CH625356A5 - - Google Patents

Description

L'invention concerne un dispositif de détection de fumées d'incendide destiné â provoquer une alarme visuelle ou sonore.

On connaît déjà plusieurs modèles de détecteur de ce type dans lesquels les variations de potentiels des électrodes provo-loquées par le passage de fumées, gaz ou aérosols sont utilisées pour déclencher un circuit électrique de signalisation ou d'alerte.

Généralement, ces électrodes sont situées dans deux chambres dont l'une constitue une chambre de référence. Le signal 15 électrique de la chambre de détecteur comparé à la référence est appliqué à un organe électrique tel que tube à vide ou à gaz, transistor à effet de champ qui sont tous des amplificateurs ayant pour fonction d'utiliser le signal électrique pour générer une alarme. Toutefois, ces dispositifs souvent conçus pour être 20 utilisés à l'intérieur de locaux présentent de nombreux inconvénients. Citons ceux relatifs:

- au réglage de la sensibilité dont la difficulté augmente lorsque l'atmosphère environnante est naturellement polée de fumée ou d'émanation n'ayant aucun lien avec la naissance d'un

25 sinistre,

- aux déclenchements d'alarmes intempestives indépendants du sinistre, provoqués par un défaut d'isolement du circuit électrique,

- a la spécificité des ignaux d'alarme et leur mémorisation 30 cinétique. En effet, aucun système électrique ne peut jusqu'à ce jour différencier les signaux issus d'une alarme de ceux provenant de parasites électriques divers, tels que variation de la tension, défauts d'isolement, rupture de l'alimentation, défauts de fonctionnement d'une tête de détecteur, 35 - a la susceptibilité â la corrosion chimique et électrochimique dû à l'atmosphère.

L'invention, objet du brevet, a pour but de pallier ces inconvénients en améliorant de façon notable:

- la résistance à la corrosion des tètes de détecteur consti-40 tuant les deux chambres,

- la spécificité des signaux d'alarme par un traitement électronique comportant un circuit retard,

- la mémorisation des signaux et leur analyse afin d'éliminer les variations du bruit de fond électrique résiduel permettant

45 de discerner les alarmes des variations électriques à caractère aléatoires, propres aux cellules et à leur cinétique de fonctionnement.

- la réduction du temps de non fonctionnement d'un détecteur nouvellement branché, ce retard est provoqué par la mise so en équilibre ionique des composants de cette tête de cellule,

- l'information concernant le mauvais fonctionnement ou le défaut de branchement d'un détecteur placé sur le circuit général.

55 Le dispositif selon l'invention est caractérisé en ce qu'il comporte une double source radioactive ionisant l'atmosphère contenue dans deux chambres, l'une de référence, de faible volume, l'autre d'analyse communiquant avec l'extérieur, l'ensemble du dispositif étant protégé de la corrosion, de la détérioration et des 60 parasites par des ailettes métalliques rigides servant de blindage, les courants d'ionisation étant mesurés au moyen d'électrodes polarisées basse tension raccordées à un circuit électronique de mesure vélocimètrique â mémoire et doté de discriminateur, la jonction de ces électrodes et de ce circuit étant obtenue au 65 moyen d'un transistor à effet de champs, l'ensemble permettant de différencier électriquement les variations rapides de courant électrique dûes à un parasite des variations lentes de courant d'ionisation dûes à un sinistre.

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Dans ce dispositif selon l'invention, on a réussi a pallier les méricium ionisent les deux chambres simultanément. En outre, inconvénients mentionnés ci-dessus tout en conservant les avan- une des deux sources constitue l'électrode positive 5 servant à

tages des dispositifs connus relatifs à mesurer les variations du champ électrique utilisées pour la dé-

- l'utilisation d'une source de tension d'alimentation infé- tection.

rieure ou égale à 50 volts, 5 Les électrodes négatives 6 et 7 sont constituées par des dis-

- un réglage de la sensibilité, ques plans en regard de la source radioactive (émetteur a) d'a-

- une protection contre les parasites électriques provenant méricium 5. L'un de ces disques 6 relié au circuit imprimé 8 par de l'environnement et que l'on élimine par une protection fara- une tige centrale 9 constitue l'électrode négative de la chambre disée du détecteur, de référence. La distance électrode négative source est réglable

- deux sources radioactives servant à ioniser simultanément i0 à l'aide de la tige centrale 9. La chambre de référence 1 est une la chambre de référence et la chambre de détection, enceinte pratiquement fermée et ne communiquant avec I'exté-

- une chambre de référence dont l'atmosphère peut avoir rieur qu'au travers d'un filtre mécanique 10. Cette disposition une composition chimique variable et synthétique (injection de permet de maintenir dans l'enceinte de référence une atmos-C02) permettant de tenir compte de la pollution environnante phère naturelle ou synthétique (injection de COz) stable et in-afin d'en atténuer les effets. 15 sensible aux fluctuations et aux variations brutales de l'extérieur

L'invention objet du présent dépôt fonctionne donc suivant (température, courant d'air etc...). En outre, elle permet de un principe connu de deux chambres ionisées par une double tenir compte chimiquement de la pollution environnante en insource radioactive. Une des deux chambres constitue la réfé- traduisant dans la chambre de référence une atmosphère préala-rence. Ces deux enceintes vernies comportent chacune deux blement polluée chimiquement.

électrodes polarisées par un courant continu et ce montage peut 20 L'électrode négative 7 de la chambre d'analyse 2 est fixée

être assimilé par un homme de l'art comme un circuit électrique sur un support 11 mobile permettant de modifier la distance constitué de deux capacités. Le champ électrique apprécié entre existant entre cette électrode avec l'électrode positive 5 support les deux électrodes est fonction du courant d'ionisation existant, de la source radioactive. Ces adaptations et ces réglages sont

Ce courant d'ionisation reste constant dans la chambre de réfé- imposés et nécessaire lorsque les détecteurs fabriqués en série rence et varie dans la chambre de mesure en fonction de la 25 doivent être adaptés au montage.

composition de l'atmosphère circulant dans cette chambre. Les Les deux chambres d'analyse et de référence sont enfermées fumées ou toutes émanations issues d'un début d'incendie pro- dans un moule métallique comportant des ailettes d'orientation voquent une variation de la composition de l'atmosphère en et de protection permettant de canaliser l'air à contrôler. Ces particules ionisables et provoquent une variation du champ élec- ailettes 13 sont séparées les unes des autres par un grillage 12 et trique. Les électrodes enregistrent ces variations qui, amplifiées 30 l'ensemble est rendu solidaire d'un embase par un raccord vis-

peuvent servir à alimenter une alerte visuelle ou sonore. sable.

Sur l'embase on trouve les connections électriques 15 ainsi

Cependant, certains phénomènes parasites peuvent interve- que le voyant de signalisation 16 destiné à localiser l'alerte.

nir et déclencher des alertes intempestives. Dans ce cas, ces Afin de neutraliser les alarmes intempestives dues à des phénomènes sont caractérisés par une lente évolution déplaçant 35 courants d'air violents les gaz ou fumées sont canalisés entre les le zéro électrique de la cellule par exemple. ailettes 13 relativement minces (1 mm) et rapprochées

Le circuit électrique vélocimétrique adapté en aval des deux (10 mm). La forme et les dimensions de ces ailettes sont telles chambres d'ionisation aura pour fonction notamment d'adapter que la section de passage affectée au courant d'air est réduite l'impédance, de mesurer et de comparer la vitesse de montée par rapport à la section totale de la chambre d'analyse et ce,

des signaux électriques afin d'éliminer ceux dont l'origine lente 40 d'autant plus que le passage est limité en hauteur par la présence et aléatoire sont dû à un défaut d'isolement de ceux correspon- des ceintures 17 et 18. Ainsi l'action des courants d'air qui dant à un début d'incendie. tendraient à perturber la répartition des ions dans la chambre

Cette différenciation électrique est obtenue par une mémo- d'analyse et à faire varier le champs électrique se trouve prati-

risation des signaux. quement éliminé. L'enveloppe extérieure ; corps ailettes, gril-

Les signaux relatifs aux alarmes d'origine incendiaire sont 45 läge est reliée au pôle négativ du circuit 8 et constitue une cage utilisés ultérieurement au déclenchement des alertes au feu (vi- de Faraday 14. Elle permet de soustraire tous les organes élec-

suelles ou sonores). Lorsqu'il manque un détecteur sur le circuit triques et en particulier le transistor à effet de champ à l'action

électrique ou que ce dernier est hors d'usage on déclenche une des parasites électriques de moyenne et de haute fréquence,

seconde visualisation différentes de la première. En se reportant à la figure 2 on trouve le circuit électrique

Cette disposition électrique permet les nombreux avantages 50 qui se présente sous la forme d'un circuit imprimé.

cités et notamment:

- fiabilité de la détection, La cellule composée de la chambre de référence et de la

- souplesse d'emploi, chambre d'analyse est polarisée par une source de tension conti-

- contrôle de fonctionnement. nue d'environ 20 volts. Les électrodes permettant la mesure du L'invention sera mieux comprise grâce aux dessins annexés 55 champ électrique sont raccordées à la polarité positive, l'élec-

et qui ne sont donnés qu'à titre indicatif. trode commune servant à la fois de source d'ionisation et de

La figure 1 représente une coupe verticale du dispositif, et la mesure du champ électrique constitue la borne négative.

figure 2 représente le schéma électronique réalisé permettant La mesure du champ électrique s'effectue entre deux élec-

une mesure vélocimétrique des signaux émis par la tête de dé- trodes l'une positive et l'autre négative. Ce champ électrique tection ainsi que le contrôle du bon fonctionnement du circuit. 60 correspond au degré d'ionisation soit de la chambre de réfé-

En se reportant à la figure 1 on trouve: Deux chambres 1 et rence soit de l'enceinte d'analyse. Le signal électrique est lu par

2 constituant respectivement la chambre de référence et la le transistor à effet de champ T{qui fonctionne comme un adap-

chambre d'analyse. Pour échapper à la corrosion elles sont revê- tateur d'impédance. Ces signaux électriques appréciés et com-

tues d'un vernis isolant du type silicone et séparées l'une de parés sont mémorisés par le circuit diodes-Capacité résistance l'autre par une membrane 3 fixée pas des éléments 4 sur un 65 Dx R3 Q T2. Cette disposition permet d'éliminer le bruit de verre époxy. Cette membrane conductrice sépare les deux fond électrique de la cellule et tout déclenchement intempestif chambres et constitue un support pour une double source ra- provoqué par exemple par un court circuit passagé de la cham-

dioactive 5 émettrice alpha. Ces deux sources constituées d'à- bre d'analyse. Ces signaux électriques mémorisés constituent un

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signal qui est inversé en polarité et traité directement par l'amplificateur transistorisé T7. Cet amplificateur T7 et sa compensation de dérive constitué e de la diode D2, de la résistance R13 et de la capacité C2 permet un réglage compensant les variations physiques. Il joue le rôle dans ces conditions de discriminateur de cinétiques du signal.

Le comparateur Ti0 assorti d'une constante de temps électronique constituée par la résistance RI8, la capacité C3 et la résistance R19, analyse la cinétique du signal et la mémorise sous forme d'impulsions enregistrées par le thyristor T12. Ces impulsions constituent une alarme qui est visualisée sur une diode LED D5 mise en série par le circuit résistance diode R22 D4. On peut afficher une répétition du signal grâce à l'alimentation A agissant au travers de la diode D7.

Comme il est nécessaire de différencier l'alarme d'une perte d'isolement de la cellule on a doté le dispositif d'un circuit bascule sans verrouillage qui élimine les variations brèves de court circuit du courant de détection. Ce circuit bascule est constitué de la diode Dn des transistors T3 T4 et T5 et des résistances R7 et

R*-

Ce circuit Dj 1T3R7R6T4 et T5 est complété par la diode D5 et la résistance R22 qui commande le transistor T13, ce dernier visualise sur le panneau de commande le signal de dérangement.

Un circuit retard permet d'éliminer les mouvements provoqués par un nouveau branchement du détecteur qui ne serait pas en équilibre d'ionisation. Ce circuit est constitué par la résistance R20, la capacité C4 et le transistor T11 qui temporisent l'alimentation du dit détecteur. La diode D3 maintient une tension minimum permettant d'éliminer l'effet des coupures intempestives dû à un branchement ou un débranchement. Fonctionnement

Lorsque le détecteur est branché et alimenté sous une tension de 20 V on effectue au préalable un réglage de l'amplificateur T7 en éliminant la charge électrique résiduelle maintenue dans la capacité C2, ceci peut être réalisé en court circuitant cette capacité C2 au travers du circuit transistor à effet de champ (FET) T9, diode D9 et résistance R2I. Afin de parfaire complètement la remise à zéro ce court circuit est temporisé pendant 30" par la capacité C6 et la diode D9.

Ce temps correspond à l'atténuation totale d'une cellule fabriquée en série dont la mise en équilibre provoque le déclenchement intempestif d'une alarme. De même lors du branchement d'un détecteur un retard électrique à l'alimentation est 5 réalisée par le circuit composé de la résistance R20 de la capacité C4 et du transistor Tu. Ce retard est nécessaire afin qu'un équilibre d'ionisation s'établisse à l'intérieur de la cellule de la tête de détection.

10 Lorsque le circuit est équilibré et que le détecteur est en position de veille, le courant perçu par T2FET (FET = transistor à effet de champ) correspond aux fluctuations du bruit de fond électrique du détecteur. La valeur de ce courant est mémorisé par la diode Dj le FET T2 la résistance R3 et la capacité C,.

Lorsque le détecteur perçoit dans sa chambre de mesure une fumée provenant d'un sinistre et créant une variation importante de l'ionisation de l'atmosphère contenue dans cette chambre, l'impédance du détecteur varie considérablement générant un courant électrique qui augmente la conduction du FET à Tt. Le courant est perçu par le circuit constitué des résistances R9, R10, Ru et le transistor^ qui ont pour fonction d'inverser le sens du signal qui peut alors être amplifié et comparé par T7. Ce dernier est compensé électriquement par la diode D2, la résistance R13 et la capacité C2. La comparaison sera matérialisée par le passage d'un courant amorçant le transistor TI0 shunté par les reistances Rlg, R19 et la capacité C3. Cette disposition provoque une impulsion perçue par le thyristor T12 Ce dernier fournit un courant électrique qui traverse la diode (LED) D5 qui se visualise par un voyant lumineux.

Le circuit transistor Tg et diode D10 sert de butée électrique pour l'alarme en cas de compensation maximum du bruit de fond.

Lorsque le courant ne peut s'équilibrer par suite de coupure 35 ou de court circuit, le déséquilibre des transistors T3, T4, et T5 associé aux résistances R7Rjj et à la diode Dj, bascule sans verrouillage. Cette manoeuvre permet de commander l'alimentation électrique de la diode D5 et de la résistance R22 provoquant une signalisation de dérangement sur le tableau en A2.

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C

2 feuilles dessins

Claims (12)

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1. Dispositif de détection de fumées d'incendie déstiné à provoquer une alarme visuelle ou sonore, caractérisé en ce qu'il comporte une double source radioactive (5) ionisant l'atmosphère contenue dans deux chambres, l'une de référence (1), de faible volume, l'autre d'analyse (2) communiquant avec l'extérieur, l'ensemble du dispositif étant protégé de la corrosion, de la détérioration et des parasites par des ailettes métalliques rigides (13) servant de blindage, les courants d'ionisation étant mesurés au moyen d'électrodes polarisées basse tension (5,6,7) raccordées à un circuit électronique de mesure vélocimètrique à mémoire et doté de discriminateur, la jonction de ces électrodes et de ce circuit étant obtenue au moyen d'un transistor à effet de champs, l'ensemble permettant de différencier électriquement les variations rapides de courant électrique dûes à un parasite des variations lentes de courant d'ionisation dûes à un sinistre.

2. Dispositif suivant la revendication 1, caractérisé en ce que la source radioactive (5) ionisant les deux chambres est une double source émettrice alpha de faible intensité.

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REVENDICATIONS

3. Dispositif suivant la revendication 1, caractérisé en ce que les deux chambres sont isolée l'une de l'autre par un filtre mécanique (3) permettant de maintenir la composition de l'atmosphère de la chambre de référence constante des moyens étant prévus pour modifiér chimiquement et polluer artificiellement ladite composition afin de tenir compte de l'environnement.

4. Dispositif suivant la revendication 1, caractérisé en ce que les chambres d'analyse (2) et de référence (1) sont isolées de la corrosion au moyen d'un vernissage silicone isolant.

5. Dispositif suivant les revendications 1 et 3, caractérisé en ce que l'ionisation de la chambre d'analyse est maintenue stable au moyen d'ailettes métalliques de forme et de dimensions telles que la section de passage avec l'extérieur est réduite par rapport à la section totale.

6. Dispositif suivant la revendication 1, caractérisé par trois électrodes (5,6,7) polarisées en basse tension, l'une des électrodes (5) étant commune servant en même temps de moyen ionisant (5).

7. Dispositif suivant la revendication 1, caractérisé en ce que l'analyse et l'exploitation des signaux électriques issus des électrodes est faite au moyen du circuit de mesure vélocimétrique branché sur un transistor a effet de champ ce dernier connecté directement sur les électrodes amplifiant les signaux électriques émis.

8. Dispositif suivant la revendication 1 et 7, caractérisé en ce que le moyen d'éliminer les variations électriques et aléatoires dù au bruit de fond des chambres d'analyse et de référence est une mémoire constituée d'une diode, d'un transistor à effet de champ, de shunts et de capacités.

9. Dispositif suivant les revendications 1,7 et 8 caractérisé en ce que les pertes d'isolement électrique des chambres d'analyse et de référence sont signalées au moyen d'un circuit fournissant l'information dérangement, ce signal étant obtenu à l'aide d'un circuit série constitué de trois transistors branchés en cascade de résistance et d'une diode, circuit qui a pour fonction de basculer automatiquement pour une perte d'isolement donnée.

10. Dispositif suivant la revendication 1, caractérisé en ce que les signaux parasites sont mémorisés au moyen d'un circuit comportant deux transistors à effet de champ, une diode et une capacité constituant un circuit différentiel.

11. Dispositif suivant la revendication 1, caractérisé en ce que le moyen permettant de déclencher l'alarme est un circuit comparateur constitué d'un transistor unijonction programmable qui compare le courant électrique dû à l'état d'équilibre entre chacune des chambres d'analyse et de référence, du courant électrique de détection.

12. Dispositif suivant les revendications 1 et 11, caractérisé en ce que le moyen de signalisation de l'alarme est le courant provenant du transistor unijonction programmable qui amorce un circuit thyristor.