EP0583195A1 - Dispositif d'élaboration d'un signal pour une alarme - Google Patents

Dispositif d'élaboration d'un signal pour une alarme Download PDF

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EP0583195A1
EP0583195A1 EP93402017A EP93402017A EP0583195A1 EP 0583195 A1 EP0583195 A1 EP 0583195A1 EP 93402017 A EP93402017 A EP 93402017A EP 93402017 A EP93402017 A EP 93402017A EP 0583195 A1 EP0583195 A1 EP 0583195A1
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Michel Iscla
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    • G—PHYSICS
    • G08—SIGNALLING
    • G08B—SIGNALLING OR CALLING SYSTEMS; ORDER TELEGRAPHS; ALARM SYSTEMS
    • G08B13/00—Burglar, theft or intruder alarms
    • G08B13/20—Actuation by change of fluid pressure

Definitions

  • the device according to the invention overcomes these drawbacks. It uses the fact that each movement of human beings or objects, the breaking of windows and in general any human action causes the setting of the surrounding air.
  • the device according to the invention comprises a detector proper, an associated electrical and electronic device.
  • DE-A-3 029 905 discloses a leak detector which includes a heat-sensitive resistor 14.
  • the voltage difference ⁇ Uf between the voltage across this resistor and a reference voltage Uf is amplified by an operational amplifier, the value thus amplified actuating a display device.
  • Such a device which detects leakage rates in a preferred direction may have its operation disturbed depending on the temperature of the blown fluid, in addition, it does not require great sensitivity.
  • an omnidirectional detector is required and sensitive because the convection currents that we want to detect are currents of low dynamic pressure and very slow.
  • the object of the invention is to provide a device producing a signal for an alarm, the device being insensitive to climatic variations and having no particular detection direction.
  • the device can provide a signal despite certain destructions.
  • the invention relates to the device according to claim 1.
  • the device comprises a detector (1) consisting of a metal wire of very small section operating according to the known principle known as "hot wire”.
  • This principle is generally used for the production of anemometers, that is to say to measure the speed of a fluid. This use makes it necessary to compensate the anemometer for fluctuations in the temperature of the fluid, to seek a fairly wide measurement range and to restore an aerodynamic flow, if possible laminar, at the level of the hot wire.
  • the detector (1) consisting of such a conductor is placed in series with a resistor (2) whose value is close to that of (1) in equilibrium mode by natural convection. Indeed, this condition allows, for a given variation of the resistance of the detector (1) to obtain the greatest variation of the voltage across (2)
  • the resistance (5) placed in parallel with (1) has a value very large compared to that of (1) and (2). Its role will be explained later. It can be overlooked for the following. Under these conditions, the temperature of the detector at equilibrium is written:
  • the sensitivity of the detector is therefore all the more important the larger the product ( ⁇ o . A) and the smaller the product (p. S). It is therefore advantageous for this application to use a detector made of iron, steel, titanium or one of its alloys. In fact, in addition to their electrical characteristics, these materials have excellent mechanical and corrosion resistance. It is also possible to have them in the form of wires with diameters less than eight hundredths of a millimeter, which is entirely suitable for the present application.
  • the device which is the subject of the invention can also be used to detect a change in the nature of the ambient fluid and in particular a liquid / gas transition or vice versa.
  • This application relates in particular to the cooling circuits, for example of an automobile engine, for detect a pipe break and trigger an alarm well before the engine temperature reaches an excessive value, or to detect the level of a fluid.
  • the detector is optimized to detect relatively rapid variations in the exchange coefficient K. It is therefore not necessary to equip the device with any temperature compensation as is generally provided in anemometers using the principle of hot wire.
  • the temperature variations of the ambient fluid in the present applications of the invention are slow.
  • the resistor (5) in parallel with (1) makes it possible to carry out a simple test on the state of the detector (1). In the event of a break in the metal wire (12), the voltage across (2) will become much lower than E / 2, in the event of a short circuit, it will become much higher than E / 2.
  • the voltage at the terminals of (4) is possibly amplified by means of (6) and compared by means of (7) to an adjustable reference voltage Uref which allows the adjustment of the overall sensitivity of the device.
  • the output S will, for example, be a logic level.
  • the principle of the invention makes it possible, in the same circuit, to mount several detectors (1) (10) (11) in series as shown in FIG. 2.
  • Figure 3 shows the principle of realization of the detector (1). It consists of metal wire (12) connected at each end to electrical contacts (13), the whole being fixed on an electrically and thermally insulating support. The metal wire (12) is protected by a grid (15) against mechanical attack.
  • This grid is permeable to fluids. It can be metallic to form a Faraday cage type protection against electromagnetic radiation.
  • metal wire (12) it is advantageous for the metal wire (12) to be distant from the insulating support (14), however it is possible that it is directly in contact with it as illustrated in FIG. 5, at the cost of a slight loss of sensitivity.
  • This particular configuration may be preferred for detecting the nature of the ambient fluid for, for example, a fluid level detector.
  • the wire (12) can be installed either horizontally, vertically, or in any intermediate position. To reduce the dimensions of the detector, it is possible, as illustrated in Figure 4, to fold the wire in the shape of an "S" around insulating pads (16) possibly mounted on a tensioning device, one of the possible solutions of which is shown in Figure 6.
  • This tensioning device comprises the insulating stud (16) sliding and guided, provided with a spring (17) which keeps the wire in tension to compensate for thermal expansions and possible length dispersions.
  • the electrical contacts (13) can be transferred to any side of the detector, either each on a different side as in figure n ° 4, or both on the same side as illustrated in figure n ° 7 and this in the plane of the support (14) or perpendicular thereto.
  • a variant consists in adding a convergent device of the "Venturi" type as illustrated in FIG. 8 and which makes it possible to accelerate the flow of fluid.

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Abstract

L'invention concerne un dispositif permettant de détecter avec une grande sensibilité les variations du coefficient d'échange thermique par convection entre un détecteur et un fluide , notamment dans le cas d'un passage d'un régime de convection naturelle à un régime de convection forcée ou d'un changement de la nature du fluide ambiant , le détecteur étant constitué d'un fil métallique de très faible section chauffé par le passage d'un courant électrique . Ce détecteur est associé à un circuit électrique et électronique qui réalise les fonctions de détection ainsi que l'autotest du détecteur . Le dispositif selon l'invention est particulièrement destiné aux systèmes d'alarme anti-intrusion ou anti-vol pour habitations , immeubles publics ou privés , véhicules .

Description

  • La présente invention concerne un dispositif d'élaboration d'un signal destiné notamment aux systèmes d'alarme antivol pour habitations , immeubles publics ou privés et véhicules Les systèmes d'alarme connus combinent généralement des dispositifs spécifiques à chaque type d'information ou d'événement recherché , comme , par exemple et de manière non limitative :
    • détection volumétrique de présence
    • détection d'ouverture de portes ou de fenêtres
    • détection de bris de vitre
    • détection de déplacement d'objets
  • Chacun des dispositifs assurant ces diverses détections utilisent souvent des procédés et des techniques particuliers. Il est quelquefois possible de concevoir des parades destinées à déjouer leur action . Certains peuvent être activés à distance .
  • Le dispositif selon l'invention permet de remédier à ces inconvénients . Il utilise le fait que chaque mouvement d'êtres humains ou d'objets , le bris de vitres et de manière générale toute action humaine provoque la mise en mouvement de l'air environnant .
  • La détection de cette mise en mouvement avec une grande sensibilité permet donc d'assurer l'ensemble des fonctions décrites ci-dessus par le biais d'un dispositif unique .
  • Le dispositif selon l'invention comporte un détecteur proprement dit , un drcuit électrique et électronique associé .
  • Il est connu du brevet DE-A-3 029 905 un détecteur de fuite lequel comprend une résistance thermosensible 14 . La différence de tension ΔUf entre la tension aux bornes de cette résistance et une tension de référence Uf est amplifiée par un amplificateur opérationnel la valeur ainsi amplifiée actionnant un dispositif de visualisation .
  • Un tel dispositif qui détecte des débits de fuite dans une direction préférentielle peut avoir son fonctionnement perturbé selon la température du fluide soufflé , en outre , il ne nécessite pas une grande sensibilité .Dans le cas de l'invention au contraire il faut un détecteur omnidirectionnel et sensible car les courants de convection que l'on veut détecter sont des courants de basse pression dynamique et très lents .
  • Le problème est que ces détecteur sensibles sont sensibles aux variations climatiques locales et provoquent de fausses alarmes , le détecteur , par exemple , peut être volontairement coupé ou mis en court-circuit .
  • Le but de l'invention est de fournir un dispositif élaborant un signal pour une alarme , le dispositif étant insensible aux variations climatiques et ne possèdant pas de direction particulière de détection . Dans une forme préférée de réalisation, le dispositif peut fournir un signal malgré certaines destructions .
  • L'invention a pour objet le dispositif selon la revendication 1.
  • D'autres détails et avantages de l'invention apparaîtront lors de la description qui va être donnée ci-après en regard des dessins annexés dans lesquels :
    • la figure n°1 représente un mode de réalisation de l'invention .
    • la figure n°2 représente une variante comportant plusieurs détecteurs montés en série.
    • les figures n°3 à 8 représentent , à titre d'exemple , quelques détails de réalisation ou de configurations possibles pour le détecteur .
  • En référence à la figure n°1 , le dispositif comporte un détecteur (1) constitué d'un fil métallique de section très faible fonctionnant selon le principe connu dit du " fil chaud " .
  • Ce principe est généralement utilisé pour la réalisation d'anémomètres c'est-à-dire pour mesurer la vitesse d'un fluide . Cette utilisation impose de compenser l'anémomètre des fluctuations de la température du fluide de rechercher une étendue de mesure assez large et de restituer au niveau du fil chaud un écoulement aérodynamique si possible laminaire .
  • L'utilisation qui est faite de ce principe dans la présente invention diffère notablement en ce sens qu'il ne s'agit pas de mesurer la vitesse absolue du fluide mais de détecter sa mise en mouvement quel que soit le régime , laminaire ou turbulent , soit une modification de sa nature , avec un fonctionnement de type "tout ou rien " où la sensibilité sera privilégiée autour du point d'équilibre en régime de convection naturelle . Enfin, le présent dispositif ne prévoit pas de système de compensation en température .
  • Le principe est rappelé ci-après :
    • un matériau homogène de section S et de longueur L a une résistance électrique R exprimée par la formule R = ρ × L S
      Figure imgb0001
       où ρ est la resistivité électrique .
    • la résistivité électrique dépend de la nature du matériau utilisé et de sa température ϑ selon la formule approchée :

              ρ = ρo× ( 1 + A.ϑ)

      où ρo est la résistivité à 0°C.
    • lorsque ce matériau est traversé par un courant I sa température atteint une valeur d'équilibre ϑe telle que :

              R × I²= K × p × L × (ϑe- ϑa)

      avec
         K = coéfficient d'échange thermique par convection
         p = périmètre du conducteur
         ϑa = température du fluide ambiant
  • Cette équation traduit l'équilibre entre l'énergie dissipée par effet Joule et l'énergie échangée par convection , si l'on néglige les échanges par conduction et rayonnement . Toute variation du coéfficient K, en particulier lors d'un passage d'un régime de convection naturelle à un régime de convection forcée , se traduit par une variation de la température du conducteur donc de sa résistance qu'il s'agit de détecter par un circuit électrique approprié.
  • En référence à la figure n°1 , le détecteur (1) constitué d'un tel conducteur est placé en série avec une résistance (2) dont la valeur est voisine de celle de (1) en régime d'équilibre par convection naturelle . En effet cette condition permet , pour une variation donnée de de la résistance du détecteur (1) d'obtenir la plus grande variation de la tension aux bornes de (2) La résistance (5) placée en parallèle de (1) a une valeur très grande par rapport à celle de (1) et (2) . Son rôle sera explicité plus loin . Elle peut être négligée pour ce qui suit . Dans ces conditions , la température du détecteur à l'équilibre s'écrit :
    Figure imgb0002
  • Si l'on étudie les variations de I en fonction des variations du coefficient K , on obtient la formule :
    Figure imgb0003
  • La sensibilité du détecteur est donc d'autant plus importante que le produit (ρo. A ) est grand et que le produit ( p . S ) est petit . Il est donc avantageux pour cette application d'utiliser un détecteur réalisé en fer, en acier,en titane ou un de ses alliages . En effet , outre leur caractéristiques électriques ces matériaux possèdent une résistance mécanique et à la corrosion excellente . Il est par ailleurs possible d'en disposer sous forme de fils de diamètres inférieurs à huit centièmes de millimètre , ce qui est tout à fait adapté à la présente application .
  • D'autres matériaux peuvent valablement être utilisés à condition que le produit (ρo. A ) soit supérieur à 35 . 10⁻¹¹ ohm.mètre /°C afin que la longueur de fil nécessaire à la réalisation du détecteur ne soit pas prohibitive et permette des dimensions globales inférieures à quelques centimètres .
  • Le dispositif objet de l'invention peut également être utilisé pour détecter une modification de la nature du fluide ambiant et en particulier , une transition liquide/gazeux ou inversement Cette application concerne notamment les circuits de refroidissement , par exemple de moteur d'automobile , pour détecter une rupture de tuyauterie et déclencher une alarme bien avant que la température du moteur n'atteigne une valeur excessive , ou bien pour détecter le niveau d'un fluide .
  • Pour toutes ces applications , le détecteur est optimisé pour déceler des variations relativement rapides du coefficient d'échange K . Il n'est donc pas nécessaire d'équiper le dispositif d'une quelconque compensation en température comme cela est généralement prévu dans les anémomètres utilisant le principe du fil chaud .
  • Les variations de température du fluide ambiant dans les présentes applications de l'invention , sont lentes .
  • C'est la raison de la présence , dans le circuit du condensateur (3) qui joue le rôle de filtre passe-haut et qui permet de ne détecter aux bornes de la résistance (4) que les variations suffisamment rapides de tension aux bornes de (2) . Cette fonction de suppression de la composante continue peut également être réalisée par d'autres dispositifs non décrits ici .
  • La résistance (5) en parallèle de (1) permet d'effectuer un test simple sur l'état du détecteur (1) . En cas de rupture du fil métallique (12) , la tension aux bornes de (2) va devenir très inférieure à E/2 , en cas de court-circuit , elle va devenir très supérieure à E/2 .
  • Une surveillance de la tension aux bornes de (2) à l'aide de deux comparateurs (8) et (9) qui comparent , par exemple , respectivement à 3E/4 et E/4 , permet donc avec les états A1 et A2 de connaître en permanence l'état du détecteur .
  • La tension aux bornes de (4) est éventuellement amplifiée au moyen de (6) et comparée au moyen de (7) à une tension de référence Uréf ajustable qui permet le réglage de sensibilité globale du dispositif . La sortie S sera , par exemple , un niveau logique .
  • Le principe de l'invention permet , dans un même circuit , de monter en série plusieurs détecteurs (1) (10) (11) comme représenté sur la figure n°2 .
  • La figure n°3 montre le principe de réalisation du détecteur (1) . Il se compose du fil métallique (12) relié à chaque extrémité à des contacts électriques (13) le tout étant fixé sur un support isolant électriquement et thermiquement . Le fil métallique (12) est protégé par une grille (15) contre les agressions mécaniques .
  • Cette grille est perméable aux fluides . Elle peut être métallique pour former une protection de type cage de Faraday contre les rayonnements électromagnétiques .
  • Il est avantageux que le fil métallique (12) soit éloigné du support isolant (14) cependant il est possible qu'il soit directement à son contact comme illustré sur la figure n°5 , au prix d'une légère perte de sensibilité.
  • Cette configuration particulière pourra être préférée pour la détection de la nature de fluide ambiant pour , par exemple , un détecteur de niveau de fluide .
  • Le fil métallique (12) peut être installé soit horizontalement , soit verticalement , soit dans toute position intermédiaire . Pour réduire les dimensions du détecteur , il est possible , comme illustré sur la figure n°4 , de replier le fil en forme de " S " autour de plots isolants (16) éventuellement montés sur un dispositif de tension dont une des solutions possibles est représentée sur la figure n°6 .
  • Ce dispositif de tension comporte le plot isolant (16) coulissant et guidé , muni d'un ressort (17) qui maintient le fil en tension pour rattraper les dilatations thermiques et les dispersions éventuelles de longueur .
  • Les contacts électriques (13) pourront être reportés sur n'importe quel côté du détecteur , soit chacun sur un côté différent comme sur la figure n°4 , soit les deux sur un même côté comme illustré sur la figure n°7 et ceci dans le plan du support (14) ou perpendiculairement à celui-ci .
  • Pour augmenter la sensibilité du détecteur dans une direction particulière , une variante consiste à adjoindre un dispositif convergent de type " Venturi " comme illustré sur la figure n°8 et qui permet d'accélérer le flux de fluide .

Claims (11)

1 - Dispositif d'élaboration d'un signal pour une alarme comportant un détecteur (1) constitué d'au moins une résistance variable avec la température branchée en série avec une résistance (2) , l'ensemble constitué par le détecteur (1) et la résistance (2) étant destiné à être branché aux bornes d'une alimentation continue (E) , le signal étant obtenu en sortie (S) d'une chaîne de circuits de traitement recevant en entrée une tension variable avec la tension au point de jonction entre la résistance (2) et le détecteur (1) , le dispositif étant caractérisé en ce que le détecteur (1) comporte au moins un fil métallique (12) de résistivité variable avec la température et en ce que les circuits de traitement comprennent au moins , un filtre passe-haut (3,4) et un comparateur (7) ayant deux entrées et une sortie, l'une des entrés recevant une tension en provenance du filtre passe-haut (3,4) , l'autre entrée une tension de référence Uréf , la sortie du comparateur (7) constituant le point de sortie du signal .
2 -Dispositif selon la revendication 1 caractérisé en ce que le fil métallique (12) utilisé pour le détecteur (1) est réalisé dans un matériau dont les caractéristiques électriques sont telles que le produit : résistivité électrique à 0°C par le coefficient de température soit supérieur à 35.10⁻¹¹ ohm.mètre/°C , et notamment du fer ,de l'acier , du titane ou un de ses alliages .
3 -Dispositif selon l'une quelconque des revendications précédentes caractérisé en ce que le fil métallique (12) utilisé dans le détecteur (1) a un diamètre inférieur à huit centièmes de millimètre .
4 -Dispositif selon l'une quelconque des revendications précédentes caractérisé en ce que la chaîne de circuits de traitement comprend en outre un amplificateur (6) ayant une entrée et une sortie , I'entrée recevant une tension en provenance du filtre passe-haut (3,4) et la sortie étant dirigée vers l'entrée du comparateur (7).
5 -Dispositif selon l'une quelconque des revendications précédentes caractérisé en ce que la valeur de la résistance (2) est voisine de la résistance du détecteur (1) en régime de convection naturelle avec l'air ambiant.
6 -Dispositif selon l'une quelconque des revendications précédentes caractérisé en ce qu'une résistance (5) de forte valeur par rapport à celle du détecteur (1) est branchée en parallèle aux bornes du détecteur (1) et en ce que le dispositif comprend en outre deux comparateurs (8,9) ayant chacun deux entrées et une sortie , la première entrée de chaque comparateur recevant la valeur de la tension au point de jonction du détecteur (1) et de la résistance (2) , la seconde entrée recevant pour l'un des comparateurs (8) une tension supérieure à celle de la première entrée , la seconde entrée de l'autre comparateur (9) recevant une tension inférieure à celle de la première entrée de ce comparateur (9) .
7 -Dispositif selon l'une quelconque des revendications précédentes caractérisé en ce que le fil (12) du détecteur (1) est monté entre deux bornes (13) fixées sur un support isolant (14).
8 -Dispositif selon la revendication 7 caractérisé en ce que le support isolant (14) comporte en outre des plots isolants (16) , le fil (12) contournant chacun des plots .
9 -Dispositif selon la revendication 8 caractérisé en ce que au moins l'un des plots (16) est soumis à l'action d'un ressort (17) de façon à mettre le fil (12) en tension .
10-Dispositif selon l'une quelconque des revendications précédentes caractérisé en ce qu'une grille perméable aux fluides protège le détecteur (1).
11-Dispositif selon l'une quelconque des revendications précédentes caractérisé en ce que le détecteur (1) est monté à l'intérieur d'un convergent accélérant le le flux de fluide au niveau du détecteur (1) .
EP93402017A 1992-08-11 1993-08-05 Dispositif d'élaboration d'un signal pour une alarme Withdrawn EP0583195A1 (fr)

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Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN107807145A (zh) * 2016-09-09 2018-03-16 中核兰州铀浓缩有限公司 一种无热源型检测uf6介质气体流向的传感器

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