EP0015348A1 - Fire detector - Google Patents
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- EP0015348A1 EP0015348A1 EP19790400108 EP79400108A EP0015348A1 EP 0015348 A1 EP0015348 A1 EP 0015348A1 EP 19790400108 EP19790400108 EP 19790400108 EP 79400108 A EP79400108 A EP 79400108A EP 0015348 A1 EP0015348 A1 EP 0015348A1
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- G08B—SIGNALLING OR CALLING SYSTEMS; ORDER TELEGRAPHS; ALARM SYSTEMS
- G08B17/00—Fire alarms; Alarms responsive to explosion
Definitions
- the invention relates to a fire detector.
- fire detectors or alarms such as temperature rise detectors generally comprising thermistors, detectors of radiation emitted by a flame and comprising photocells or a corona tube and smoke or flue gas detectors.
- the latter are based on optical phenomena or else comprise at least one ionization chamber traversed by a current which varies as a function of the gases which pass through it.
- All these devices are electrically connected to an alert or alarm system controlled by a device which establishes the difference between a measurement value and a reference value corresponding to a normal or tolerable level.
- These devices generally require a large consumption of current which is particularly expensive given their continuous operation.
- they are sensitive to disturbing external phenomena and use, for ionization detectors, significant radioactive sources.
- the invention provides electronics which are particularly reliable and of low consumption. This is based on a comparison measurement between a measured value and a referenced value.
- the invention makes it possible to produce an alert system in the event of device malfunction.
- the device according to the invention is intended to be adapted to many types of electric detectors which include an alert or alarm system, a reference element and an analysis element whose impedance varies in the presence of a temperature and / or radiation and / or combustion gas rise, said reference and analysis elements being mounted in series or in parallel and constituting two adjacent branches of a Wheastone bridge assembly, the other two branches of which are constituted by possibly variable resistors while the measurement diagonal or bridge, joined, either the common connection points of the resistors and of said elements, or respectively the ends of the detector elements.
- the device according to the invention is remarkable in that the two ends of the bridge are connected respectively to the two inputs of two voltage comparators, mounted in parallel and in reverse, each connected to an alert system so that an imbalance du pont creates a signal at the output of one or the other comparator depending on the direction of imbalance and controls the corresponding alert system.
- a hysteresis is created between the two trips by means for example of a voltage divider bridge arranged at one of the inputs of one of the comparators.
- comparators are advantageously constituted by linear amplifiers whose gain is programmable.
- the reference and analysis elements can be constituted by corona tubes sensitive to radiation or thermistors sensitive to temperature rises or ionization chambers sensitive to combustion gases.
- the ionization chambers can furthermore include electrodes under reduced voltage, one of which is provided with a radioactive source or electrodes subjected to a high voltage with or without radio-element.
- At least one of the comparators is preceded by at least one impedance adapter device such as a field effect transistor.
- a device has a high sensitivity due to its measurement by comparison, and makes it possible to control a fire alert system or a fault alert system according to the direction of the imbalance of the bridge.
- the invention makes it possible to use weakly radioactive sources, which is of considerable interest given the strict regulations which are the subject of such sources and the risks of contamination which exist with sources of strong radioactivity.
- the so-called reboost zone some of the ions contained in the chamber recombine with each other.
- This area has so far been used very little unlike other areas such as the ionization chamber area, the proportional counter area or the Geiger-Muller area.
- the inventor has discovered that this recombination zone which therefore corresponds to a poor ionization chamber was particularly sensitive to smoke or combustion gases.
- the voltage applied to the terminals of this analysis chamber is located in the so-called recombination of its ionization current curve as a function of the applied voltage.
- the reference element is constituted by the internal resistance of a field effect transistor arranged in the bridge assembly. Indeed this very important internal resistance varies depending on external parameters, other 5 that the combustion gases, in substantially the same manner as the analysis chamber and is therefore a good reference.
- the source of the field effect transistor prefferably connected to ground via a variable resistor which makes it possible to vary the internal resistance of the field effect transistor.
- the detector is provided with a low voltage general supply source and with a higher voltage generator for the analysis and reference elements controlled in voltage by a regulator designed and arranged so as to deliver a voltage to said generator only when the voltage of the latter remains below a reference voltage.
- the regulator is advantageously constituted by a comparator, one of the inputs of which is connected to a reference voltage source and the other input to a point on the circuit located downstream of the generator.
- Ionization detectors include at least one chamber in which is disposed a radioactive material intended to ionize said chamber.
- a radioactive material intended to ionize said chamber.
- the device comprises two ionization chambers 1 and 2 respectively for analysis and for reference mounted in series. Each of the latter is provided with a radioactive material 3 and 4.
- the chambers are arranged in such a way that the positive electrode 5 of the analysis chamber 1 and the negative electrode 6 of the reference chamber are connected to the point common B while a current source is connected between points A and C, that is to say between the positive and negative electrodes of chambers 2 and 1. respectively (18 to 30 V source for example).
- the common point B is electrically connected to the input of a quadrupole Q 1 itself followed by a quadrupole Q 2 .
- the quadrupoles Q and Q 2 are impedance adapters intended to lower the large output impedance of the chambers. It is obviously possible to use only one quadrupole impedance adapter, such as a field effect transistor for example or any other equivalent component.
- Three resistors in series R 1 , R 2 and R 3 are mounted in parallel between points A and C, the resistor R 2 being arranged as a potentiometer.
- the output X of the quadrupole Q 2 and a variable point Y on the resistor R 2 are connected respectively to the negative and positive inputs of an operational amplifier A 1 .
- the output X is also connected via a resistor R 4 to the positive input of an operational amplifier A 2 while the point Y is electrically connected to the negative input of the latter.
- the point Y is therefore connected to the positive and negative inputs of the amplifiers A 1 and A 2 respectively , through the example shown, of two input resistors R 6 and R 70
- the operational amplifiers A 1 and A 2 used in comparator are advantageously programmable by means of resistors R B and R B , o Resistor R 4 disposed between point X and the input of amplifier A 2 constitutes one of the resistors of a divider bridge R 49 and R 5 , the mid point Z of which is directly connected to the above-mentioned input.
- the chambers 1 and 2 constitute two adjacent branches of a Wheastone bridge, the other two branches being formed by the resistors R 1 , R 3 and the variable resistance R 2 placed between them while the measurement diagonal or bridge is between points X and Y.
- Amplifiers A 1 and A 2 are respectively connected to two alert systems S 1 and S 2 comprising in particular quadrupoles Q 3 , Q 4 and resistors or relay coils 7 and 8 intended to actuate any suitable light and / or source means and / or other relays.
- Figure 1 shows two chambers 1 and 2 shown schematically. In practice, these are arranged in a possibly common box, the analysis chamber 1 being open and the reference chamber 2 completely or partially closed.
- the operation is simple to understand.
- the potentiometer R 2 is adjusted so that the bridge is balanced. If external phenomena other than smoke emissions modify the impedances of the two chambers, the bridge is not unbalanced and no warning system is controlled. On the other hand, if combustion gases enter the analysis chamber, the current flowing through it is modified and the voltage at point Z becomes higher than the input voltage of amplifier A 2 , which triggers the system of fire alarm S 2 . On the contrary, if the imbalance of the bridge takes place in the other direction, i.e. if the voltage at point X becomes lower than the input voltage of amplifier A 1 , it is the fault or failure alert system S 1 which is triggered. This triggering takes place for example following a deterioration of the quadrupole adapters of impedance Q 1 , Q 2 or a rupture of the branches with resistances or even following a bad adjustment of the potentiometer R 2 etc.
- the divider bridge R 49 R 5 makes it possible to establish a triggering threshold by shifting the equilibrium point of the bridge, so as to produce a hysteresis between the triggering of the fire and fault alerts respectively. This arrangement avoids the sudden passage from one state to another.
- the impedance adapters can be produced in the form of a single field effect transistor, of the 2N 4416 type for example.
- the height of each of the chambers is important and it has already been said that the analysis and reference chambers 1 and 2 advantageously have heights of 12.5 mm and 7.5 mm.
- Figures 2 and 3 show two very important embodiments according to the invention. They schematically represent a series connection (Figure 2) similar to that of Figure 1 and a parallel connection ( Figure 3) similar to that of figure 4.
- Figure 2 shows the series arrangement of Figure 1 and we find the resistors R 1 , R 2 and R 3 as well as the ends of the bridge X and Y.
- This arrangement is particularly advantageous because it allows the use of a very radioactive source low on the order of, for example, 0.05 ⁇ C, that is to say 1850 disintegrations per second. Indeed, this low radioactivity causes a high impedance of the analysis chamber 1, compensated by the internal resistance Ri of great value.
- the bridge is adjustable by means of the variable resistance R 2 , it is possible to adjust the equilibrium point by means of a variable load resistance R s arranged at the source of the transistor TEC which makes it possible to modify the internal resistance Ri. This adjustment thus authorizes the use of a large range of radioactive sources.
- FIG. 3 also shows a bridge arrangement with an analysis chamber 1, a reference element constituted by the internal resistance Ri of the transistor TEC and resistors Ra and Rr constituting the two other branches of the bridge.
- a variable resistance Rr instead of having a variable resistance Rr, it is advantageous to provide, as in FIG. 2, a variable load resistance Rs at the source of the TEC which makes it possible to vary the resistance Ri.
- the voltage applied to the terminals of the analysis chamber is located in the recombination zone of the latter.
- Figure 4 shows an internal embodiment operating with two ionization chambers, respectively for analysis and reference 1 and 2 as in FIG. 1, mounted in parallel.
- the point Y is adjustable on the resistance Rr of the reference chamber (similar to that of FIG. 3) while the resistance R A of the analysis chamber of FIG. 3 is constituted by two resistors R 8 and R 9 .
- This embodiment comprises, like that of FIG. 1, comparators A 1 and A 2 and alert systems shown diagrammatically in S 1 and S 2 .
- this embodiment is provided with a fairly low voltage supply represented by small triangles while the chambers 1 and 2 are supplied by a higher voltage generator (of the order for example of 15 to 30 volts) which comprises in the example shown, an oscillator and a transformer Tf with high permeability, for example ⁇ > 1000 gauss, provided with two primary windings in series and a secondary winding.
- the oscillations are maintained by a transistor T R1 p i-lot in voltage by a regulator comprising an operational amplifier A 3 mounted as a comparator and a transistor T R2 .
- the inverted input of amplifier A 3 is connected to a divider bridge constituted by resistors R 10 , R 11 , R 12 and diode Z which delivers a reference voltage, while the other input of said amplifier is connected to circuit between the resistors R 8 and R 9 which constitute a divider bridge with the analysis chamber 1.
- the amplifier A 3 only delivers a voltage to the oscillator when the voltage thus sampled does not reach the reference voltage applied to its inverted input, so that the secondary voltage to the oscillator is controlled while its consumption is dependent on the secondary consumption of use, particularly low in this embodiment.
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Abstract
Description
L'invention concerne un détecteur d'incendie.The invention relates to a fire detector.
Il existe de nombreux types de détecteurs ou d'avertisseurs d'incendie tels que des détecteurs d'élévation de température comportant généralement des thermistances, des détecteurs de radiations émises par une flamme et comportant des cellules photo-électriques ou un tube à effluves et des détecteurs de fumée ou de gaz de combustion. Ces derniers sont basés sur des phénomènes optiques ou bien comportent au moins une chambre d'ionisation parcourue par un courant qui varie en fonction des gaz qui la traversent.There are many types of fire detectors or alarms such as temperature rise detectors generally comprising thermistors, detectors of radiation emitted by a flame and comprising photocells or a corona tube and smoke or flue gas detectors. The latter are based on optical phenomena or else comprise at least one ionization chamber traversed by a current which varies as a function of the gases which pass through it.
Tous ces dispositifs sont connectés électriquement à un système d'alerte ou d'alarme commandé par un dispositif qui établit la différence entre une valeur de mesure et une valeur de référence correspondant à un niveau normal ou tolérable. Ces dispositifs nécessitent généralement une consommation importante de courant ce qui est particulièrement onéreux étant donné leur fonctionnement en continu. En outre, ils sont sensibles aux phénomènes extérieurs perturbateurs et utilisent, pour les détecteurs à ionisation, des sources radioactives importantes.All these devices are electrically connected to an alert or alarm system controlled by a device which establishes the difference between a measurement value and a reference value corresponding to a normal or tolerable level. These devices generally require a large consumption of current which is particularly expensive given their continuous operation. In addition, they are sensitive to disturbing external phenomena and use, for ionization detectors, significant radioactive sources.
L'invention propose une électronique partiouliè- rement fiable et de faible consommation. Celle-ci est basée sur une mesure de comparaison entre une valeur mesurée et une valeur de référencé. En outre, l'invention permet de réaliser un système d'alerte en cas de mauvais fonctionnement du dispositif. Le dispositif selon l'invention est destiné à être adapté à de nombreux types de détecteurs électriques qui comportent un système d'alerte ou d'alarme, un élément de référence et un élément d'analyse dont l'impédance varie en présence d'une élévation de température et/ ou de radiations et/ou de gaz de combustion, lesdits éléments de référence et d'analyse étant montés en série ou en parallèle et constituant deux branches adjacentes d'un montage en pont de Wheastone dont les deux autres branches sont constituées par des résistances éventuellement variables tandis que la diagonale de mesure ou pont, joint, soit les points de connexion communs des résistances et desdits éléments, soit respectivement les extrémités des éléments détecteurs.The invention provides electronics which are particularly reliable and of low consumption. This is based on a comparison measurement between a measured value and a referenced value. In addition, the invention makes it possible to produce an alert system in the event of device malfunction. The device according to the invention is intended to be adapted to many types of electric detectors which include an alert or alarm system, a reference element and an analysis element whose impedance varies in the presence of a temperature and / or radiation and / or combustion gas rise, said reference and analysis elements being mounted in series or in parallel and constituting two adjacent branches of a Wheastone bridge assembly, the other two branches of which are constituted by possibly variable resistors while the measurement diagonal or bridge, joined, either the common connection points of the resistors and of said elements, or respectively the ends of the detector elements.
Le dispositif selon l'invention est remarquable en ce que les deux extrémités du pont sont connectées respectivement aux deux entrées de deux comparateurs de tension, montés en parallèle et en inverse, reliés chacun à un système d'alerte de telle sorte qu'un déséquilibre du pont crée un signal à la sortie de l'un ou de l'autre comparateur selon le sens de déséquilibre et commande le système d'alerte correspondant.The device according to the invention is remarkable in that the two ends of the bridge are connected respectively to the two inputs of two voltage comparators, mounted in parallel and in reverse, each connected to an alert system so that an imbalance du pont creates a signal at the output of one or the other comparator depending on the direction of imbalance and controls the corresponding alert system.
Avantageusement dans ce cas une hystérésis est crée entre les deux déclenchements au moyen par exemple d'un pont diviseur de tension aménagé à l'une des entrées de l'un des comparateurs.Advantageously in this case a hysteresis is created between the two trips by means for example of a voltage divider bridge arranged at one of the inputs of one of the comparators.
L'expérience montre que les comparateurs sont avantageusement constitués par des amplificateurs linéaires dont le gain est programmable.Experience shows that comparators are advantageously constituted by linear amplifiers whose gain is programmable.
Il a en outre été trouvé après des recherches et des essais nombreux que les amplificateurs qui permettent un bon fonctionnement sont des amplificateurs opérationnels intégrés connus sous les références LM 4250 ou µ A 776.It has also been found after numerous researches and tests that the amplifiers which allow a good functioning are integrated operational amplifiers known under the references LM 4250 or µ A 776.
Il est clair que cette disposition est adaptable à de nombreux types de détecteurs et les éléments de référence et d'analyse peuvent être constitués par des tubes à effluves sensibles aux radiations ou des ther- nistances sensibles aux élévations de température ou les chambres d'ionisation sensibles aux gaz de combustion.It is clear that this arrangement is adaptable to many types of detectors and the reference and analysis elements can be constituted by corona tubes sensitive to radiation or thermistors sensitive to temperature rises or ionization chambers sensitive to combustion gases.
Les chambres d'ionisation peuvent en outre comporter des électrodes sous tension réduite dont l'une est nunie d'une source radioactive ou des électrodes sou- nises à une haute tension avec ou sans radio-élément.The ionization chambers can furthermore include electrodes under reduced voltage, one of which is provided with a radioactive source or electrodes subjected to a high voltage with or without radio-element.
Il est possible aussi que l'un au moins des comparateurs soit précédé d'au moins un dispositif adaptateur d'impédance tel un transistor à effet de champ.It is also possible that at least one of the comparators is preceded by at least one impedance adapter device such as a field effect transistor.
Dans le cas d'un détecteur dont les éléments de référence et d'analyse sont constitués par deux chambres d'ionisation par radioactivité munies éventuelLement d'une électrode commune, il est apparu particulièrement important que les hauteurs des chambres l'analyse et de référence soient respectivement de 12,5 mm et de 7,5 mm.In the case of a detector whose reference and analysis elements consist of two radioactivity ionization chambers possibly provided with a common electrode, it appeared particularly important that the heights of the analysis and reference chambers are respectively 12.5 mm and 7.5 mm.
Un dispositif selon l'invention a une grande sensibilité due à sa mesure par comparaison, et permet le commander un système d'alerte incendie ou un système d'alerte dérangement selon le sens du déséquilibre du pont. Dans son application aux détecteurs à ionisation, l'invention permet d'utiliser des sources faiblement radioactives, ce qui représente un intérêt considérable étant donné les réglementations strictes iont sont l'objet de telles sources et les risques de contamination qui existent avec des sources de forte radioactivité.A device according to the invention has a high sensitivity due to its measurement by comparison, and makes it possible to control a fire alert system or a fault alert system according to the direction of the imbalance of the bridge. In its application to ionization detectors, the invention makes it possible to use weakly radioactive sources, which is of considerable interest given the strict regulations which are the subject of such sources and the risks of contamination which exist with sources of strong radioactivity.
Pour diminuer encore les sources radioactives utilisées dans les détecteurs il a été imaginé d'augmenter d'autant plus la tension appliquée aux chambres.To further reduce the radioactive sources used in the detectors, it has been imagined to increase all the more the voltage applied to the chambers.
Cependant, il est apparu contrairement aux idées reçues que cette tension devait être limitée. Une étude du phénomène d'ionisation montre que la courbe du courant d'ionisation en fonction de la tension appliquée au système présente plusieurs zones.However, contrary to popular belief, it appeared that this tension should be limited. A study of the ionization phenomenon shows that the curve of the ionization current as a function of the voltage applied to the system has several zones.
Dans la première zone, dite zone de reoombinai- son certains des ions contenus dans la chambre se recombinent entre eux. Cette zone a été jusqu'à présent très peu utilisée contrairement aux autres zones telles que la zone de chambre d'ionisation, la zone compteur proportionnel ou la zone de Geiger-Muller. L'inventeur a découvert que cette zone de recombinaison qui correspond donc à une mauvaise chambre d'ionisation était particulièrement sensible aux fumées ou gaz de combustion.In the first zone, the so-called reboost zone, some of the ions contained in the chamber recombine with each other. This area has so far been used very little unlike other areas such as the ionization chamber area, the proportional counter area or the Geiger-Muller area. The inventor has discovered that this recombination zone which therefore corresponds to a poor ionization chamber was particularly sensitive to smoke or combustion gases.
En conséquence selon un mode de réalisation de l'invention dans lequel au moins l'élément d'analyse est constitué par une chambre d'ionisation par radioactivité,la tension appliquée aux bornes de cette chambre d'analyse est située dans la zone dite de recombinaison de sa courbe de courant d'ionisation en fonction de la tension appliquée.Consequently, according to an embodiment of the invention in which at least the analysis element is constituted by a radioactive ionization chamber, the voltage applied to the terminals of this analysis chamber is located in the so-called recombination of its ionization current curve as a function of the applied voltage.
En outre il a été trouvé particulièrement intéressant que l'élément de référence soit constitué par la résistance interne d'un transistor à effet de champ disposé dans le montage en pont. En effet cette résistance interne très importante varie en fonction des paramètres extérieurs,autre5 que les gaz de combustion, sensiblement de la même manière que la chambre d'analyse et constitue donc un bon élément de référence.In addition, it has been found particularly advantageous for the reference element to be constituted by the internal resistance of a field effect transistor arranged in the bridge assembly. Indeed this very important internal resistance varies depending on external parameters, other 5 that the combustion gases, in substantially the same manner as the analysis chamber and is therefore a good reference.
Dans ce cas il est avantageux que la source du transistor à effet de champ soit reliée à la masse par l'intermédiaire d'une résistance variable qui permet de faire varier la résistance interne du transistor à effet de champ.In this case it is advantageous for the source of the field effect transistor to be connected to ground via a variable resistor which makes it possible to vary the internal resistance of the field effect transistor.
Il est alors possible au moyen de cette résistance variable d'ajuster la tension appliquée à la chambre d'analyse et dans le cas d'un montage en parallèle d'ajuster l'équilibre du pont.It is then possible by means of this variable resistance to adjust the voltage applied to the analysis chamber and in the case of a parallel assembly to adjust the balance of the bridge.
Pour économiser de l'énergie, selon un mode de réalisation, le détecteur est muni d'une source basse tension d'alimentation générale et d'un générateur de plus haute tension pour les éléments d'analyse et de référence piloté en tension par un régulateur conçu et disposé de manière à ne délivrer une tension audit générateur que lorsque la tension de celui-ci reste inférieure à une tension de référence.To save energy, according to one embodiment, the detector is provided with a low voltage general supply source and with a higher voltage generator for the analysis and reference elements controlled in voltage by a regulator designed and arranged so as to deliver a voltage to said generator only when the voltage of the latter remains below a reference voltage.
.Dans ce cas le régulateur est avantageusement constitué par un comparateur dont l'une des entrées est connectée à une source de tension de référence et l'autre entrée à un point du circuit situé en aval du générateur.In this case, the regulator is advantageously constituted by a comparator, one of the inputs of which is connected to a reference voltage source and the other input to a point on the circuit located downstream of the generator.
L'invention sera mieux comprise et d'autres particularités apparaîtront à la lecture de la description qui va suivre en référence au dessin annexé dans lequel
- - La figure 1 montre schématiquement un premier mode de réalisation d'un détecteur selon l'invention muni de deux chambres d'ionisation ;
- - La figure 2 montre une disposition en série semblable à celle de la figure 1 dans laquelle l'élément de référence est constitué par la résistance interne d'un transistor à effet de champ.;
- - La figure 3 montre un mode de réalisation semblable à celui de la figure 2 mais avec un montage en parallèle et,
- - La figure 4 montre un mode de réalisation monté en parallèle et muni d'un générateur de tension et d'un régulateur.
- - Figure 1 shows schematically a first embodiment of a detector according to the invention provided with two ionization chambers;
- - Figure 2 shows a series arrangement similar to that of Figure 1 in which the reference element is constituted by the internal resistance of a field effect transistor .;
- FIG. 3 shows an embodiment similar to that of FIG. 2 but with a parallel mounting and,
- - Figure 4 shows an embodiment mounted in parallel and provided with a voltage generator and a regulator.
Les détecteurs à ionisation sont connus et comportent au moins une chambre dans laquelle est disposé une matière radioactive destinée à ioniser ladite chambre. Lorsqu'une fumée ou des gaz de combustion pénètrent dans la chambre, l'état d'ionisation est modifié de manière telle que le nombre des charges mobiles diminue, ce qui revient à une augmentation de l'impédance interne de la chambre.Ionization detectors are known and include at least one chamber in which is disposed a radioactive material intended to ionize said chamber. When smoke or combustion gases enter the chamber, the ionization state is modified so that the number of mobile charges decreases, which amounts to an increase in the internal impedance of the chamber.
Dans l'exemple représenté à la figure 1, le dispositif comporte deux chambres d'ionisation 1 et 2 respectivement d'analyse et de référence montées en série. Chacune de ces dernières est pourvue d'une matière radioactive 3 et 4. Les chambres sont disposées de telle sorte que l'électrode positive 5 de la chambre d'analyse 1 et l'électrode négative 6 de la chambre de référence sont connectées au point commun B tandis qu'une source de courant est connectée entre les points A et C c'est-à-dire entre les électrodes positive et négative des chambres respectivement 2 et 1. (Source de 18 à 30 V par exemple).In the example shown in FIG. 1, the device comprises two
Le point commun B est relié électriquement à l'entrée d'un quadripole Q1 lui-même suivi d'un quadripole Q2. Les quadripoles Q et Q2 sont des adaptateurs d'impédance destinés à abaisser la grande impédance de sortie des chambres. Il est évidemment possible de n'utiliser qu'un seul quadripole adaptateur d'impédance, tel qu'un transistor à effet de champ par exemple ou tout autre composant équivalent.The common point B is electrically connected to the input of a quadrupole Q 1 itself followed by a quadrupole Q 2 . The quadrupoles Q and Q 2 are impedance adapters intended to lower the large output impedance of the chambers. It is obviously possible to use only one quadrupole impedance adapter, such as a field effect transistor for example or any other equivalent component.
Trois résistances en série R1, R2 et R3 sont montées en parallèle entre les points A et C, la résistance R2 étant disposée en potentiomètre. La sortie X du quadripole Q2et un point Y variable sur la résistance R2 sont connectés respectivement aux entrées négative et positive d'un amplificateur opérationnel A1. La sortie X est en outre connectée par l'intermédiaire d'une résistance R4 à l'entrée positive d'un amplificateur opérationnel A2 tandis que le point Y est relié électriquement à l'entrée négative de ce dernier. Le point Y est donc connecté aux entrées positive et négative respectivement des amplificateurs A1 et A2, par l'intermédiaire dans l'exemple représenté de deux résistances d'entrée R6 et R70 Three resistors in series R 1 , R 2 and R 3 are mounted in parallel between points A and C, the resistor R 2 being arranged as a potentiometer. The output X of the quadrupole Q 2 and a variable point Y on the resistor R 2 are connected respectively to the negative and positive inputs of an operational amplifier A 1 . The output X is also connected via a resistor R 4 to the positive input of an operational amplifier A 2 while the point Y is electrically connected to the negative input of the latter. The point Y is therefore connected to the positive and negative inputs of the amplifiers A 1 and A 2 respectively , through the example shown, of two input resistors R 6 and R 70
Les amplificateurs opérationnels A1 et A2 utilisés en comparateur sont avantageusement programmables au moyen des résistances RB et RB,o La résistance R4 disposée entre le point X et l'entrée de l'amplificateur A2 constitue l'une des résistances d'un pont diviseur R49 et R5 dont le point milieu Z est directement connecté à l'entrée sus-mentionnée.The operational amplifiers A 1 and A 2 used in comparator are advantageously programmable by means of resistors R B and R B , o Resistor R 4 disposed between point X and the input of amplifier A 2 constitutes one of the resistors of a divider bridge R 49 and R 5 , the mid point Z of which is directly connected to the above-mentioned input.
Il est clair que les chambres 1 et 2 constituent deux branches adjacentes d'un pont de Wheastone, les deux autres branches étant formées par les résistances R1, R3 et la résistance variable R2 disposée entre ces dernières tandis que la diagonale de mesure ou pont est comprise entre les points X et Y.It is clear that the
Les amplificateurs A1 et A2 sont respectivement connectés à deux systèmes d'alerte S1 et S2 comportant notamment des quadripoles Q3, Q4 et des résistances ou bobines relais 7 et 8 destinées à actionner tout moyen convenable lumineux et/ou source et/ou d'autres relais.Amplifiers A 1 and A 2 are respectively connected to two alert systems S 1 and S 2 comprising in particular quadrupoles Q 3 , Q 4 and resistors or relay coils 7 and 8 intended to actuate any suitable light and / or source means and / or other relays.
Lorsque la tension en X est inférieure à la tension d'entrée de l'amplificateur A1, celui-ci bascule et un signal déclenche le système d'alerte S1. Par contre lorsque la tension Z est supérieure à la tension d'entrée de l'amplificateur A2, celui-ci bascule et actionne le système S2.When the voltage at X is lower than the input voltage of amplifier A 1 , the latter switches and a signal triggers the alert system S 1 . On the other hand, when the voltage Z is greater than the input voltage of the amplifier A 2 , the latter switches over and actuates the system S 2 .
La figure 1 montre deux chambres 1 et 2 schématisées. En pratique celles-ci sont disposées dans un boitier éventuellement commun, la chambre d'analyse 1 étant ouverte et la chambre de référence 2 complètement ou partiellement fermée.Figure 1 shows two
Le fonctionnement est simple à comprendre. Le potentiomètre R2 est réglé de manière que le pont soit équilibré. Si des phénomènes extérieurs autres que des émissions de fumée modifient les impédances des deux chambres, le pont n'est pas déséquilibré et aucun système d'alerte n'est commandé. Par contre si des gaz de combustion pénètrent dans la chambre d'analyse, le courant qui la traverse est modifié et la tension au point Z devient supérieure à la tension d'entrée de l'amplificateur A2, ce qui déclenche le système d'alerte incendie S2. Au contraire, si le déséquilibre du pont a lieu dans l'autre sens, c'est-à-dire si la tension au point X devient inférieure à la tension d'entrée de l'amplificateur A1, c'est le système d'alerte dérangement ou défaillance S1 qui est déclenché. Ce déclenchement a lieu par exemple à la suite d'une détérioration des quadripoles adaptateurs d'impédance Q1, Q2 ou une rupture des branches à résistances ou encore à la suite d'un mauvais réglage du potentiomètre R2 etc.The operation is simple to understand. The potentiometer R 2 is adjusted so that the bridge is balanced. If external phenomena other than smoke emissions modify the impedances of the two chambers, the bridge is not unbalanced and no warning system is controlled. On the other hand, if combustion gases enter the analysis chamber, the current flowing through it is modified and the voltage at point Z becomes higher than the input voltage of amplifier A 2 , which triggers the system of fire alarm S 2 . On the contrary, if the imbalance of the bridge takes place in the other direction, i.e. if the voltage at point X becomes lower than the input voltage of amplifier A 1 , it is the fault or failure alert system S 1 which is triggered. This triggering takes place for example following a deterioration of the quadrupole adapters of impedance Q 1 , Q 2 or a rupture of the branches with resistances or even following a bad adjustment of the potentiometer R 2 etc.
Le pont diviseur R49 R5 permet d'établir un seuil de déclenchement en décalant le point d'équilibre du pont, de manière à réaliser une hystérésis entre les déclenchements des alertes respectivement incendie et dérangement. Cette disposition permet d'éviter le passage brutal d'un état à l'autre.The divider bridge R 49 R 5 makes it possible to establish a triggering threshold by shifting the equilibrium point of the bridge, so as to produce a hysteresis between the triggering of the fire and fault alerts respectively. This arrangement avoids the sudden passage from one state to another.
Dans le dispositif décrit, il est apparu particulièrement avantageux d'utiliser comme composants électroniques pour les amplificateurs A1 et A2 les amplificateurs opérationnels mentionnés ci-avant. De même les adaptateurs d'impédance peuvent être réalisés sous la forme d'un seul transistor à effet de champ, du type 2N 4416 par exemple. En outre la hauteur de chacune des chambres est importante et il a déjà été dit que les chambres d'analyse et de référence 1 et 2 ont avantageusement des hauteurs de 12,5 mm et 7,5 mm.In the device described, it appeared particularly advantageous to use as electronic components for the amplifiers A 1 and A 2 the operational amplifiers mentioned above. Similarly, the impedance adapters can be produced in the form of a single field effect transistor, of the 2N 4416 type for example. In addition, the height of each of the chambers is important and it has already been said that the analysis and
Il est clair que le montage en série des chambres 1 et 2 n'est pas obligatoire et il est possible d'imaginer un montage en parallèle sur l'alimentation, les chambres 1 et 2 constituant malgré tout deux branches adjacentes du montage en pont comme le montre la figure 4 par exemple sur laquelle on reviendra plus loin.It is clear that the series connection of
Les figures 2 et 3 montrent deux modes de réalisation très importants selon l'invention. Elles représentent schématiquement un montage en série (figure 2) semblable à celui de la figure 1 et un montage en parallèle (figure 3) semblable à celui de la figure 4.Figures 2 and 3 show two very important embodiments according to the invention. They schematically represent a series connection (Figure 2) similar to that of Figure 1 and a parallel connection (Figure 3) similar to that of figure 4.
Toutefois ici l'élément de référence (chambre 2 des figures 1 et 4) est remplacé par la résistance interne Ri d'un transistor à effet de champ TEC, la résistance Ri étant représentée en pointillé puisqu'il s'agit d'une résistance fictive.However here the reference element (
La figure 2 reprend la disposition série de la figure 1 et on retrouve les résistances R1, R2 et R3 ainsi que les extrémités du pont X et Y. Cette disposition est particulièrement avantageuse, car elle permet d'utiliser une source radioactive très faible de l'ordre par exemple de 0, 05 µ C c'est à dire de 1850 désintégrations par seconde. En effet cette faible radioactivité entraîne une impédance élevée de la chambre d'analyse 1, compensée par la résistance interne Ri de grande valeur. En outre si le pont est ajustable au moyen de la résistance variable R2, il est possible d'ajuster le point d'équilibre au moyen d'une résistance Rs variable de charge aménagée à la source du transistor TEC qui permet de modifier la résistance interne Ri. Cet ajustement autorise ainsi une utilisation d'une gamme importante de sources radioactives.Figure 2 shows the series arrangement of Figure 1 and we find the resistors R 1 , R 2 and R 3 as well as the ends of the bridge X and Y. This arrangement is particularly advantageous because it allows the use of a very radioactive source low on the order of, for example, 0.05 μC, that is to say 1850 disintegrations per second. Indeed, this low radioactivity causes a high impedance of the
La figure 3 montre également un montage en pont avec une chambre d'analyse 1, un élément de référence constitué par la résistance interne Ri du transistor TEC et des résistances Ra et Rr constituant les deux autres branches du pont. Toutefois pour ajuster l'équilibre du pont, au lieu d'avoir une résistance Rr variable, il est avantageux de prévoir comme pour la figure 2 une résistance variable de charge Rs à la source du TEC qui permet de faire varier la résistance Ri.FIG. 3 also shows a bridge arrangement with an
En outre comme il a été dit, la tension appliquée aux bornes de la chambre d'analyse est située dans la zone de recombinaison de celle-ci.Furthermore, as has been said, the voltage applied to the terminals of the analysis chamber is located in the recombination zone of the latter.
La figure 4 montre un mode de réalisation intéressant avec deux chambres d'ionisation respectivement d'analyse et de référence 1 et 2 comme à la figure 1 maistmontées en parallèle. Dans ce mode de réalisation le point Y est réglable sur la résistance Rr de la chambre de référence (analogue à celle de la figure 3) tandis que la résistance RA de la chambre d'analyse de la figure 3 est constituée par deux résistances R8 et R9. Ce mode de réalisation comporte comme celui de la figure 1 des comparateurs A1 et A2 et des systèmes d'alerte schématisés en S1 et S2. Toutefois ce mode de réalisation est muni d'une alimentation d'assez basse tension représentée par des petits triangles tandis que les chambres 1 et 2 sont alimentées par un générateur de tension plus élevée(de l'ordre par exemple de 15 à 30 volts) qui comporte dans l'exemple représenté, un oscillateur et un transformateur Tf à perméabilité élevée, par exemple µ > 1000 gauss, muni de deux enroulements primaires en série et un enroulement secondaire. Les oscillations sont entretenues par un transistor TR1 pi-loté en tension par un régulateur comportant un amplificateur opérationnel A3 monté en comparateur et un transistor TR2. L'entrée inversée de l'amplificateur A3 est connectée à un pont diviseur constitué par des résistances R10, R11, R12 et la diode Z qui délivre une tension de référence, tandis que l'autre entrée dudit amplificateur est connectée au circuit entre les résistances R8 et R9 qui constituent un pont diviseur avec la chambre d'analyse 1. Avec cette disposition, l'amplificateur A3 ne délivre une tension à l'oscillateur que lorsque la tension ainsi prélevée n'atteint pas la tension de référence appliquée à son entrée inversée, de telle sorte que la tension secondaire à l'oscillateur est contrôlée tandis que sa consommation est tributaire de la consommation secondaire d'utilisation, particulièrement faible dans ce mode de réalisation.Figure 4 shows an internal embodiment operating with two ionization chambers, respectively for analysis and
Il est évident que les modes de réalisation décrits peuvent subir un grand nombre de modifications ou être combinés sans sortir du cadre de l'invention. En outre les éléments d'analyse décrits sont constitués par des chambres d'ionisation par radioactivité et il est clair que celles-ci pourraient être remplacées par des électrodes soumises à une haute tension à l'aide d'un générateur du type décrit au sujet de la figure 4 ou par d'autres moyens détecteurs de chaleur ou de radiations. Enfin les modes de réalisation des figures 1, 2 et 3 peuvent évidemment utiliser un générateur et un régulateur du type décrit à propos de la figure 4.It is obvious that the embodiments described can undergo a large number of modifications or be combined without departing from the scope of the invention. Furthermore, the analysis elements described consist of radioactive ionization chambers and it is clear that these could be replaced by electrodes subjected to a high voltage using a generator of the type described on the subject. in Figure 4 or by other heat or radiation detectors. Finally, the embodiments of FIGS. 1, 2 and 3 can obviously use a generator and a regulator of the type described in connection with FIG. 4.
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- 1979-02-22 DE DE7979400108T patent/DE2967062D1/en not_active Expired
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CN107170188B (en) * | 2017-07-07 | 2023-05-05 | 金川集团股份有限公司 | Adjustable audible and visual alarm device for DCS system and use method thereof |
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