述第一晶体管的集电极和所述第一齐纳二极管的另一端之间。
11.根据权利要求10的一个探测器，其中所述恒流电路包括一个结型场效应管FET，它的漏极和栅极分别耦合到所述第一晶体管的集电极和基极;以及一个第一固定电阻，连接于所述FET的电极和栅极之间。
12.根据权利要求10的一个探测器，其中所述火焰鉴别部件包括一个串联电阻电路，它由第二和第三固定电阻以及一个第二可变电阻组成，这个串联电路耦合于所述光接收部件的输出端与所述恒压电路的所述第一齐纳二极管的另一端之间;以及一个第二开关元件，它的基极和发射极连接到所述第三固定电阻的两端。
13.根据权利要求10的一个探测器，其中所述火焰鉴别部件包括一个串联电阻电路，它由第二和第三固定电阻以及一个第二可变电阻组成，该可变电阻耦合于所述恒压电路的所述第一晶体管的发射极与所述第一齐纳二极管的另一端之间;以及一个第一比较器，它的输入端连接到所述光发射部件的输出端，并且另一端连接到所述串联电阻电路的所述第二固定电阻与所述第三固定电阻的连接点处。
14.根据权利要求10的一个探测器，其中所述探测器进一步包括一个传感器输出电路，它含有一个第二晶体管，其基极连接到所述光发射部件的输出端;一个第四固定电阻，连接到所述第二晶体管的发射极;以及一对输出端，连接到所述第四固定电阻的两端。
15.根据权利要求10的一个探测器，其中所述探测器进一步包括一个累积电路，用于与来自所述光发射部件的脉冲光同步，确定所述火焰鉴别部件是否已经输出了火焰鉴别输出，并且当火焰鉴别输出已经连续输出预定次数时将探测输出输出到所述火焰信号发送部件;其中所述火焰信号发送部件在收到一个来自所述累积电路的探测输出时发送火焰信号。
16.根据权利要求15的一个探测器，其中所述探测器进一步包括一个恒压电路，用于将外部提供的电源电压转换为一个预定电压并将之提供给所述光发射部件、所述光接收部件和所述累积电路。
17.根据权利要求15的一个探测器，其中所述火焰信号发送部件另外包括一个第三开关元件，在响应来自所述累积电路的探测输出时接通;以及一个操作指示灯，串联于所述第三开关元件。
18.根据权利要求17的一个探测器，其中所述火焰信号发送部件另外包括一个串联电路，它由一个第二齐纳二极管和一个第五固定电阻组成，该电路并联于所述操作指示灯;以及一个第三晶体管，并联于所述操作指示灯，且其基极连接于所述第二齐纳二极管和所述第五固定电阻的连接点处。
19.根据权利要求17的一个探测器，其中所述火发射部件包括一个光发射元件，用于探测烟雾;一个振荡电路，用于通过提供脉冲输出使所述光发射元件发光;以及一个脉宽扩展电路，用于扩展来自所述振荡电路的脉冲输出的脉宽并将其输出到所述火焰信号发送部件的所述操作指示灯。
20.一个光电型火焰探测器包括一个光发射部件，用于产生探测烟雾用的脉冲光;一个光接收部件，用于接收由烟雾引起的来自所述光发射部件的光的散射光;一个火焰鉴别部件，用于当来自所述光接收部件的光接收输出达到一个预定电压时产生一个火焰鉴别输出;一个累积电路，用于与来自所述光发射部件的脉冲光同步，判断所述火焰鉴别部件是否已经输出了火焰鉴别输出，并且当判断到已经输出了预定次数的火焰鉴别输出时输出一个探测输出;以及一个火焰信号发送部件，用于发送一个火焰信号以响应来自所述累积电路并到其上的探测信号。
21.根据权利要求20的一个探测器，其中所述火焰信号发送部件包括一个开关元件，它响应来自所述火焰鉴别部件的火焰鉴别输出时接通;以及一个操作指示灯，串联于所述开关元件。
22.根据权利要求21的一个探测器，其中所述光发射部件包括一个光发射元件，用于探测烟雾;一个振荡电路，用于通过向所述光发射元件提供脉冲输出而使其发光，并将脉冲输出提供到所述累积电路;以及一个脉宽扩展电路，用于扩展来自所述振荡电路的脉冲输出的脉冲宽度，并将之输出到所述火焰信号发送部件的所述操作指示灯。
23.根据权利要求20的一个探测器，其中所述探测器另外包括一个恒压电路，用于将外部提供的电源电压转换为一恒定电压，并将之提供给所述光发射部件、所述光接收部件和所述累积电路。
24.一个光电型火焰探测器，包括一个光发射部件，用于产生探测烟雾用的脉冲光;一个光接收部件，具有一个第一可变电阻，用于接收由烟雾而引起的来自所述光发射部件的光的散射光，并用于放大光接收输出及调节增益;一个A/D转换电路，用于将来自所述光接收部件的光接收输出转换为数字信号;以及一个信号发送部件，用于发送经所述A/D转换电路转换而成的数字信号。
25.根据权利要求24的一个探测器，其中所述光发射部件包括一个光发射元件，用于探测烟雾;一个振荡电路，用于通过向所述光发射元件提供一个脉冲输出而使之发光。
26.根据权利要求24的一个探测器，其中所述光接收部件包括一个光接收元件，用于接收因烟雾而引起的由所述光发射部件发射的光的散射光;一个第一放大电路，用于放大来自所述光接收元件的光接收输出并通过所述第一可变电阻调节光接收输出;一个第二放大电路，具有一个第一增益控制电阻，用于放大来自所述放大电路的输出。
27.根据权利要求24的一个探测器，其中所述信号发送部件包括一个操作指示灯;所述光发射部件包括一个用于探测烟雾的光发射元件;一个振荡电路，用于通过向所述光发射元件提供一个脉冲输出而使之发光;一个脉宽扩展电路，用于扩展来自所述振荡电路的脉冲输出的脉冲宽度并将之输出到所述操作指示灯。
28.一个热-光电型火焰探测器，包括一个光发射部件，用于发射探测烟雾用的脉冲光;一个光接收部件，具有一个用于调节输出的第一可变电阻，用于接收由烟雾而引起的来自所述光发射部件的光的散射光;一个烟雾火焰鉴别部件，具有一个用于调节参考电压的第二可变电阻，用于当来自所述光接收部件的光接收输出达到参考电压时产生一个烟雾火焰的鉴别输出;一个热敏元件，用于探测热;一个热火焰鉴别部件，用于当来自所述热敏元件的探测输出达到一个预定水平时输出一个热火焰鉴别输出;以及一个火焰信号发送部件，用于当从至少一个所述烟雾火焰鉴别部件和所述热火焰鉴别部件产生一个烟雾火焰鉴别输出或一个热火焰鉴别输出时，输出一个火焰信号。
29.根据权利要求28的一个探测器，其中所述光发射部件另外包括一个光发射元件，用于探测烟雾;一个振荡电路，用于通过向所述光发射元件提供脉冲输出而使之发光，并将脉冲输出作为一个监控电源输出到所述热火焰鉴别部件。
30.根据权利要求29的一个探测器，其中所述信号发送部件包括一个操作指示灯;以及所述光发射部件包括一个脉宽扩展电路，用于扩展来自所述振荡电路的脉冲输出的脉冲宽度，并将之提供到所述操作指示灯。
31.根据权利要求30的一个探测器，其中所述热火焰鉴别部件包括一个火焰鉴别电路，用于鉴别来自所述热敏元件的探测输出是否已经达到一个预定水平;一个鉴别输出电路，用于根据来自所述火焰鉴别电路的输出，将热火焰鉴别输出提供到所述火焰信号发送部件;一个线路急变(wire-snap)探测电路，用于探测所述热敏元件中的任何线路急变;以及一个急变指示电路，用于当所述线路急变探测电路探测到所述热敏元件的任何线路急变时在所述火焰信号发送部件的操作指示灯上指明急变的存在。
32.根据权利要求31的一个探测器，其中所述热火焰鉴别电路另外包括一个第一比较器，用于将来自所述热敏元件的探测输出与一个第一参考电压做比较。
33.根据权利要求31的一个探测器，其中所述线路急变探测电路另外包括一个第二比较器，用于将来自所述热敏元件的输出与一个第二参考电压做比较。
34.根据权利要求31的一个探测器，其中所述线路急变指示电路包括一个第一晶体管，当所述线路急变探测电路探测到所述热敏元件中的任何线路急变时，第一晶体管将所述操作指示灯两端短路。
35.根据权利要求28的一个探测器，其中所述热敏元件是一个热敏电阻。
36.一个热-光电型火焰探测器，包括一个光发射部件，用于发射探测烟雾用的脉冲光;一个光接收部件用于接收由烟雾引起的自所述光发射部件发射的光的散射光;一个烟雾火焰鉴别部件，用于当来自光接收部件的光接收输出达到一个基准电压时提供一个烟雾火焰鉴别部件输出;一个热敏元件，用于探测热;一个热火焰鉴别部件，用于当来自所述热敏元件的探测输出达到一个预定水平时提供一个热火焰鉴别输出;一个火焰信号发送部件，用于当从至少一个所述烟雾火焰鉴别部件和所述热火焰鉴别部件输出一个烟雾火焰鉴别输出或一个热火焰鉴别输出时发送一个火焰信号;以及一个恒压电路，用于将外部提供的电源电压转换为一个预定电压，并将之提供给所述光发射部件、所述光接收部件、所述烟雾火焰鉴别部件和所述热火焰鉴别部件;所述恒压电路包括一个第一晶体管，其发射极连接到所述光发射部件、所述光接收部件、所述烟雾火焰鉴别部件和所述热火焰鉴别部件;一个第一齐纳二极管，其一端连接到所述第一晶体管的基极;以及一个恒流电流，连接于所述第一晶体管的集电极和基极之间。
37.根据权利要求36的一个探测器，其中所述恒流电路另外包括一个结型场效应管FET，其漏极和栅极分别接到所述第一晶体管的集电极和基极;以及一个第一固定电阻连接于所述结型FET源极和栅极之间。
38.根据权利要求36的一个探测器，其中所述探测器进一步包括一个累积电路，用于与来自所述光发射部件的脉冲光同步，判断从至少一个所述烟雾火焰鉴别部件和热火焰鉴别部件是否已经提供了一个烟雾火焰鉴别输出或一个热火焰鉴别输出，并且当鉴别到烟雾火焰鉴别输出或热火焰鉴别输出已经被连续提供了预定的次数后，将探测输出提供到所述火焰信号发送部件;以及所述火焰信号发送部件在接收来自所述累积电路的探测输出时发送火焰信号。
39.根据权利要求38的一个探测器，其中所述火焰信号发送部件另外包括一个开关元件，在响应来自所述累积电路的探测输出时接通;以及一个操作指示灯，串联于所述开关元件。
40.根据权利要求39的一个探测器，其中所述光发射部件另外包括一个光发射元件，用于探测烟雾;一个振荡电路，用于通过向所述光发射元件提供脉冲输出而使之发光;以及一个脉宽扩展电路，用于扩展来自所述振荡电路的脉冲输出的脉冲宽度并将其输出到所述火焰信号发送部件的操作指示灯。
41.一个热-光电型火焰探测器，包括一个光发射部件，用于发射探测烟雾用的脉冲光;一个光接收部件，具有一个用于调节输出的第一可变电阻，用于接收自所述光发射部件发射的光的散射光;一个热探测部件，用于通过热敏元件探测热;一个A/D转换电路，用于将来自所述光接收部件的光接收输出和来自所述热探测部件的探测输出转换为数字信号;以及一个信号发送部件，用于发送来自所述A/D转换电路的被转换而成的数字信号。
42.根据权利要求41的一个探测器，其中所述信号发送部件包括一个操作指示灯;以及所述光发射部件包括一个光发射元件，用于探测烟雾;一个振荡电路，用于通过向所述光发射元件提供脉冲输出而使之发光;以及一个脉宽扩展电路，用于扩展来自所述振荡电路的脉冲输出的脉冲宽度，并将之提供到所述操作指示灯。
全文摘要
一个能够容易和精确调节灵敏度并不错误输出任何火焰信号的火焰探测器，提供了一个具有输出调节可变电阻VR
文档编号G08B17/107GK1079323SQ93106230
公开日1993年12月8日 申请日期1993年5月25日 优先权日1992年5月25日
发明者望月干夫, 広冈英司, 安川诚 申请人:能美防灾株式会社