EP4198932B1 - Device for detecting fires or abnormal excess temperature, energetically independent - Google Patents
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- EP4198932B1 EP4198932B1 EP21216161.6A EP21216161A EP4198932B1 EP 4198932 B1 EP4198932 B1 EP 4198932B1 EP 21216161 A EP21216161 A EP 21216161A EP 4198932 B1 EP4198932 B1 EP 4198932B1
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- G—PHYSICS
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- G08B17/00—Fire alarms; Alarms responsive to explosion
- G08B17/06—Electric actuation of the alarm, e.g. using a thermally-operated switch
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- G08B17/005—Fire alarms; Alarms responsive to explosion for forest fires, e.g. detecting fires spread over a large or outdoors area
Definitions
- the present invention relates to the field of detection and alert devices for the start of fires, or abnormal temperature exceeding.
- the present invention relates more specifically to a device for detecting fires or abnormal temperature exceeding, energetically, autonomous, comprising a shape memory component, in particular a shape memory alloy commonly designated under the acronym AMF, in connection with a piezoelectric component.
- a shape memory component in particular a shape memory alloy commonly designated under the acronym AMF, in connection with a piezoelectric component.
- the combination of the two aforementioned components allows, under certain conditions, in particular temperature, which will be specified below in the description, the generation of an electric current which is extracted in an electric circuit.
- the resulting electrical signal is perceived by an antenna which in turn transmits in a defined frequency band allowing the sending of an alert to firefighters or fire treatment entities for intervention on the site threatened by the fire or the abnormal temperature exceedance.
- the energetically autonomous detection device will find applications, for example but not limited to, in the detection of forest fires, or even in the detection of fires or abnormal temperature exceedances likely to be triggered on sites sensitive industries.
- Fires that occur across the globe cause the loss of thousands of hectares of nature each year.
- these fires are accompanied by significant CO 2 emissions and have a negative impact on the air quality in affected regions.
- Some fires, of particularly spectacular size and intensity, can project plumes or clouds of smoke extending hundreds, or even thousands, of kilometers.
- Recent data obtained in particular by the Copernicus program on forest fires show a trend towards their increase in number, as well as an increase in the size of the affected areas, their intensity and their persistence. Regions usually considered to be cold zones, and therefore less conducive to fires, such as Siberia or North America, are no longer spared.
- the French patent document published under number FR 2 614 984 describes an optical system for detecting thermal radiation, intended to detect and locate forest fires in their initial phase, when it is still easy to control the fire. More particularly, it is a device mounted at the top of a mast and whose optical part comprises mirrors, Fresnel lenses or concave mirror collimators, an electromechanical rotation and scanning system and infrared sensors . The latter convert the thermal radiation captured into an electrical signal, which, after software electronic processing, triggers the alarm by radiotelegraphy means.
- This document also describes a station for detecting and locating a fire comprising a source of a small diameter laser beam and, in the path of this emitted beam, return mirror members, a separator device (separator blade or a polarization separator cube), an optical device for polarization variation and convergence, a mirror located in the divergent beam and shaped to collimate the divergent beam received into a parallel beam of relatively large diameter, and an optical assembly.
- the system with the exception of the laser source and the mirror, rotates around an X-X axis and directs the outgoing beam so that it scans the area to be monitored.
- the French patent FR 2 893 743 describes a forest fire detection method in which a plurality of sensors constitute a mesh of the forest area to be monitored. Each sensor is capable of locally detecting an outbreak of fire, and is associated with a radio frequency transmitter connected to a control terminal, so that the detection of an outbreak of fire near a sensor is automatically transmitted to the control terminal. control, which generates an alert signal, particularly for firefighters.
- fire detection devices based on terrestrial sensor networks such as the one described in the paper FR 2 893 743 , have the disadvantage of requiring power from chemical batteries, which are not very environmentally friendly because they are not ecological to manufacture, and complicated to recycle. Also note that these batteries require regular maintenance and changing.
- This device comprises a shape memory component capable of converting, into displacement and/or change of shape, in other words into mechanical energy, the heat received by a source, the temperature of which is greater than a threshold temperature.
- the device also includes a piezoelectric component capable of converting the movement and/or change of shape into electrical energy.
- the piezoelectric component and the shape memory component are integral.
- An electronic module completes the assembly to extract the electrical charges from the piezoelectric component, then to convert the electrical energy produced by this component into a radio signal alerting the start of a fire at a control station.
- a plurality of round wires made of shape memory components are integral with a piezoelectric composite, comprising a plurality of piezoelectric cells connected together by electrical conductors.
- the piezoelectric cells are assembled and fixed between two layers of electrically insulating polymers, which can be of the same or different nature.
- the AMF component can also be presented, instead of round wires, in the form of a plurality of flat strips.
- the AMF components round wires or flat strips, are preconditioned at normal room temperature before being positioned on the piezoelectric composite made up of cells assembled between the layers of polymer.
- the AMF components return to their initial shape, by shortening. This results in the release of the pre-stressed piezoelectric element which tends to oscillate around its equilibrium position. This causes a change in the shape of the piezoelectric composite, and causes the generation of an electric current.
- the electrical energy is used by the electronic module to emit a radio signal.
- Such a detector has the advantage of being energetically autonomous, and therefore of being able to operate without requiring the use of additional energy sources, such as a cell or a battery.
- the device described in this document more particularly comprises a body in which is arranged an electromagnetic coil comprising a coil of conductive wire connected to an electrical circuit and cooperating with a core made of magnetic material.
- the core is initially blocked, directly or indirectly, by an AMF component capable of preventing any relative movement of the core relative to the body of the device, in a position outside the coil of conductive wire, when the temperature is below a threshold temperature.
- the AMF component initially constrained, is capable of converting the heat emitted by a rise in temperature above the threshold temperature, into a displacement or a change of shape (it returns to its initial shape) capable of unblocking the core.
- the body also incorporates at least one spring capable of relaxing and releasing energy making it possible to propel said core inside the coil of conductive wire when the core is previously unlocked by moving the AMF component.
- An electronic module completes the device. This module is capable of converting the electromotive force induced by the movement of the core in the coil into a radio signal warning of the presence of a fire.
- detectors can still be improved. They are in fact complex and expensive to manufacture, requiring the presence of numerous elements to be assembled, such as a plurality of wires or strips of AMF components to be manufactured, which must be glued to a piezoelectric composite, itself requiring a complex assembly of piezoelectric cells connected to each other by electrical conductors and sandwiched between layers of insulating polymers.
- magnetostrictive materials which deform under the action of a varying magnetic field
- mechanical-electrical converters a time-varying stress is applied to them, in order to 'obtain a magnetic field varying with time. This is then used to produce a current in a coil.
- these transducers can only generate electrical energy if they are very strongly stressed, that is to say if the force applied is high enough and extends over a long period of time.
- piezoelectric-magnetostrictive composites have been developed.
- the significant deformation generated by the magnetostrictive material (under the effect of a magnetic field) generates a strong electric charge at low and high rates of application of mechanical energy thanks to piezoelectrics.
- the present invention aims to remedy, at least in part, the disadvantages of devices known in the state of the art.
- the present invention relates to a device for detecting fires, or abnormal temperature exceeding, energetically autonomous, in the form of a box inside which is arranged, at least, one memory component of shape capable of converting into mechanical energy, namely into displacement and/or change of shape, the heat received by a source whose temperature is greater than a threshold temperature, at least one piezoelectric component capable of converting the mechanical energy of said shape memory component into electrical energy, and an electronic module capable of converting the electrical energy produced by said piezoelectric component into a radio signal for alerting the start of a fire.
- said shape memory component constitutes, during its movement and/or change of shape, a means of sectioning a support means to which said at least one piezoelectric component is secured, the sectioning of said support means allowing the passage of said at least one piezoelectric component from a first position called “under voltage” to a second position called “free” in which said piezoelectric component is activated and capable of entering into resonance and producing the electrical energy captured by said electronic module.
- the detection device using shape memory alloys (AMF), has the particular advantage of allowing rapid detection of the start of fires or critical increases in temperature. This rapid detection is made possible thanks to the memory effect of these intelligent materials which are able to change shape with temperature.
- AMF shape memory alloys
- the present invention relates to a device 1 for detecting fires or abnormal temperature exceeding, which consists of a housing 2.
- the device 1 of the invention presents, in particular, the characteristic of being energetically autonomous.
- said detection device 1 according to the invention is based on the principle of energy conversion.
- the heat released for example, by the triggering of a fire I, in a place where a detection device 1 according to the invention is located, causes an increase in the temperature to which said device 1 is subjected, up to until it exceeds a threshold temperature.
- Exceeding this threshold temperature results in the actuation of a shape memory component 3, designated below in the description by "AMF component", which said detector 1 comprises, said AMF component 3 transforming the thermal energy received during of the increase in temperature, in mechanical energy.
- This AMF component 3 is connected to a system for converting mechanical energy into electrical energy, consisting of a piezoelectric system 4, so that this electrical energy can then be converted, by an electronic module 5, into a radio frequency signal sent to a system terrestrial or satellite detection to alert the start of a fire.
- threshold temperature allowing activation of the AMF component 4
- the threshold temperature within the meaning of the present invention is, advantageously, perfectly adaptable since the AMF component 3 included in the detector device 1 according to the invention can have activation temperatures of up to +250 °C.
- the threshold temperature considered can, therefore, be adapted according to the use that will be made of the device 1; in fact, this threshold temperature will not be the same depending on whether said detection device 1 of the invention is intended to detect a fire or if it is intended to be installed at sensitive industrial sites within which a temperature relatively high can be considered as not being a sign of a risk of fire.
- the AMF component can advantageously consist of a shape memory alloy in particular based on copper (CuAIBe, CuAINi, CuAIMn, CuZnAI), based on nickel-titanium (NiTi, NiTiFe, NiTiCu, NiTiCr, NiTiHf etc.), and the iron-based alloys (FeMnSi, FeMnCr, FeMnCrSi).
- shape memory alloys can be monocrystalline, that is to say made up of a single grain, or of several grains separated by grain boundaries with low misorientation.
- the AMF alloy usable in the manufacture of the fire detector device 1 according to the invention is chosen from CuAIBe, CuAINi, NiTi, NiTiCu, NiTiHf.
- NiTi alloy which is used for the manufacture of the AMF component 3 which comprises the detector device 1 according to the invention.
- said aforementioned AMF component 3 whose activation temperature is adaptable, is in the form of a sectioning means 31 of a support means 6.
- said sectioning means 31 which the device 1 of the invention comprises is in the form of a cylindrical sleeve engaged on the support means 6 which in turn consists of a shaft 6.
- said sectioning means 31 preferably in the form of a cylindrical sleeve 31, is subjected to a rise in temperature, beyond the threshold temperature, it will lengthen and decrease in diameter, causing the support shaft 6 to break.
- At least one piezoelectric component 4 is secured to this support shaft 6.
- the change in shape of the AMF component, and the resulting sectioning of the cylindrical sleeve 31, are capable of causing the piezoelectric component 4 to pass from a first position called “under tension” or “prestress” 71, illustrated on the figure 2 And 4 , in which said piezoelectric component 4 is deactivated, towards a second position 72 called “free”, visible on the figures 3 And 5 , in which said piezoelectric component 4 is activated.
- the mechanical energy which is provided by the movement of the AMF component 3, causing the support arm 6 to break applies a constraint on the piezoelectric component 4, which passes from one position to another, thus generating an electrical energy of the part of said piezoelectric component 4, in the form of an electric current (or signal).
- piezoelectric materials are materials that can be described as “intelligent”, to the extent that, under the effect of a constraint applied to them, they are capable of producing an electrical signal.
- the piezoelectric materials usable in the context of the present invention to constitute said piezoelectric component 4 can be of different natures, in particular quartz, or a synthetic ceramic such as PZT (Titano-Lead Zirconate).
- a current is generated, and extracted in an electrical module 5.
- the latter is advantageously presented in the form of a printed circuit PCB (Printed Circuit Board).
- the electronic module therefore makes it possible to convert the electrical energy produced by the piezoelectric component 4 of the device 1, when it enters into resonance, into a radio signal used to warn and give an alert of the start of a fire, before destruction of the device 1 by flames.
- This signal advantageously includes, at least, the geographical coordinates and/or an identification number of the detector 1 making it possible to instantly locate it and, consequently, to determine the location of the fire outbreak.
- said shaft 6, on which the AMF component is mounted in the form of a cylindrical sleeve 31, is internally secured to the housing 2.
- said shaft 6 also supports the piezoelectric component 4 which here consists of an elastic blade 41 covered, at least in part, with a layer 42 of piezoelectric material.
- said support shaft 6 is in one piece.
- said elastic blade 41 covered with piezoelectric component 42 is supported, by one of its ends 41a, by this shaft 6, preferably via a ring threaded on said shaft 6.
- said blade 41 is secured to a frame 8 which advantageously comprises the housing 2.
- the elastic blade 41 which constitutes the piezoelectric component 4 of the device 1 is curved in a first pre-stressed position 71, so that said piezoelectric component 4, in the form of a layer 42 covering said blade 41, is inactivated.
- Such an alternative embodiment has the advantage of easier integration of the blade into the housing. In addition, the costs of carrying it out are reduced.
- said shaft 6 on which the AMF component is mounted in the form of a cylindrical sleeve 31 supports, just as in the first variant, the piezoelectric component 4 which now consists of two elastic blades 41', 41" .
- each of these blades 41', 41" is covered, at least in part, with a layer 42', 42" of piezoelectric material.
- the tensioning of the elastic blades 41' 41" does not require the support shaft 6 to be internally secured to the housing 2 of the device 1, unlike the first alternative embodiment comprising only one blade 41.
- the two elastic blades 41', 41" covered with piezoelectric 42', 42" are each supported by one of their ends 41 a', 41a", via a ring threaded through the level of the support shaft 6. More particularly, said two elastic blades 41', 41" are positioned on either side of the cylindrical sleeve 31 made of AMF component. At the second end 41b', 41b" of the elastic blades 41', 41", opposite said first end 41a', 41a", respectively, said blades 41', 41" are secured to a frame 8 which advantageously comprises the housing 2.
- said support shaft 6 is in one piece and the elastic blades 41', 41" which constitute the piezoelectric component 4 of the device 1, are curved in a first pre-stressed position 71, so that said piezoelectric component 4, in the form of a layer 42', 42" covering each of said blades 41', 41", respectively, is inactivated.
- Such an alternative embodiment has the advantage of greater initial stability, less effort to generate, and reduced weight.
- the latter comprises an antenna 9, visible on the Figure 6 , connected to the printed circuit 5, and which perceives the electrical signal sent by said circuit 5.
- said antenna 9 of the detection device 1 of the invention then emits a signal 10 in a defined frequency band.
- This signal 10 is picked up by a satellite detection system 11 and/or by a terrestrial detection system 12, such as a ground relay antenna, before being transmitted to a unit 13 of a fire processing entity, for example the fire brigade or a control station, for intervention by this entity as soon as possible.
- a fire processing entity for example the fire brigade or a control station
- the range of the signal 10 emitted may be from several hundred meters to several hundred kilometers, which also makes it possible to configure an entire network of detectors 1, whatever the configuration of the terrain.
- the device 1 for detecting fires or abnormal temperature exceeding according to the present invention has several particularly interesting aspects.
- the present device 1 can, in fact, be simply positioned and secured at the level of a tree, or a stake, for example, through fixing means 14 which are visible on the Figure 6 .
- device 1 has a particularly long lifespan, estimated at more than 40 years, without requiring maintenance once installed, because it is energetically self-sufficient and reliable.
- the response time is fast, estimated between 5 and 30 seconds following the start of a fire, the activation of the AMF component included in said device 1 being almost instantaneous.
- Such devices according to the invention are therefore particularly effective, without requiring the application of too great a force and/or extending over time.
- the detection temperature is adaptable, the detection device 1 being based on AMF components whose activation temperature can be between 45°C and 200°C.
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Description
La présente invention concerne le domaine des dispositifs de détection et d'alerte de début de feux, ou de dépassement anormal de température.The present invention relates to the field of detection and alert devices for the start of fires, or abnormal temperature exceeding.
La présente invention concerne plus spécifiquement un dispositif de détection d'incendies ou de dépassement anormal de température, énergétiquement, autonome, comprenant un composant à mémoire de forme, notamment un alliage à mémoire de forme désigné communément sous le sigle AMF, en liaison avec un composant piézoélectrique.The present invention relates more specifically to a device for detecting fires or abnormal temperature exceeding, energetically, autonomous, comprising a shape memory component, in particular a shape memory alloy commonly designated under the acronym AMF, in connection with a piezoelectric component.
L'association des deux composants susmentionnés permet, sous certaines conditions, notamment de température, qui seront précisées ci-après dans la description, la génération d'un courant électrique qui est extrait dans un circuit électrique. Le signal électrique résultant est perçu par une antenne qui émet à son tour dans une bande de fréquence définie permettant l'envoi d'une alerte aux pompiers ou entités de traitement de l'incendie pour intervention sur le site menacé par l'incendie ou le dépassement anormal de température.The combination of the two aforementioned components allows, under certain conditions, in particular temperature, which will be specified below in the description, the generation of an electric current which is extracted in an electric circuit. The resulting electrical signal is perceived by an antenna which in turn transmits in a defined frequency band allowing the sending of an alert to firefighters or fire treatment entities for intervention on the site threatened by the fire or the abnormal temperature exceedance.
Le dispositif de détection énergétiquement autonome selon la présente invention trouvera des applications, par exemple mais non limitativement, dans la détection de feux de forêt, ou bien encore dans la détection d'incendies ou de dépassement anormal de température susceptibles de se déclencher sur des sites industriels sensibles.The energetically autonomous detection device according to the present invention will find applications, for example but not limited to, in the detection of forest fires, or even in the detection of fires or abnormal temperature exceedances likely to be triggered on sites sensitive industries.
En effet, avec le nombre grandissant de feux de forêts et d'incendies se déclenchant en Europe, et dans le monde entier, mais également en raison des risques d'explosion sur des sites industriels sensibles, il est important d'agir en amont afin de prévenir et de contenir au maximum ces feux, et d'éviter leur propagation ou bien les explosions de matières dangereuses.Indeed, with the growing number of forest fires and fires breaking out in Europe and throughout the world, but also because of the risks of explosions on sensitive industrial sites, it is important to act upstream in order to to prevent and contain these fires as much as possible, and to avoid their spread or explosions of dangerous materials.
Les incendies qui se produisent sur l'ensemble du globe sont à l'origine de pertes de milliers d'hectares de nature chaque année. En outre, ces incendies s'accompagnent d'émissions importantes de CO2 et ont un impact négatif sur la qualité de l'air des régions touchées. Certains incendies, de taille et d'intensité particulièrement impressionnantes, peuvent projeter des panaches ou nuages de fumées s'étendant sur des centaines, voire des milliers, de kilomètres.Fires that occur across the globe cause the loss of thousands of hectares of nature each year. In addition, these fires are accompanied by significant CO 2 emissions and have a negative impact on the air quality in affected regions. Some fires, of particularly impressive size and intensity, can project plumes or clouds of smoke extending hundreds, or even thousands, of kilometers.
Les données récentes obtenues notamment par le programme Copernicus sur les feux de forêt montrent une tendance à leur augmentation en nombre, de même qu'un accroissement de la taille des zones touchées, de leur intensité et de leur persistance. Les régions considérées habituellement comme des zones froides, et donc moins propices aux incendies, comme la Sibérie ou l'Amérique du Nord, ne sont plus épargnées.Recent data obtained in particular by the Copernicus program on forest fires show a trend towards their increase in number, as well as an increase in the size of the affected areas, their intensity and their persistence. Regions usually considered to be cold zones, and therefore less conducive to fires, such as Siberia or North America, are no longer spared.
Or, une fois déclenchés, certains incendies prennent de telles proportions, qu'il est particulièrement long et compliqué de les maîtriser et d'en venir à bout.However, once started, certain fires take on such proportions that it is particularly long and complicated to control and overcome them.
Il devient, par conséquent, nécessaire de disposer d'un arsenal préventif efficace, permettant de détecter le plus tôt possible, dès l'origine, le déclenchement de feux dans des zones boisées, parfois reculées et difficilement accessibles, afin de les maîtriser rapidement et, en tout état de cause, avant qu'ils deviennent incontrôlables.It therefore becomes necessary to have an effective preventive arsenal, making it possible to detect as early as possible, from the outset, the outbreak of fires in wooded areas, sometimes remote and difficult to access, in order to control them quickly and efficiently. , in any case, before they get out of control.
Dans l'état de la technique existant, il existe déjà de nombreux systèmes de détection d'incendies.In the existing state of the art, there are already numerous fire detection systems.
Le document de brevet français publié sous le numéro
On connait également le brevet français
Ce document décrit également une station pour la détection et la localisation d'un feu comprenant une source d'un faisceau laser de faible diamètre et, dans le trajet de ce faisceau émis, des organes miroirs de renvoi, un dispositif séparateur (lame séparatrice ou un cube séparateur à polarisation), un dispositif optique de variation de polarisation et de convergence, un miroir situé dans le faisceau divergent et conformé pour collimater le faisceau divergent reçu en un faisceau parallèle d'un relativement grand diamètre, et un ensemble optique. Le système, à l'exception de la source laser et du miroir, tourne autour d'un axe X-X et dirige le faisceau sortant pour que celui-ci balaye la zone à surveiller.This document also describes a station for detecting and locating a fire comprising a source of a small diameter laser beam and, in the path of this emitted beam, return mirror members, a separator device (separator blade or a polarization separator cube), an optical device for polarization variation and convergence, a mirror located in the divergent beam and shaped to collimate the divergent beam received into a parallel beam of relatively large diameter, and an optical assembly. The system, with the exception of the laser source and the mirror, rotates around an X-X axis and directs the outgoing beam so that it scans the area to be monitored.
Le brevet français
Toutefois, les conditions climatiques, les surfaces très importantes à surveiller, ainsi que la topographie des lieux rendent très compliqué le paramétrage de ces dispositifs.However, the climatic conditions, the very large surfaces to be monitored, as well as the topography of the places make the configuration of these devices very complicated.
A noter également que les dispositifs présentés dans ces documents sont basés sur une surveillance terrestre par caméras ou dispositifs optiques et infra rouges qui nécessitent des installations couteuses et un traitement des informations recueillies par des algorithmes très complexes.Also note that the devices presented in these documents are based on terrestrial surveillance by cameras or optical and infrared devices which require expensive installations and processing of the information collected by very complex algorithms.
En outre, les dispositifs de détection d'incendies basés sur des réseaux de capteurs terrestres, comme celui décrit dans le document
On connait également des dispositifs de surveillance aéroportés de type drones. Cependant, l'efficacité de ces dispositifs dépend de la fréquence de passage des engins au-dessus des zones à surveiller, ce qui n'est pas optimal.We also know of airborne surveillance devices such as drones. However, the effectiveness of these devices depends on the frequency of passage of the machines over the areas to be monitored, which is not optimal.
Afin de remédier aux problèmes susmentionnés, et notamment à ceux posés par les dispositifs de détection d'incendies comportant des batteries, on a développé, dans l'état de la technique, des dispositifs de détection d'incendies de forêt, énergétiquement autonomes.In order to remedy the aforementioned problems, and in particular those posed by fire detection devices comprising batteries, energy-independent forest fire detection devices have been developed in the state of the art.
En particulier, la demande internationale de brevet publiée sous le numéro
Ce dispositif comporte un composant à mémoire de forme apte à convertir, en déplacement et/ou en changement de forme, autrement dit en énergie mécanique, la chaleur reçue par une source, dont la température est supérieure à une température seuil.This device comprises a shape memory component capable of converting, into displacement and/or change of shape, in other words into mechanical energy, the heat received by a source, the temperature of which is greater than a threshold temperature.
Outre ce composant à mémoire de forme, le dispositif comporte également un composant piézoélectrique apte à convertir le déplacement et/ou le changement de forme en énergie électrique.In addition to this shape memory component, the device also includes a piezoelectric component capable of converting the movement and/or change of shape into electrical energy.
Le composant piézoélectrique et le composant à mémoire de forme sont solidaires.The piezoelectric component and the shape memory component are integral.
Un module électronique complète l'ensemble pour extraire les charges électriques du composant piézoélectrique, puis pour convertir l'énergie électrique produite par ce composant en un signal radioélectrique d'alerte de départ d'incendie à un poste de contrôle.An electronic module completes the assembly to extract the electrical charges from the piezoelectric component, then to convert the electrical energy produced by this component into a radio signal alerting the start of a fire at a control station.
Plus particulièrement, dans ce détecteur, une pluralité de fils ronds en composant à mémoire de forme, généralement désigné par l'acronyme AMF, sont solidaires d'un composite piézoélectrique, comprenant une pluralité de cellules piézoélectriques reliées entre elles par des conducteurs électriques. Les cellules piézoélectriques sont assemblées et fixées entre deux couches de polymères, électriquement isolants, qui peuvent être de natures identiques ou différentes.More particularly, in this detector, a plurality of round wires made of shape memory components, generally designated by the acronym AMF, are integral with a piezoelectric composite, comprising a plurality of piezoelectric cells connected together by electrical conductors. The piezoelectric cells are assembled and fixed between two layers of electrically insulating polymers, which can be of the same or different nature.
Le composant AMF peut également se présenter, en lieu et place de fils ronds, sous la forme d'une pluralité de bandes plates.The AMF component can also be presented, instead of round wires, in the form of a plurality of flat strips.
Les composants AMF, fils ronds ou bandes plates, sont préalablement conditionnés à température ambiante normale avant d'être positionnés sur le composite piézoélectrique constitué des cellules assemblées entre les couches de polymère. Lors d'un départ d'incendie engendrant une augmentation sensible de la température à laquelle est soumis le détecteur, les composants AMF reprennent leur forme initiale, en se raccourcissant. Il en résulte le relâchement de l'élément piézoélectrique précontraint qui tend à osciller autour de sa position d'équilibre. Cela entraine une modification de la forme du composite piézoélectrique, et provoque la génération d'un courant électrique.The AMF components, round wires or flat strips, are preconditioned at normal room temperature before being positioned on the piezoelectric composite made up of cells assembled between the layers of polymer. In the event of a fire causing a significant increase in the temperature to which the detector is subjected, the AMF components return to their initial shape, by shortening. This results in the release of the pre-stressed piezoelectric element which tends to oscillate around its equilibrium position. This causes a change in the shape of the piezoelectric composite, and causes the generation of an electric current.
L'énergie électrique est exploitée par le module électronique pour émettre un signal radioélectrique.The electrical energy is used by the electronic module to emit a radio signal.
Un tel détecteur présente l'avantage d'être énergétiquement autonome, et donc de pouvoir fonctionner sans nécessiter l'utilisation de sources d'énergie complémentaires, comme une pile, ou une batterie.Such a detector has the advantage of being energetically autonomous, and therefore of being able to operate without requiring the use of additional energy sources, such as a cell or a battery.
On connait également le brevet français publié sous le numéro
Le dispositif décrit dans ce document comporte plus particulièrement un corps dans lequel est disposé une bobine électromagnétique comprenant une bobine de fil conducteur reliée à un circuit électrique et coopérant avec un noyau en matériau magnétique. Le noyau est initialement bloqué, directement ou indirectement, par un composant AMF apte à empêcher tout mouvement relatif du noyau par rapport au corps du dispositif, dans une position extérieure à la bobine de fil conducteur, lorsque la température est inférieure à une température seuil.The device described in this document more particularly comprises a body in which is arranged an electromagnetic coil comprising a coil of conductive wire connected to an electrical circuit and cooperating with a core made of magnetic material. The core is initially blocked, directly or indirectly, by an AMF component capable of preventing any relative movement of the core relative to the body of the device, in a position outside the coil of conductive wire, when the temperature is below a threshold temperature.
Le composant AMF, initialement contraint, est apte à convertir la chaleur émise par une élévation de température au dessus de la température seuil, en un déplacement ou un changement de forme (il reprend sa forme initiale) apte à débloquer le noyau.The AMF component, initially constrained, is capable of converting the heat emitted by a rise in temperature above the threshold temperature, into a displacement or a change of shape (it returns to its initial shape) capable of unblocking the core.
Le corps incorpore également au moins un ressort apte à se détendre et libérer de l'énergie permettant de propulser ledit noyau à l'intérieur de la bobine de fil conducteur lorsque le noyau est préalablement débloqué par le déplacement du composant AMF.The body also incorporates at least one spring capable of relaxing and releasing energy making it possible to propel said core inside the coil of conductive wire when the core is previously unlocked by moving the AMF component.
Un module électronique complète le dispositif. Ce module est apte à convertir la force électromotrice induite par le mouvement du noyau dans la bobine en un signal radioélectrique avertissant de la présence d'un incendie.An electronic module completes the device. This module is capable of converting the electromotive force induced by the movement of the core in the coil into a radio signal warning of the presence of a fire.
Cela étant, de tels détecteurs peuvent encore être améliorés. Ils sont en effet complexes et coûteux à fabriquer, nécessitant la présence de nombreux éléments à assembler, comme une pluralité de fils ou de bande de composants AMF à fabriquer, qu'il convient de coller sur un composite piézoélectrique, luimême nécessitant un assemblage complexe de cellules piézoélectriques reliées les unes aux autres par des conducteurs électriques et prises en sandwich entre des couches de polymères isolants.However, such detectors can still be improved. They are in fact complex and expensive to manufacture, requiring the presence of numerous elements to be assembled, such as a plurality of wires or strips of AMF components to be manufactured, which must be glued to a piezoelectric composite, itself requiring a complex assembly of piezoelectric cells connected to each other by electrical conductors and sandwiched between layers of insulating polymers.
En outre, en ce qui concerne les matériaux magnétostrictifs, qui se déforment sous l'action d'un champ magnétique variant, et dans une utilisation en tant que convertisseurs mécanique-électrique, une contrainte variant en fonction du temps leur est appliquée, afin d'obtenir un champ magnétique variant avec le temps. Celui-ci est ensuite utilisé pour produire un courant dans une bobine.Furthermore, with respect to magnetostrictive materials, which deform under the action of a varying magnetic field, and in use as mechanical-electrical converters, a time-varying stress is applied to them, in order to 'obtain a magnetic field varying with time. This is then used to produce a current in a coil.
Cela étant, ces transducteurs peuvent générer une énergie électrique seulement s'ils sont très fortement sollicités, c'est-à-dire si la force appliquée est assez élevée et s'étend sur une longue durée.However, these transducers can only generate electrical energy if they are very strongly stressed, that is to say if the force applied is high enough and extends over a long period of time.
Leur efficacité est par conséquent limitée, puisqu'ils génèrent peu d'énergie en comparaison de leurs dimensions.Their efficiency is therefore limited, since they generate little energy compared to their dimensions.
Cependant, ces matériaux permettent de générer de fortes déformations en comparaison des piézoélectriques. C'est pourquoi ont été développés des composites piézoélectriques-magnétostrictifs. Dans ces dispositifs, la déformation importante générée par le matériau magnétostrictif (sous l'effet d'un champ magnétique) génère une forte charge électrique à faibles et forts taux d'application de l'énergie mécanique grâce aux piézoélectriques.However, these materials can generate strong deformations compared to piezoelectrics. This is why piezoelectric-magnetostrictive composites have been developed. In these devices, the significant deformation generated by the magnetostrictive material (under the effect of a magnetic field) generates a strong electric charge at low and high rates of application of mechanical energy thanks to piezoelectrics.
Cependant, cette solution nécessite l'application d'un champ magnétique externe, ce qui n'est pas souhaitable pour un détecteur incendieHowever, this solution requires the application of an external magnetic field, which is not desirable for a fire detector.
La présente invention se veut à même de remédier, au moins en partie, aux inconvénients des dispositifs connus dans l'état de la technique.The present invention aims to remedy, at least in part, the disadvantages of devices known in the state of the art.
Ainsi, la présente invention a pour objet un dispositif de détection d'incendies, ou de dépassement anormal de température, énergétiquement autonome, se présentant sous la forme d'un boitier à l'intérieur duquel est disposé, au moins, un composant à mémoire de forme apte à convertir en énergie mécanique, à savoir en déplacement et/ou en changement de forme, la chaleur reçue par une source dont la température est supérieure à une température seuil, au moins un composant piézoélectrique apte à convertir l'énergie mécanique dudit composant à mémoire de forme en énergie électrique, et un module électronique apte à convertir l'énergie électrique produite par ledit composant piézoélectrique en un signal radioélectrique d'alerte de départ d'incendie.Thus, the present invention relates to a device for detecting fires, or abnormal temperature exceeding, energetically autonomous, in the form of a box inside which is arranged, at least, one memory component of shape capable of converting into mechanical energy, namely into displacement and/or change of shape, the heat received by a source whose temperature is greater than a threshold temperature, at least one piezoelectric component capable of converting the mechanical energy of said shape memory component into electrical energy, and an electronic module capable of converting the electrical energy produced by said piezoelectric component into a radio signal for alerting the start of a fire.
Ledit dispositif est plus particulièrement caractérisé en ce que ledit composant à mémoire de forme constitue, lors de son déplacement et/ou changement de forme, un moyen de sectionnement d'un moyen support auquel est solidarisé ledit au moins un composant piézoélectrique, le sectionnement dudit moyen support permettant le passage dudit au moins un composant piézoélectrique depuis une première position dite « sous tension » vers deuxième position dite « libre » dans laquelle ledit composant piézoélectrique est activé et apte à entrer en résonance et à produire l'énergie électrique captée par ledit module électronique.Said device is more particularly characterized in that said shape memory component constitutes, during its movement and/or change of shape, a means of sectioning a support means to which said at least one piezoelectric component is secured, the sectioning of said support means allowing the passage of said at least one piezoelectric component from a first position called "under voltage" to a second position called "free" in which said piezoelectric component is activated and capable of entering into resonance and producing the electrical energy captured by said electronic module.
Selon des modes particuliers de réalisation :
- ledit composant à mémoire de forme se présente sous la forme d'un manchon cylindrique engagé sur ledit moyen support, ce dernier consistant en un arbre relié audit boitier à l'intérieur de celui-ci, et sur lequel arbre est également solidarisée une lame élastique recouverte au moins en partie d'une couche d'un composant piézoélectrique ;
- ledit composant à mémoire de forme se présente sous la forme d'un manchon cylindrique engagé sur ledit moyen support, ce dernier consistant en un arbre sur lequel sont également solidarisées, de part et d'autre dudit manchon cylindrique, deux lames élastiques recouvertes au moins en partie d'une couche d'un composant piézoélectrique ;
- ledit composant à mémoire de forme est choisi parmi les alliages à base de cuivre CuAIBe, CuAINi et les alliages à base de nickel-titane NiTi, NiTiCu et NitiHf ;
- ledit composant piézoélectrique consiste en du titano-zirconate de plomb ;
- ledit module électronique, apte à convertir l'énergie électrique produite par ledit composant piézoélectrique en un signal radioélectrique d'alerte de départ d'incendie, consiste en un circuit imprimé PCB (Printed Circuit Board) ;
- ledit circuit imprimé est relié à une antenne émettrice du signal radioélectrique.
- said shape memory component is in the form of a cylindrical sleeve engaged on said support means, the latter consisting of a shaft connected to said housing inside the latter, and on which shaft is also secured an elastic blade covered at least partly with a layer of a piezoelectric component;
- said shape memory component is in the form of a cylindrical sleeve engaged on said support means, the latter consisting of a shaft on which are also secured, on either side of said cylindrical sleeve, two elastic blades covered at least partly a layer of a piezoelectric component;
- said shape memory component is chosen from the copper-based alloys CuAIBe, CuAINi and the nickel-titanium-based alloys NiTi, NiTiCu and NitiHf;
- said piezoelectric component consists of lead titano-zirconate;
- said electronic module, capable of converting the electrical energy produced by said piezoelectric component into a radioelectric fire alert signal, consists of a printed circuit PCB (Printed Circuit Board);
- said printed circuit is connected to an antenna transmitting the radio signal.
Le dispositif de détection selon la présente invention, faisant appel aux alliages à mémoire de forme (AMF), présente notamment l'avantage de permettre une détection rapide des départs de feux ou d'augmentation critiques de température. Cette détection rapide est permise grâce à l'effet mémoire de ces matériaux intelligents qui sont aptes à changer de forme avec la température.The detection device according to the present invention, using shape memory alloys (AMF), has the particular advantage of allowing rapid detection of the start of fires or critical increases in temperature. This rapid detection is made possible thanks to the memory effect of these intelligent materials which are able to change shape with temperature.
Les caractéristiques du présent dispositif impliquent également que ce dernier soit totalement autonome et en adéquation avec les considérations écologiques recherchées actuellement, puisque ledit dispositif ne nécessite aucune batterie ou pile pour son fonctionnement, et dépend uniquement des propriétés matériaux de ces composants AMF.The characteristics of the present device also imply that the latter is completely autonomous and in line with the ecological considerations currently sought, since said device does not require any battery for its operation, and depends solely on the material properties of these AMF components.
D'autres buts et avantages de la présente invention apparaîtront au cours de la description qui va suivre se rapportant à des modes de réalisation qui ne sont donnés qu'à titre d'exemples indicatifs et non limitatifs.Other aims and advantages of the present invention will appear during the description which follows relating to embodiments which are given only by way of indicative and non-limiting examples.
La compréhension de cette description sera facilitée en se référant aux dessins joints en annexe et dans lesquels :
- [
Fig.1 ] représente, de manière schématique, le principe général de fonctionnement du dispositif de détection d'incendies ou de dépassement anormal de température, énergétiquement autonome, conforme à l'invention, à savoir une conversion de l'énergie provenant de la chaleur des flammes d'un incendie par ledit dispositif, conduisant finalement à la génération d'un signal radioélectrique. - [
Fig.2 ] représente, de manière schématique, une vue en coupe transversale d'une première variante de réalisation du dispositif de détection énergétiquement autonome de l'invention, celui-ci comprenant une lame piézoélectrique liée à un arbre support sur lequel est également emmanché un composant AMF, ladite lame piézoélectrique étant dans une position précontrainte dans laquelle elle est désactivée, lorsque le dispositif, et en particulier le composant AMF, n'est pas soumis à une élévation de température due à un déclenchement d'incendie. - [
Fig.3 ] est une vue similaire à lafigure 2 , la lame piézoélectrique se présentant toutefois ici dans une position libérée, dans laquelle elle est activée, après sectionnement de l'arbre dû à un allongement et une diminution de diamètre du composant AMF, cette modification de forme résultant d'une élévation de la température au-delà d'une température seuil ; - [
Fig.4 ] représente, de manière schématique, une vue en coupe transversale d'une deuxième variante de réalisation du dispositif de détection de l'invention celui-ci comprenant deux lames piézoélectriques dans leur position précontrainte dans laquelle elles sont désactivées. - [
Fig.5 ] est une vue similaire à lafigure 4 , lesdites lames piézoélectriques étant cette fois dans leur position libérée dans laquelle elles sont activées. - [
Fig.6 ] illustre schématiquement une vue en perspective du boîtier du dispositif de détection de l'invention, équipé extérieurement d'une antenne et de moyens permettant la fixation dudit dispositif à un élément extérieur quelconque, tel qu'un arbre ou un poteau. - [
Fig.7 ] est une représentation schématique du fonctionnement du dispositif de détection de l'invention, depuis la détection d'un départ d'incendie dans une forêt, jusqu'à l'alerte, en passant par le traitement du signal émis par ledit dispositif.
- [
Fig.1 ] represents, schematically, the general principle of operation of the device for detecting fires or abnormal temperature exceeding, energetically autonomous, in accordance with the invention, namely a conversion of the energy coming from the heat of the flames a fire by said device, ultimately leading to the generation of a radio signal. - [
Fig.2 ] represents, schematically, a cross-sectional view of a first alternative embodiment of the energetically autonomous detection device of the invention, the latter comprising a piezoelectric blade linked to a support shaft on which is also fitted an AMF component , said piezoelectric blade being in a pre-stressed position in which it is deactivated, when the device, and in particular the AMF component, is not subjected to a rise in temperature due to an outbreak of fire. - [
Fig.3 ] is a view similar tofigure 2 , the piezoelectric blade is however presented here in a released position, in which it is activated, after sectioning of the shaft due to an elongation and a reduction in diameter of the AMF component, this change in shape resulting from an increase in temperature beyond a threshold temperature; - [
Fig.4 ] represents, schematically, a cross-sectional view of a second alternative embodiment of the detection device of the invention, the latter comprising two piezoelectric blades in their pre-stressed position in which they are deactivated. - [
Fig.5 ] is a view similar toFigure 4 , said piezoelectric blades being this time in their released position in which they are activated. - [
Fig.6 ] schematically illustrates a perspective view of the housing of the detection device of the invention, equipped externally with an antenna and means allowing said device to be attached to any external element, such as a tree or a post. - [
Fig.7 ] is a schematic representation of the operation of the detection device of the invention, from the detection of an outbreak of fire in a forest, to the alert, including the processing of the signal emitted by said device.
En référence aux figures des dessins ci-joints, la présente invention est relative à un dispositif 1 de détection d'incendies ou de dépassement anormal de température, qui consiste en un boîtier 2. Le dispositif 1 de l'invention présente, notamment, la caractéristique d'être énergétiquement autonome.With reference to the figures of the attached drawings, the present invention relates to a
En effet, de manière essentielle et particulièrement avantageuse, ledit dispositif de détection 1 conforme à l'invention repose sur le principe de la conversion d'énergies.Indeed, essentially and particularly advantageously, said
Plus particulièrement, en référence à la
Ce composant AMF 3 est relié à un système de conversion d'énergie mécanique en énergie électrique, consistant en un système piézoélectrique 4, pour que cette énergie électrique puisse ensuite être convertie, par un module électronique 5, en un signal radiofréquence envoyé à un système de détection terrestre ou satellitaire pour donner l'alerte de départ d'incendie.This
A noter que, dans la présente demande, on entend, par température seuil permettant une activation du composant AMF 4, une température comprise entre 0°C et +250°C, choisie en fonction des conditions d'utilisations et des critères géographiques.Note that, in the present application, by threshold temperature allowing activation of the
A noter également que la température seuil au sens de la présente invention est, de manière avantageuse, parfaitement adaptable puisque le composant AMF 3 que comporte le dispositif détecteur 1 selon l'invention peut présenter des températures d'activation pouvant aller jusqu'à +250°C.It should also be noted that the threshold temperature within the meaning of the present invention is, advantageously, perfectly adaptable since the
La température seuil considérée peut, par conséquent, être adaptée selon l'utilisation qui sera faite du dispositif 1 ; en effet, cette température seuil ne sera pas la même selon si ledit dispositif de détection 1 de l'invention est destiné à détecter un incendie ou s'il est destiné à être installé au niveau de sites industriels sensibles à l'intérieur desquels une température relativement élevée peut être considérée comme n'étant pas le signe d'un risque de départ d'incendie.The threshold temperature considered can, therefore, be adapted according to the use that will be made of the
Le composant AMF peut être avantageusement constitué d'un alliage à mémoire de forme notamment à base de cuivre (CuAIBe, CuAINi, CuAIMn, CuZnAI), à base de nickel-titane (NiTi, NiTiFe, NiTiCu, NiTiCr, NiTiHf etc.), et les alliages à base de fer (FeMnSi, FeMnCr, FeMnCrSi). Certains de ces alliages à mémoire de forme peuvent être monocristallins, c'est-à-dire constitués d'un seul grain, ou de plusieurs grains séparés par des joints de grain à faible désorientation.The AMF component can advantageously consist of a shape memory alloy in particular based on copper (CuAIBe, CuAINi, CuAIMn, CuZnAI), based on nickel-titanium (NiTi, NiTiFe, NiTiCu, NiTiCr, NiTiHf etc.), and the iron-based alloys (FeMnSi, FeMnCr, FeMnCrSi). Some of these shape memory alloys can be monocrystalline, that is to say made up of a single grain, or of several grains separated by grain boundaries with low misorientation.
Préférentiellement, l'alliage AMF utilisable dans la fabrication du dispositif détecteur 1 d'incendies selon l'invention est choisi parmi CuAIBe, CuAINi, NiTi, NiTiCu, NiTiHf.Preferably, the AMF alloy usable in the manufacture of the
Plus préférentiellement encore, il s'agit de l'alliage NiTi qui est utilisé pour la fabrication du composant AMF 3 que comporte le dispositif détecteur 1 selon l'invention.Even more preferably, it is the NiTi alloy which is used for the manufacture of the
Selon une particularité propre au dispositif de détection 1 de l'invention, et comme illustré sur les
Plus particulièrement, comme visible sur les figures, ledit moyen de sectionnement 31 que comporte le dispositif 1 de l'invention se présente sous la forme d'un manchon cylindrique engagé sur le moyen support 6 qui consiste quant à lui en un arbre 6.More particularly, as visible in the figures, said sectioning means 31 which the
Lorsque, du fait d'un départ d'incendie ou d'une élévation anormale de la température, ledit moyen de sectionnement 31, préférentiellement sous la forme d'un manchon cylindrique 31, est soumis à une élévation de température, au-delà de la température seuil, celui-ci va s'allonger et diminuer de diamètre, entraînant la rupture de l'arbre support 6.When, due to an outbreak of fire or an abnormal rise in temperature, said sectioning means 31, preferably in the form of a
Sur cet arbre support 6 est solidarisé au moins un composant piézoélectrique 4. Le changement de forme du composant AMF, et le sectionnement du manchon cylindrique 31 qui en découle, sont aptes à entrainer le passage du composant piézoélectrique 4 depuis une première position dite « sous tension » ou « précontrainte » 71, illustrée sur les
Plus particulièrement, le passage dudit au moins un composant piézoélectrique 4 depuis ladite première position 71 (piézoélectrique inactif) vers ladite seconde position 72 (piézoélectrique actif), lorsque la température à laquelle est soumis le détecteur 1 franchit la température seuil, permet audit composant piézoélectrique 4 d'entrer en résonnance.More particularly, the passage of said at least one
Ainsi, l'énergie mécanique qui est fournie par le mouvement du composant AMF 3, entraînant la cassure du bras support 6, applique une contrainte sur le composant piézoélectrique 4, qui passe d'une position à une autre, générant ainsi une énergie électrique de la part dudit composant piézoélectrique 4, sous la forme d'un courant (ou signal) électrique.Thus, the mechanical energy which is provided by the movement of the
En effet, les matériaux piézoélectriques sont des matériaux qui peuvent être qualifiés d' « intelligents », dans la mesure où, sous l'effet d'une contrainte qui leur est appliquée, ils sont capables de produire un signal électrique.Indeed, piezoelectric materials are materials that can be described as “intelligent”, to the extent that, under the effect of a constraint applied to them, they are capable of producing an electrical signal.
Les matériaux piézoélectriques utilisables dans le cadre de la présente invention pour constituer ledit composant piézoélectrique 4 peuvent être de différentes natures, notamment du quartz, ou une céramique synthétique comme le PZT (Titano-Zirconate de Plomb).The piezoelectric materials usable in the context of the present invention to constitute said
Pour la réalisation du composant piézoélectrique 4 qui équipe le dispositif 1 de l'invention, on choisira tout préférentiellement le titano-zirconate de plomb.For the production of the
Ainsi, dans la présente invention, lorsque le mouvement du composant AMF 3 applique une contrainte sur le composant piézoélectrique 4, un courant est généré, et extrait dans un module électrique 5. Ce dernier se présente avantageusement, sous la forme d'un circuit imprimé PCB (Printed Circuit Board).Thus, in the present invention, when the movement of the
Le module électronique permet donc de convertir l'énergie électrique produite par le composant piézoélectrique 4 du dispositif 1, lorsqu'il entre en résonance, en un signal radioélectrique servant à avertir et donner une alerte de départ de feu, avant destruction du dispositif 1 par les flammes.The electronic module therefore makes it possible to convert the electrical energy produced by the
Ce signal comporte avantageusement, au moins, les coordonnées géographiques et/ou un numéro d'identification du détecteur 1 permettant de localiser instantanément celui-ci et, par conséquent, de déterminer l'endroit du départ de feu.This signal advantageously includes, at least, the geographical coordinates and/or an identification number of the
Dans une première variante de réalisation du dispositif 1 de détection d'incendies ou de dépassement anormal de température selon l'invention, décrite à présent en référence aux
Dans cette variante, ledit arbre 6 supporte également le composant piézoélectrique 4 qui consiste ici en une lame élastique 41 recouverte, au moins en partie, d'une couche 42 de matériau piézoélectrique.In this variant, said
Dans la configuration d'origine du dispositif 1 de détection d'incendies, illustré sur la
De cette manière, la lame élastique 41 qui constitue le composant piézoélectrique 4 du dispositif 1 est courbée dans une première position précontrainte 71, en sorte que ledit composant piézoélectrique 4, sous la forme d'une couche 42 recouvrant ladite lame 41, est inactivé.In this way, the
L'élévation de température due, par exemple mais non limitativement, à un départ d'incendie, et le passage de la température à laquelle est soumis le dispositif 1 au-delà de la température seuil d'activation du composant AMF 3, entraine l'allongement et la diminution de diamètre du manchon cylindrique 31, desquels résulte le sectionnement en deux parties 6a et 6b de l'arbre support 6 et le passage de la lame élastique 41 recouverte de la couche piézoélectrique 42 dans une deuxième position « libre » 72, visible sur la
Une telle variante de réalisation présente l'avantage d'une intégration de la lame au boitier plus aisée. En outre, les couts pour la réaliser sont réduitsSuch an alternative embodiment has the advantage of easier integration of the blade into the housing. In addition, the costs of carrying it out are reduced.
Dans une deuxième variante de réalisation du dispositif 1 de détection d'incendies ou de détection de dépassement anormal de température, décrite à présent en référence aux
Ici encore, chacune de ces lames 41', 41" est recouverte, au moins en partie, d'une couche 42', 42" de matériau piézoélectrique.Here again, each of these
Dans cette variante, la mise sous tension des lames élastiques 41' 41" ne nécessite pas que l'arbre support 6 soit solidarisé intérieurement au boîtier 2 du dispositif 1, contrairement à la première variante de réalisation ne comportant qu'une seule lame 41.In this variant, the tensioning of the elastic blades 41' 41" does not require the
Comme illustré sur les figures, les deux lames élastiques 41', 41" recouvertes de piézoélectrique 42', 42" sont supportées chacune par l'une de leurs extrémités 41 a', 41a", par l'intermédiaire d'un anneau enfilé au niveau de l'arbre support 6. Plus particulièrement, lesdites deux lames élastiques 41', 41" sont positionnées de part et d'autre du manchon cylindrique 31 en composant AMF. Au niveau de la deuxième extrémité 41b', 41b" des lames élastiques 41', 41", opposée à ladite première extrémité 41a', 41a", respectivement, lesdites lames 41', 41" sont solidarisées à un bâti 8 que comporte avantageusement le boîtier 2.As illustrated in the figures, the two
Dans la configuration d'origine du dispositif 1 de détection selon l'invention, illustré sur la
Là encore, le passage de la température à laquelle est soumis le dispositif 1 au-delà de la température seuil d'activation du composant AMF 3, suite à un départ d'incendie, ou suite à une élévation anormale de la température, entraine l'allongement et la diminution de diamètre du manchon cylindrique 31. Il en résulte le sectionnement en deux parties 6a et 6b de l'arbre support 6, comme visible sur la
Une telle variante de réalisation présente l'avantage d'une plus grande stabilité au départ, moins d'efforts à générer, et un poids réduit.Such an alternative embodiment has the advantage of greater initial stability, less effort to generate, and reduced weight.
De manière particulièrement préférentielle, quel que soit le mode de réalisation choisi pour la conception du dispositif de détection 1 d'incendies ou de dépassement anormal de température selon l'invention, ce dernier comporte une antenne 9, visible sur la
En référence, à présent, à la
La portée du signal 10 émis peut-être de plusieurs centaines de mètres à plusieurs centaines de kilomètres, ce qui permet en outre de configurer tout un réseau de détecteurs 1, quelle que soit la configuration du terrain.The range of the
Le dispositif de détection 1 d'incendies ou de dépassement anormal de température selon la présente invention présente plusieurs aspects particulièrement intéressants.The
D'une part, il est peu coûteux en comparaison avec l'investissement que nécessitent la fabrication et l'installation de détecteurs actuels basé sur des systèmes optiques, ou en comparaison avec la mise en place d'une surveillance aérienne. Le présent dispositif 1 peut, en effet, être simplement positionné et solidarisé au niveau d'un arbre, ou d'un piquet, par exemple, au travers de moyens de fixation 14 qui sont visibles sur la
En outre, le dispositif 1 a une durée de vie particulièrement importante, estimée à plus de 40 ans, sans nécessiter de maintenance une fois celui-ci installé, car il est énergétiquement autonome et fiable.In addition,
Il découle également de cet aspect « autonomie », sans batterie chimique, un aspect positif d'un point de vue environnemental.It also results from this “autonomy” aspect, without chemical batteries, a positive aspect from an environmental point of view.
A noter également que le temps de réponse est rapide, estimé entre 5 et 30 secondes suivant le début d'un incendie, l'activation du composant AMF que comporte ledit dispositif 1 étant quasiment instantanée. De tels dispositifs selon l'invention sont donc particulièrement efficaces, sans nécessiter l'application d'une force trop importante et/ou s'étendant dans le temps.Also note that the response time is fast, estimated between 5 and 30 seconds following the start of a fire, the activation of the AMF component included in said
La température de détection est adaptable, le dispositif de détection 1 étant basé sur des composants AMF dont la température d'activation peut être comprise entre 45°C et 200°C.The detection temperature is adaptable, the
Finalement, en comparaison avec des dispositifs de détection d'incendie existant basés sur l'utilisation des propriétés de composants AMF, il est de conception plus simple, et présente une fiabilité plus grande.Finally, in comparison with existing fire detection devices based on the use of the properties of AMF components, it is simpler in design and has greater reliability.
Claims (7)
- An energy-autonomous device (1) for detecting fires or an abnormal temperature exceedance, which device is provided in the form of a housing (2), on the inside of which is arranged at least one shape-memory component (3) capable of converting the heat received from a source, the temperature of which is greater than a threshold temperature, into mechanical energy, namely by movement and/or change of shape, at least one piezoelectric component (4) capable of converting the mechanical energy of said shape-memory component (3) into electrical energy, and an electronic module (5) capable of converting the electrical energy produced by said piezoelectric component (4) into a fire warning radio signal, said device (1) being characterized in that said shape-memory component (3) constitutes, during the movement or change of shape thereof, a means (31) of severing a support means (6) to which said at least one piezoelectric component (4) is secured, the severing of said support means (6) enabling said at least one piezoelectric component (4) to move from a first position (71), referred to as "tensioned", to a second position (72), referred to as "free", in which said piezoelectric component (4) is activated and capable of resonating and producing the electrical energy captured by said electronic module (5).
- The energy-autonomous device (1) for detecting fires or an abnormal temperature exceedance according to claim 1, characterized in that said shape-memory component (3) is provided in the form of a cylindrical sleeve (31) applied over said support means, the support means consisting of a shaft (6) connected to said housing (2) on the inside thereof, and onto said shaft (6) is also secured an elastic blade (41) covered at least partially by a layer of a piezoelectric component (42).
- The energy-autonomous device (1) for detecting fires or an abnormal temperature exceedance according to claim 1, characterized in that said shape-memory component (3) is provided in the form of a cylindrical sleeve (31) applied over said support means, the support means consisting of a shaft (6) on which are also secured, on either side of said cylindrical sleeve (31), two elastic blades (41', 41") covered at least partially by a layer of a piezoelectric component (42', 42").
- The energy-autonomous device (1) for detecting fires or an abnormal temperature exceedance according to any of claims 1 to 3, characterized in that said shape-memory component (3) is selected from copper-based alloys CuAlBe, CuAINi and nickel-titanium-based alloys NiTi, NiTiCu and NitiHf.
- The energy-autonomous device (1) for detecting fires or an abnormal temperature exceedance according to any of claims 1 to 4, characterized in that said piezoelectric component (4) consists of lead zirconate titanate.
- The energy-autonomous device (1) for detecting fires or an abnormal temperature exceedance according to any of claims 1 to 5, characterized in that said electronic module (5), which is capable of converting the electrical energy produced by said piezoelectric component (4) into a fire warning radio signal, consists of a printed circuit board PCB.
- The energy-autonomous device (1) for detecting fires or an abnormal temperature exceedance according to any of claims 1 to 6, characterized in that said printed circuit board (5) is connected to a radio signal transmitter antenna (9).
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