烟传感器与电子装备的制作方法

专利名称：烟传感器与电子装备的制作方法
技术领域：
本发明涉及烟传感器，具体地，涉及一种烟传感器，其通过发射光然后 接收由烟反射的光或者穿过了烟的光，来检测烟的浓度。
另外，本发明涉及具有烟传感器的电子装备，具体地，涉及一种具有烟 传感器的电子装备，其通过发射光然后接收由烟反射的光或者穿过了烟的光， 来才企测烟的浓度。
本发明还涉及一种烟传感器，其优选地安装在空气清洁器、报火器、洒 水器等等之上。
背景技术：
常规地，在通过接收从光源发射的然后由烟反射的光来检测烟的浓度的 烟传感器中，由于反射光的量非常小，所以接收反射光的受光元件的输出非 常小。因此，受光元件的输出由放大器电路放大，并且当放大器电路的输出 达到预定范围时，确定检测到了烟。
但是，即使所检测的烟的浓度在相同范围内，由于温度变化或者LED退 化等等而引起的LED发射光量的变化也会引起输出变化。为此原因，存在以 下问题会在被设置的烟浓度检测范围之外检测到烟。为了克服这个问题， 人们已经提出了各种校正方法。
例如，人们提出了将热敏电阻添加到发光元件驱动电路，以进行温度校 正，从而校正以下情况由于其温度特性，而减少了发光元件所发射的光量， 并且由此减少了烟反射的光量。在这一方面，人们还提出了当输出由于IC的 温度特性而变化时，将热敏电阻添加到决定放大因数的电阻部分，并且由热 敏电阻改变放大因数，从而当温度变化时进行温度校正。
另外，除包括检测烟的受光元件的检测器之外，人们还提出了另外配备 包括监控由其退化等等造成的LED发射的光量的减少的受光元件的检测器； 并且将监控发射光量的受光元件的输出信号的变化反馈回到受光元件驱动电 路，以4交正发射光量。另外，人们还提出了为了进行温度校正，除检测烟的受光元件之外，还 配备检测无烟的受光元件，并且放大两个受光元件的输出之间的差，以检测 两个受光元件的输出之间的差，并且由此校正由温度变化引起的输出变化。
以上常规技术具有以下问题无法校正没有找到原因的误差，尽管可以 校正找到了的原因(例如温度变化、或者由其退化引起的LED的光量的变化) 的误差。
例如，添加热敏电阻以进行温度校正的技术能够校正温度变化，但是不 能够校正由于其退化引起的LED发射的光量的变化。该技术要求选择适合于 温度校正的热敏电阻，并且可能没有获得足够的校正。
另外，在校正LED发射光量的减少的技术中，在包含检测烟的受光元件 的检测器之外、还使用包含监控由于其退化引起的LED发射光量的减少的受 光元件的检测器、并且将监控LED发射光量的受光元件的输出信号的变化反 馈回受光元件驱动电路以校正发射光量的技术当然无法校正温度变化，并且 更糟糕的是，该技术需要很复杂的配置，并且增加了部件的数目(包括两个 检测器等等)。
关于以下方法——除^r测烟的受光元件之外还配备^r测无烟的受光元件 以进行温度校正，放大两个受光元件的输出之间的差以检测两个受光元件的 输出之间的差分电流，并且由此校正由温度变化引起的输出变化——该方法 是设想在消光系统中的，其中发光元件与受光元件净皮安排相互面对。
在消光类型中，检测无烟的受光元件还直接接收光，从而在当没有烟时 的正常时间上LED光量相同、并且放大因数相同的条件下，两个受光元件具 有类似的输出。而当烟流入烟传感器时，两个受光元件的差分电流增加，并 且因此放大器的输出增加，并且因此可以检测烟。但是，消光类型具有以下 问题检测烟的受光元件当没有烟时直接从发光元件接收光，并且检测无烟 的受光元件总是直接从发光元件接收光，因此受光元件容易退化。
在另一方面，在反射类型中，当没有烟时，没有烟反射的光，因此检测 烟的受光元件接收小量的光，并且其输出不大，而^r测无烟的受光元件直接 接收光，因此其接收的光量较大，并且其输出较大。由此，当对于每个受光 元件应用相同的LED发射的光量、以及相同的放大因数时，才会测无烟的受光 元件的输出变得太大以致饱和，因此无法获得真实的差。
当没有烟时获得的输出差较大。但是，随着烟的浓度增加，输出差变得越来越小，并且当浓度达到某个值时，输出差变为零。然后如果烟的浓度进 一步增加，则输出差再次增加。由此，依赖于调整，当没有烟时获得的输出 差可能与当有许多烟时获得的输出差相同，并且因此无法进行正确的检测。
另外，当根据检测无烟的受光元件调整LED发射的光量、放大因数等等 时，会减少原来的烟检测精确性，并且因此无法精确地4企测烟的浓度。

发明内容
因此，本发明目的在于提供一种能够校正未找到原因的误差的烟检测器。 本发明目的还在于提供一种电子装备，其具有能够校正未找到原因的误差的 烟才企测器。
根据本发明 一方面的烟检测器包括
发射光的发光器件；
第一腔室；
烟通道，用来提供第一腔室的内部与第一腔室的外部之间的互通； 第二腔室，具有预定值的烟浓度；
第一受光元件，其接收在从发光器件直接向第一腔室发射之后、在第一 腔室中穿行过了的光，或者在从发光器件发射并且仅通过具有零烟浓度的空 间进入第一腔室之后、在第一腔室中穿行过了的光；
第二受光元件，其接收在从发光器件直接向第二腔室发射之后、在第二 腔室中穿行过了的光，或者在从发光器件发射并且仅通过具有零烟浓度的空 间进入第二腔室之后、在第二腔室中穿行过了的光；
第一开关，其接收并且选择性地输出来自第一受光元件的信号与来自第 二受光元件的信号；
放大器部分，其放大来自第一开关的信号；以及
浓度检测部分，其根据第一放大信号与第二放大信号，检测第一腔室中 烟的浓度，第一放大信号为由放大器部分放大的、来自第一受光元件的信号， 第二放大信号为由放大器部分放大的、来自第二受光元件的信号。
在本说明书中，将"腔室"定义为由不向外界开放的内周围绕的区域、 或者由在一处、两处、或者更多处向外界开放的内周围绕的区域。由于这一 原因，在本说明书中，例如由盘或锅的内周围绕的区域也构成了腔室。该例 子为具有一个开口的例子。在该例子中，由盘的内周围绕的区域指当放在水平面上的盘被充满水时由水占据的区域。
根据本发明，检测烟的第一受光元件的输出以及不受烟影响的第二受光 元件的输出是由从同 一发光器件发射的光造成的，因此由其温度特性造成的 发光器件(例如，诸如发光二极管等发光元件)发射的光的量的变化将会导 致第一受光元件与第二受光元件的输出的类似变化。由此，当发光器件发射 的光的量由于其温度特性、退化等等而减少时，第一受光元件与第二受光元 件的输出以类似的比例变化，从而由放大器部分放大的、来自第一受光元件 的输出与由放大器部分放大的、来自第二受光元件的输出之间的差没什么变 化。由此，容易地校正由发光器件的温度特性与退化引起的输出变化。
另外，根据本发明，来自第一受光元件的输出与来自第二受光元件的输 出被相同的放大器部分放大，从而放大器部分的温度特性会类似地影响来自 第一受光元件的输出与来自第二受光元件的输出。由此，由放大器部分放大 的、来自第一受光元件的输出与由放大器部分放大的、来自第二受光元件的 输出之间的差的变化不大，并且因此可以容易地校正由放大器部分的温度特 性造成的输出变化。简单地说，由于检测烟的第一受光元件的输出以及不受 烟影响的第二受光元件的输出被输入到同 一放大器部分，所以防止了输出电 压由于放大器电路而变化。
在一种实施例中，第一放大信号与第二放大信号中的每一个都是电压信 号。第一受光元件的受光表面置于第一腔室中，并且第二受光元件的受光表
面置于第二腔室中，并且从发光器件的发光表面到第一受光元件的受光表'面: 的距离与从发光器件的发光表面到第二受光元件的受光表面的距离相同。所 述第二腔室中烟的浓度的预定值为零，并且在第 一 腔室中烟的浓度为零的状 态下，第一放大信号的幅度与第二放大信号的幅度相同。
根据该实施例，第一受光元件与第二受光元件被安排在相对于发光器件 对称的位置上，从而可以使在没有烟的情况下的第一受光元件的输出电压与 第二受光元件的输出电压相同。短语"第一放大信号的幅度与第二放大信号 的幅度相同"或者类似的短语意在被解释为不仅覆盖在第一受光元件与第二 受光元件的输出电压之间存在零差(即没有差)的情况，而且覆盖了存在差 的误差容限的情况。误差容限依赖于施加到烟传感器的电源电压、以及第一
与第二放大信号的参考电压，并且例如当施加到烟传感器的电源电压为3.0 V、并且第一与第二放大信号的参考电压为0.3 V时，误差容限为0.4V-2.0V。另外，短语"从发光器件的发光表面到第一受光元件的受光表面的距离与从 发光器件的发光表面到第二受光元件的受光表面的距离相同"以及类似的短 语意在被解释为覆盖当第二腔室的烟浓度为零时允许第一量与第二量之间的 差落入以上误差容限范围的相同性范围。
在一种实施例中，放大器部分具有一或多个放大器。
在一种实施例中，放大器部分具有电流-电压转换部分。该电流-电压转 换部分具有与第一开关的输出端子连接的输入端子、输出端子、以及连接在 所述电流-电压转换部分的输入端子与输出端子之间的电阻器器件。并且所述 电阻器器件提供为来自第一受光元件的光由所述电流-电压转换部分处理的. 情况与来自第二受光元件的光由所述电流-电压转换部分处理的情况之间的 差的电阻。
在一种实施例中，所述电阻器器件包括第一电阻器，其一端连接于所 述电流-电压转换部分的输入端子；以及第二电阻器，其一端连接于所述电流 -电压转换部分的输入端子。所述电流-电压转换部分还具有第二开关，其 输出端子连接于所述电流-电压转换部分的输出端子。另外，所述烟传感器还 包括控制电路，当来自第一受光元件的信号由所述电流-电压转换部分处理 时，所述控制电路输出用来将第二开关的输入端子连接到第一电阻器的另一 端的控制信号，而当来自第二受光元件的信号由所述电流-电压转换部分处理 时，所述控制电路输出用来将第二开关的输入端子连接到第二电阻器的另一 端的控制信号。
根据该实施例，可以改变电流-电压转换部分(例如I-V转换放大器)的 增益，并且可以通过微调来调整电流-电压转换部分(例如I-V转换放大器) 的增益电阻器。
由此，当在没有烟的情况下基于第一受光元件的输出的输出电压与基于 第二受光元件的输出的输出电压由于发光器件或者受光元件的验定变化 (assay variations )、外壳的成型变化等等而不相同时，可以在安装之前的状 态下通过微调增益电阻器来调整烟传感器，从而在没有烟的情况下基于第一 受光元件的输出的输出电压与基于第二受光元件的输出的输出电压变得基本 相同。
另外，根据该实施例，当即使进行了输出的初始化以消除受光元件的验 定变化、外壳的成型变化等等也生成了两个受光元件的个别变化时，可以通过利用第一受光元件的初始输出值与第二受光元件的初始输出值之间的比例 作为校正值、并且将在操作时所获得的输出差乘以初始值之间的比例的校it 值，来校正光学系统变化，并且由此可以精确地获得烟检测的电压差。 在一种实施例中，所述电阻器器件具有正温度系数。
由发光器件(例如发光元件)发射的光的量的温度特性一般为负。由此， 可以通过利用具有正温度特性的电阻器作为以上电阻器(例如放大器电路的 i-v转换放大器的增益电阻器)来减少由温度变化引起的输出变化。
在一种实施例中，所述烟传感器还包括平板形壁。所述第一受光元件、 第二受光元件、第一开关、以及放大器部分包含在一个集成电路中。从发光 器件的发光表面到第一受光元件的受光表面的距离与从发光器件的发光表面 到第二受光元件的受光表面的距离相同。第一腔室存在于所述平板形壁的一 侧之上，而第二腔室存在于所述平板形壁的相对一侧之上。另外，所述烟传
感器还包括第一拦截器，其防止来自发光器件的光直接进入第一受光元伴 的受光表面；以及第二拦截器，其防止来自发光器件的光直接进入第二受光 元件的受光表面。
根据该实施例，例如发光元件可以被置于用于烟检测的区域与不受烟影 响的区域之间的中点之上，并且可以安排第一受光元件与第二受光元件以面 对分离这些区域的壁。另外，可以安排第一受光元件与第二受光元件在其中 连接在受光元件和为放大器电路的集成电路UC)之间的布线不长并且具有 相同长度的位置上。
由此，达到连接在受光元件和放大器电路之间的布线之上的噪声的量可 以大约相同，并且由此可以减少输出差的变化。另外，通过集成第一受光元 件、第二受光元件、开关、以及放大器电路，可以减少连接在受光元件和放 大器电路之间的布线的长度，并且可以减少第一受光元件与第二受光元件的 特性之间的差，从而可以进一步减少输出差的变化。
根据本发明 一 方面的电子装备包含根据本发明的烟传感器。
根据本发明，在烟传感器中，可以容易地校正输出，并且可以精确地校 正各种变化因素。另外，可以减少制造成本。


从仅作为说明因此不是要限制本发明的附图与以下给出的详细描述，将全面理解本发明，其中
图1为本发明第一实施例的烟传感器的示意图2为显示在第一实施例的烟传感器中包括的放大器电路的配置的示意
图3为显示在第一实施例的烟传感器中烟浓度与第一和第二受光元件的 输出电压之间的关系的示意图4为本发明第二实施例的烟传感器的示意图；以及
图5为显示在第二实施例的烟传感器中包括的放大器电路的配置的示意图。
具体实施例方式
以下参照附图所示的实施例详细描述本发明。
图1为本发明第一实施例的烟传感器的示意图。在图1中，在烟4全测区 域中，显示沿一平面所做的烟传感器的横剖面，该平面包含第一受光元件2 的受光表面的法线、壁43的表面的法线、以及第一受光元件2的受光表面的 中心。
该烟传感器具有作为发光器件的发光元件(在本实施例中为LED)、第 一受光元件2、第二受光元件3、作为放大器部分的放大器电路UC) 4、以 及驱动电路ll。在本实施例中，第一受光元件2与第一受光元件2每个都是 光电二极管。
当从驱动电路11供电时，发光元件1发光。第一受光元件2接收从发光 元件1发射、并且由烟反射或者穿过烟的光，而第二受光元件3接收从发光 元件1发射、并且仅穿过没有烟的区域的光。烟传感器具有内部分隔壁(此 后简称为壁)13，其形状基本类似于平板；第一腔室40，其位于壁的一侧之 上，并且烟可以流入其中；以及第二腔室41,其位于壁的另一侧之上，并直 烟无法流入其中。从发光元件1发射、并且在第一腔室40中穿行的光由第一 受光元件2接收，而从发光元件1发射、并且在第二腔室41中穿行的光由第 二受光元件3接收。
在壁的纵向方向上相对的端面中的一个端面与发光元件1的发光表面30 接触。发光元件1的发光表面30被壁43分隔为两个部分。这两个发光表面 部分31与32 (以下称为第一发光表面部分31与第二发光表面部分32 )相对于壁43平面对称地放置。
第一腔室40与第二腔室41形状基本对称，在其中有壁43 (以后描述形 状不同之处)。在壁43的厚度方向上相对的端面中的一个端面构成了第一腔 室40的内周的一部分，而在壁43的厚度方向上的端面中的另一个端面构成 了第二腔室41的内周的一部分。第一发光表面部分31构成了第一腔室40的 内周的另一部分，而第二发光表面部分32构成了第二腔室41的内周的另一 部分。从第一发光表面部分31发射的光以及从第二发光表面部分32发射的 光相对于壁43平面对称。第一受光元件2的受光表面44构成了第一腔室40 的内周的一部分，而第二受光元件3的受光表面45构成了第二腔室41的内 周的一部分。第一受光元件2的受光表面44与第二受光元件3的受光表面 45相对于壁43平面对称地;故置。
该烟传感器具有作为第一拦截器的第一分隔50、以及作为第二拦截器的 第二分隔51。第一分隔50从第一腔室40的内周突出到第一腔室40的内部， 而第二分隔51从第二腔室41的内周突出到第二腔室41的内部。第一分隔 50与第二分隔51相对于壁43平面对称地放置。
第一分隔50拦截来自第一发光表面部分31的部分光(仅造成噪声的光)， 以增加第一受光元件2的输出信号的S/N (信号对噪声)比，而第二分隔51 拦截来自第二发光表面部分32的部分光(仅造成噪声的光)，以增加第二受 光元件3的输出信号的S/N (信号对噪声)比。壁43与第一分隔50之间的 距离(最短距离)短于壁43与第一受光元件2的受光表面44之间的距离(最 短距离)。第一分隔50不允许来自第一发光表面部分31的光直接进入第一受 光元件2，而第二分隔51不允许来自第二发光表面部分32的光直接进入第 二受光元件3。
烟传感器具有烟通道55,其提供第一腔室40的内部与烟传感器之外的 空间之间的互通，并且第一腔室40与外界互通。在另一方面，第二腔室" 从外界完全密封。第二腔室41的烟浓度被设置为零，作为预定值的例子。奇 以采用其他值作为第二腔室41的烟浓度的预定值。
第一腔室40区别于第二腔室41之处仅在于具有与烟通道55互通的开 口 。连接在第一受光元件2与放大器电路4之间的连接线与连接在第二受光 元件3与放大器电路4之间的连接线相同，并且连接在第一受光元件2与放 大器电路4之间的连接线的长度与连接在第二受光元件3与放大器电路4之间的连接线的长度相同。通过这种方法，抑制了诸如增加来自第一受光元件
2的信号与来自第二受光元件3的信号之间的噪声差等现象。 图2为显示放大器电路4的配置的示意图。
放大器电路4具有作为第一开关的第一切换开关6。放大器电路4中第 一切换开关6之后的各部分(放大器电路4中不同于第一切换开关6的部分) 构成放大器部分。
通过第一切换开关6,将第一受光元件2与第二受光元件3的输出选择 性地输入到放大器电路4,并且由放大器电路4放大和控制。
放大器电路4具有第一放大器5,其为I-V放大器(电流-电压转换放大 器)，作为电流-电压转换部分，用来将输入放大器电路4的电流信号转换为 电压信号。第一放大器5具有反馈电路，并且反馈电阻的电阻值可以由作为 第二开关的第二切换开关7改变，以改变放大因数。
具体地，第一切换开关6的输出端子14与I-V放大器5的输入端子12 电连接。另外，第一反馈电阻21与第二反馈电阻22中每一个的一个端子连 接于第一切换开关6的输出端子14以及I-V放大器5的输入端子12,并且 通过第二切换开关7，将第一反馈电阻21与第二反馈电阻22中任何一个^J 另一个端子选择性地连接于I-V放大器5的输出端子16。反馈可以为正反馈 或者负反馈。在正反馈的情况下，可以增加第一放大器5的放大因数，而在 负反馈的情况下，可以使第一放大器5的放大因数精确。
像这样，允许通过第二切换开关7改变I-V放大器5的增益。第二放大 器24、第三放大器25、以及第四放大器串联于I-V放大器5的输出端子16。
第四放大器26的输出端子对应于放大器电路4的输出端子10。放大器 电路4的输出端子10连接于作为信号处理电路的微型计算机20。将每个受 光元件2与3的放大之后的电压供给微型计算机20并且由其处理。
另外，微型计算机20控制驱动电路11。微型计算机20输出命令信号到 控制电路8。控制电路8根据来自微型计算机20的命令信号，控制第一切换 开关6与第二切换开关7。 ， /
放大器电路4由外部微型计算机2 0间断地驱动，以减少电流消耗。当在 放大器电路4的搡作期间放大器电路4进入操作稳定状态时，从由微型计算 机20控制的驱动电路11供应电功率到发光元件1，其发射脉沖光。
发光元件1发射的脉冲光进入第一受光元件2与第二受光元件3。然后，首先第二受光元件3的输出侧由第一切换开关6连接到第一放大器5的输入 端子12，并且用于第二受光元件的第一反^f电阻器(增益电阻器)21的另一 端由第二切换开关7连接到第一放大器5的输出端子16。通过这种方法，第 二受光元件3的输出电流被转换为电压、并且被放大，并且通过随后放大器 24、 25、以及26的处理而获得的输出电压通过输出端子IO输出到微型计算 机20。
此后，第一受光元件2的输出侧由第一切换开关6连接到第一放大器5 的输入端子12,并且用于第一受光元件的第二反馈电阻器(增益电阻器)22 的另一端由第二切换开关7连接到第一放大器5的输出端子16。通过这种方 法，第一受光元件2的输出电流被转换为电压、并且被放大，并且通过第一 放大器5之后的第二、第三、以及第四放大器24、 25、以及26的处理而获 得的输出电压通过输出端子10输出到微型计算机2 0 。
图3为显示在第一实施例的烟传感器中烟浓度与受光元件2和3的输出 电压之间的关系的示意图。
如上所述，在第一实施例的烟传感器中，因为在通过利用放大器部分放 大第二受光元件3的输出而获得输出13的操作时、以及在通过利用放大器部 分放大第一受光元件2的输出而获得输出15的操作时、在反馈电阻器21—与 反馈电阻器22之间改变反馈电阻值，所以放大因数在第一受光元件2与第二 受光元件3之间改变。
由此，可以预先设置烟传感器，从而在没有烟的状态(称为正常状态) 下，通过利用放大器部分放大第一受光元件2的输出而获得输出与通过利用 放大器部分放大第二受光元件3的输出而获得输出之间的差取得一给定值或 者更小。该在没有烟的状态下的给定值或者更小的输出差被采取作为正常输 出差电压。该给定值可以根据所施加的电源电压任意设置。例如，当施加到 烟传感器的电源电压为3.0V时，该给定值可以被设置为1.6V或者更小。
当烟流入到烟传感器中时，第一受光元件2的输出电流增加，并且通过 对输出电流的放大而获得的输出15的值增加，而位于其他没有烟影响的位置 中的第二受光元件3的输出13不变化，从而输出15与输出13之间的电压丰ir 出差19大于正常输出差。然后，微型计算机"根据正常输出差电压进行预 定的计算，以从输出差19检测烟浓度。微型计算机!20构成浓度检测部分。
在第一实施例中，第一受光元件2与第二受光元件3接收来自同一发光元件1的光。由此，当发光元件发射的光量由于其温度特性、退化等等而改
变时，第一受光元件2与第二受光元件3的接收光输出电流类似地改变，并 且因此输出电压13 (其为由放大器电路4放大的、来自第一受光元件2的信 号)与输出电压15 (其为由放大器电路4放大的、来自第二受光元件3的信 号)类似地分别改变为输出电压13，与15，。
由此，在发光元件1发射的光量变化之后、在零烟浓度上的输出差18， 与在发光元件1发射的光量变化之前、在零烟浓度上的输出差18之间没有多 少差异，从而在发光元件1发射的光量变化之后、在被判断为检测到烟的烟 检测浓度上的输出差19，与在发光元件1发射的光量变化之前、在被判断为检 测到烟的烟检测浓度上的输出差19之间没有多少差异。因此，在发光元件1 发射的光量变化之前与之后，几乎不需要校正。
即使为由放大器电路4放大的、来自第一受光元件2的信号的输出电压 与为由放大器电路4放大的、来自第二受光元件3的信号的输出电压由于放 大器电路4的温度依赖性而变化，第一受光元件2与第二受光元件3的接收 光输出电流被同一放大器电路4放大，由此没有造成多少放大因数变化差异， 从而在零烟浓度上的输出差与被判断为检测到烟的烟检测浓度上的输出差之 间没有多少差异。
第一受光元件2与第二受光元件3的接收光输出电流两者都在集成电路 (IC)中以相同过程处理，从而在两个信号之间没有多少差异。
在这方面，即使进行初始化以消除两个受光元件2与3的验定变化、外 壳的成型变化等等，也可能生成基于个体差异的变化。更具体地，如果当才艮 据第一受光元件2的输出电压15调整放大器电路的放大因数时、第二受先元 件3的输出电压13的变化大于预定值，当存在较大的温度变化时，在温度变 化之后的输出差19，与在温度变化之前的输出差19之间的差较大。另外，输 出差19与输出差19，根据传感器的个体差变化。
在这种情况下，在微型计算机20中，存储了在没有烟的情况下第一受光 元件2的输出值15与第二受光元件3的输出值13之间的比例，作为用于没 有烟的情况的初始值的校正值A。然后，获得乘以校正值A的第二受光元件 的输出13与第一受光元件的输出15之间的差，作为检测信号。具体地，该 检测信号由以下等式给出
检测信号=(第一受光元件2的输出信号15 ) -A x (第二受光元件3的输出信号13),
其中A=(第一受光元件2的输出值15的初始值)/ (第二受光元件3的 输出值13的初始值)
类似地，在微型计算机20中，存储了光学系统的变化所产生的在没有烟 的情况下第一受光元件2的输出值15，与第二受光元件3的输出值13，之间的 比例，作为校正值B。然后，获得乘以校正值B的第二受光元件的输出13， 与第一受光元件的输出15，之间的差，作为检测信号。换言之，在光学系统的 变化之后的检测信号由以下等式给出
检测信号=(第一受光元件2的输出信号15， ) -B x (第二受光元件3的 输出信号13')，
其中B=(第一受光元件2的输出值15，的初始值)/ (第二受光元件3 的输出值13，的初始值)。
如上所述，设置校正值A与B,并且通过以上等式预先校正在没有烟的 情况下由于光学系统的变化引起的输出变化。
在这方面，不用说电流-电压转换放大器之后的放大器的数目不限于像第 一实施例的三，而是可以为一或四、或者更多。
另外，其中可以流入烟的第 一腔室可以具有烟进入通道与烟排出通道， 并且可以利用风扇等等使烟流通。在这种情况下，不用说当使烟流经过在第 一受光元件的受光表面的法线方向上面向第一受光元件的受光表面的位置 时，可以精确地检测烟的浓度。
图4为本发明第二实施例的烟传感器的示意图。在图4中，在烟才全测区 域中，显示沿一平面所做的烟传感器的横剖面，该平面包含第一受光元件102 的受光表面的法线、壁113的表面的法线、以及第一受光元件102的受光表 面的中心。
第二实施例与第一实施例在以下方面相同第一腔室HO与第二腔室1" 相对于壁在形状上平面对称，除了第一腔室140的烟通道155的开口之外； 发光元件101的发光表面、第一受光元件102的受光表面144、以及第二受 光元件103的受光表面145构成了各腔室的内周的一部分，并且第一受光元 件102的受光表面144与第二受光元件103的受光表面145相对于壁平面对 称。
在第二实施例中，省略了关于与第一实施例的配置、操作、以及效果相同的配置、操作、以及效果的描述。
在第二实施例中，第一受光元件102与第二受光元件103包含在放大器 电路104中，并且与放大器电路104集成。
在第二实施例的烟传感器中，作为第一拦截器的第一分隔150从壁113 突出到第一腔室140的内部，而作为第二拦截器的第二分隔151从壁113突 出到第二腔室141的内部。另外，在壁113的一侧上、在壁113的纵向方向 上与发光元件101相对的一端上，放置第一受光元件102以在壁113的纵向 方向上面对发光元件101，并且在壁113的另一侧上、在壁113的纵向方向 上与发光元件101相对的一端上，放置第二受光元件103以在壁113的纵向 方向上面对发光元件101。 ...
确切地说，发光元件101的发光表面130的法线方向基本平行于第一受 光元件102的受光表面144与第二受光元件103的受光表面145的法线方向。 换言之，在壁的纵向方向上，发光表面130面对第一受光元件102的受光表 面144与第二受光元件103的受光表面145，其间有一空间。
第一分隔150防止从发光元件101发射的光直接进入第一受光元件102 的受光表面144，而第二分隔151防止从发光元件101发射的光直接进入第 二受光元件103的受光表面145。
在壁113的纵向方向上，第一分隔150拦截从发光元件101的发光表面 130发射的光，以防止该光直接到达第一受光元件102的受光表面144。另外， 在壁113的纵向方向上，第二分隔151拦截从发光元件101的发光表面130 发射的光，以防止该光直接到达第二受光元件103的受光表面145。
图5示意显示第二实施例的烟传感器的放大器电路104的配置。
在图5中，标号105表示电流-电压转换放大器，106表示第一切换开关， 107表示第二切换开关，108表示控制电路，110表示放大器电路104的输出 端子，lll表示驱动电路，120表示作为浓度检测部分的微型计算机，1M、 125、以及126表示放大器。
如图5所示，在第二实施例中，第一受光元件102与第二受光元件103 被集成到放大器电路104 (集成电路)，成为放大器电路104的一部分。
根据第二实施例，第一受光元件102与第二受光元件1(B被内置于放大 器电路104，从而可以防止第一受光元件102与第二受光元件103之间的输 出变化。另外，在放大器电路104中，第一受光元件102与第二受光元件103连接于放大器部分，从而可以显著地减少信号噪声。
当将根据本发明的烟传感器安装到电子装备(例如空气清洁器或者报火 器)上时，即使随着时间流逝发光元件退化、或者电子装备中温度显著变化， 也可以精确地检测到烟的浓度。由此，例如，可以精确地判断空气清洁器中 清洁空气的程度，或者可以在报火器中精确地判定失火。
在所有方面，都应该考虑所述实施例作为说明性的，而非限定的。因此， 本发明的范围由权利要求书而非上述说明书限定。在权利要求书的精神与范 围内所有变化都包含在其范围之内。
权利要求
1. 一种烟传感器，包括发射光的发光器件；第一腔室；烟通道，用来提供第一腔室的内部与第一腔室的外部之间的互通；第二腔室，具有预定值的烟浓度；第一受光元件，其接收在从发光器件直接向第一腔室发射之后、在第一腔室中穿行过了的光，或者在从发光器件发射并且仅通过具有零烟浓度的空间进入第一腔室之后、在第一腔室中穿行过了的光；第二受光元件，其接收在从发光器件直接向第二腔室发射之后、在第二腔室中穿行过了的光，或者在从发光器件发射并且仅通过具有零烟浓度的空间进入第二腔室之后、在第二腔室中穿行过了的光；第一开关，其接收并且选择性地输出来自第一受光元件的信号与来自第二受光元件的信号；放大器部分，其放大来自第一开关的信号；以及浓度检测部分，其根据第一放大信号与第二放大信号，检测第一腔室中烟的浓度，第一放大信号为由放大器部分放大的、来自第一受光元件的信号，第二放大信号为由放大器部分放大的、来自第二受光元件的信号。
2. 如权利要求1所述的烟传感器，其中 第一放大信号与第二放大信号中的每一个都是电压信号； 第一受光元件的受光表面置于第一腔室中，并且第二受光元件的受光表面置于第二腔室中；从发光器件的发光表面到第 一 受光元件的受光表面的距离与从发光器件的发光表面到第二受光元件的受光表面的距离相同； 所述第二腔室中烟的浓度的预定值为零；并且在第一腔室中烟的浓度为零的状态下，第一放大信号具有与第二放大信 号的幅度相同的幅度。
3. 如权利要求1所述的烟传感器，其中放大器部分具有一或多个放大器。
4. 如权利要求1所述的烟传感器，其中 放大器部分具有电流-电压转换部分；所述电流-电压转换部分具有与第一开关的输出端子连接的输入端子、输出端子、以及连接在所述电流-电压转换部分的输入端子与输出端子之间的i 阻器器件；并且所述电阻器器件提供为来自第一受光元件的光由所述电流-电压转换部 分处理的情况与来自第二受光元件的光由所述电流-电压转换部分处理的情 况之间的差的电阻。
5. 如权利要求4所述的烟传感器，其中所述电阻器器件包括第一电阻器，其一端连接于所述电流-电压转换部 分的输入端子；以及第二电阻器，其一端连接于所述电流-电压转换部分的输 入端子；所述电流-电压转换部分还具有第二开关，其输出端子连接于所述电流 -电压转换部分的输出端子；并且所述烟传感器还包括控制电路，当来自第一受光元件的信号由所述电 流-电压转换部分处理时，所述控制电路输出用来将第二开关的输入端子连接 到第一电阻器的另一端的控制信号，而当来自第二受光元件的信号由所述电 流-电压转换部分处理时，所述控制电路输出用来将第二开关的输入端子连接 到第二电阻器的另 一端的控制信号。
6. 如权利要求4所述的烟传感器，其中所述电阻器器件具有正温度系数。
7. 如权利要求1所述的烟传感器，还包括平板形壁，其中 所述第一受光元件、第二受光元件、第一开关、以及放大器部分包含在一个集成电路中；从发光器件的发光表面到第一受光元件的受光表面的距离与从发光器件 的发光表面到第二受光元件的受光表面的距离相同；第一腔室存在于所述平板形壁的一侧之上，而第二腔室存在于所述平板 形壁的相对一侧之上；并且所述烟传感器还包括第一拦截器，其防止来自发光器件的光直接进入 第一受光元件的受光表面；以及第二拦截器，其防止来自发光器件的光直接 进入第二受光元件的受光表面。
8. —种电子装备，包含如权利要求1至7中任一项所述的烟传感器。
全文摘要
在烟传感器中，相对于发光元件，对称地安排第一受光元件与第二受光元件，第一受光元件接收来自发光元件的光，并且被置于接收光量根据烟浓度变化的位置上，第二受光元件监控发光元件的光量。另外，来自第一受光元件的信号与来自第二受光元件的信号被同一放大器电路的放大。在微型计算机中，根据通过由放大器电路放大第一受光元件的输出而获得的输出与通过由放大器电路放大第二受光元件的输出而获得的输出之间的差，计算烟的浓度。
文档编号G01N21/17GK101435766SQ200810178229
公开日2009年5月20日 申请日期2008年11月17日 优先权日2007年11月15日
发明者杉本浩一朗 申请人:夏普株式会社;日本芬翁股份有限公司