ES2291967T3 - Procedimiento para evaluar una señal de luz dispersa y detector de luz dispersa para ejecutar el procedimiento. - Google Patents
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Abstract
Procedimiento para evaluar una señal de luz dispersa que genera un receptor de luz dispersa al detectar especialmente partículas finas en un medio portador, caracterizado porque la señal de luz dispersa recorre una etapa de algoritmo de filtrado para evaluar la señal de luz dispersa en dependencia de algoritmos determinados de filtrado y porque la señal de luz dispersa se filtra de manera diferente en la etapa de algoritmo de filtrado antes de compararse con valores umbrales preajustados en dependencia de su inclinación.
Description
Procedimiento para evaluar una señal de luz
dispersa y detector de luz dispersa para ejecutar el
procedimiento.
La invención se refiere a un procedimiento para
evaluar una señal de luz dispersa que genera un receptor de luz
dispersa al detectar especialmente partículas finas en un medio
portador.
La invención se refiere además a un detector de
luz dispersa para ejecutar el procedimiento mencionado arriba con
una carcasa, un orificio de entrada y un orificio de salida en la
carcasa, entre los que el medio portador circula a través de la
carcasa por un paso de corriente, con una fuente de luz que dirige
la luz hacia un centro de luz dispersa situado en el paso de
corriente, con un receptor de luz dispersa para una parte de la luz
dispersada mediante partículas en el centro de luz dispersa y con un
amplificador de señal de luz dispersa para amplificar la señal de
luz dispersa, estando configurado el amplificador de luz dispersa
como amplificador de integración.
Los procedimientos y dispositivos de este tipo
para evaluar una señal de luz dispersa son conocidos y se usan
especialmente en detectores de luz dispersa en sistemas detectores
de incendios por aspiración. Estos sirven para detectar partículas
sólidas o líquidas, estando compuesto el medio portador de una
cantidad parcial representativa de aire ambiental de un local que
se va a controlar o del aire refrigerante del equipo de un equipo
que se va a controlar. En un sistema detector de incendios por
aspiración, esta cantidad representativa de aire se aspira
activamente mediante un ventilador y se alimenta al orificio de
entrada del detector de luz dispersa. En los equipos que se van a
controlar, por ejemplo, sistemas electrónicos de procesamiento de
datos o dispositivos electrónicos similares, como sistemas de
medición, control y regulación, también resulta posible básicamente
usar la propia corriente del aire refrigerante del equipo como medio
portador para alimentar una cantidad parcial representativa del
aire refrigerante del equipo como medio portador al orificio de
entrada del detector de luz dispersa. En este caso no se necesita
un ventilador de aspiración activa.
Un detector de luz dispersa del tipo mencionado
al principio funciona normalmente de la siguiente forma:
Mientras que el medio portador recorre el centro
de luz dispersa por su paso de corriente a través de la carcasa del
detector de luz dispersa, la luz de la fuente de luz atraviesa el
centro de luz dispersa y, por tanto, el medio portador circulante
aquí y si ésta no se dispersa mediante partículas en el medio
portador, se absorbe en una trampa de luz situada enfrente. Éste es
el estado de funcionamiento normal y predominante. Si el rayo
luminoso de la fuente de luz incide sobre una partícula, por
ejemplo, una partícula de humo o un aerosol de humo, que
proporciona una primera indicación sobre un incendio inicial, esta
partícula desvía de su dirección original una fracción de la luz
como luz dispersa. Esta luz dispersa se absorbe después mediante un
receptor altamente fotosensible, el llamado receptor de luz
dispersa, y su intensidad se mide con un circuito de evaluación
situado a continuación. Si se ha superado un cierto valor umbral de
la intensidad de la luz, se dispara una alarma.
Para que un sistema óptico de este tipo funcione
correctamente y con una alta sensibilidad, se necesita tanto una
adaptación a variables ambientales y particularidades de realización
como una evaluación adecuada de la señal. Así, por ejemplo, según
el lugar de montaje del receptor de luz dispersa se ha de variar la
sensibilidad del detector. Por tanto, en locales ultralimpios, como
los que se pueden encontrar en la fabricación de chips, se necesita
un ajuste mucho mayor de la sensibilidad del detector que en
oficinas, pues aquí la existencia de cantidades mínimas de
partículas de polvo contenidas en el aire y de partículas flotantes
ya ha de disparar una alarma.
Como la intensidad de la luz irradiada por la
fuente de luz del detector está relacionada directamente con la
temperatura, resulta necesario asimismo configurar el detector con
un elemento controlador de la temperatura. Desde el punto de vista
teórico se necesita más bien aumentar la potencia luminosa de la
fuente de luz, por ejemplo, mediante el aumento de la corriente de
trabajo, en caso de temperatura creciente. Sin embargo, esto
provoca, además de los altos costos energéticos, un acortamiento
desproporcionado de la vida útil precisamente al usarse diodos
láser. Incluso cuando no se ha alcanzado la corriente máxima de
trabajo de un diodo láser, el servicio en el límite superior máximo
de corriente reduce inmensamente su vida útil.
La configuración de detectores ópticos de luz
dispersa altamente sensibles hace necesario en general una
evaluación precisa y adaptada de la señal.
Esto se conoce del estado de la técnica del
documento EP0733894B1 que se ocupa de la adaptación de la
temperatura de un sensor fotoeléctrico para detectar partículas
finísimas, por ejemplo, humo o polvo, en el aire. Este detector
presenta aquí una fuente de luz y un elemento receptor de la luz que
produce una salida del sensor para comprobar una dispersión de luz.
Ésta es provocada por la presencia de partículas finísimas en la luz
irradiada por la fuente de luz. El detector presenta en este caso
un elemento de control que controla la cantidad de la luz irradiada
por la fuente de luz sobre la base de un valor de medición de la
temperatura. La fuente de luz está conectada aquí de forma pulsada.
Si su temperatura supera un valor umbral determinado, el elemento
de control varía el intervalo de tiempo entre los distintos impulsos
luminosos. Esto posibilita un fuerte enfriamiento de la fuente de
luz. Este ciclo de regulación se lleva a cabo hasta superarse un
valor umbral máximo, disparándose a continuación una señal de
alarma, ya que un funcionamiento incorrecto del detector o el
aumento de la temperatura se pueden deber al aumento de la
temperatura ambiente como resultado de un incendio.
Sin embargo, la desventaja de este dispositivo
radica en que mediante la ampliación de la distancia entre los
respectivos impulsos luminosos se amplía la zona muerta del
detector, lo que afecta la precisión. Este dispositivo soluciona
esencialmente el problema de la dependencia entre temperatura y
potencia luminosa de la fuente de luz, pero no muestra ninguna
posibilidad para contrarrestar la variación de la sensibilidad del
detector, calibrar el detector o evaluar la señal de luz dispersa
obtenida conforme a especificaciones determinadas.
El calibrado de un sensor convencional de luz
dispersa se realiza normalmente por medio de una señal de
referencia. Para la proyección y la comprobación adecuadas, así
como para la demostración de sistemas detectores de incendios se
conoce la ejecución de ensayos de humo mediante un procedimiento que
genera aerosoles de humo y en el que se piroliza un objeto de
prueba. Estos ensayos sirven, entre otros, para determinar dónde se
han de disponer los detectores en caso de un sistema electrónico o
de un local. Con el fin de posibilitar aquí una comprobación lo más
realista posible, se usan procedimientos para generar aerosoles de
humo, por medio de los que se puede generar un valor de referencia
para una producción de humo y sobre esta base comprobar o calibrar
los detectores de humo.
El documento US6184537B1 da a conocer un
detector de luz dispersa que comprende una carcasa, a través de la
que circula un medio portador por un paso de corriente. Un emisor y
un detector están orientados dentro de la carcasa hacia un centro
de luz dispersa, así como separados entre sí mediante superficies
correspondientes de apantallamiento. Tan pronto el medio portador
circula a través del centro de luz dispersa, el rayo luminoso
emitido por el emisor se reflecta en las partículas finísimas
existentes posiblemente en el medio portador y es registrado por el
detector.
El documento US2003/0001746A1 describe asimismo
un detector de luz dispersa que presenta una carcasa con varios
orificios, de modo que un medio portador puede entrar en la carcasa
a través de estos orificios. Un emisor, por ejemplo, un diodo
luminoso, y un detector están orientados también dentro de la
carcasa hacia un centro de luz dispersa. Al igual que en el
documento US6184537B1 descrito antes, un medio portador circula a
través de este centro de luz dispersa, reflectando las partículas
finísimas existentes en el medio portador el rayo luminoso del
emisor y registrando el detector la luz reflectada. Para calibrar y
ajustar la sensibilidad de este detector de luz dispersa está
previsto un amplificador de integración para amplificar la señal de
detección, pudiéndose realizar aquí el calibrado mediante la
variación del tiempo de integración.
La patente alemana DE4329847C1 describe un
procedimiento para generar aerosoles de humo con el fin de proyectar
y comprobar adecuadamente, así como demostrar la eficiencia de
sistemas detectores de incendios, y un equipo de pirólisis para
ejecutar este procedimiento. En el caso del procedimiento, un objeto
de prueba, por ejemplo, un cable eléctrico o similar, se mantiene
durante un intervalo de tiempo definido a una temperatura constante
o casi constante. El dispositivo y el procedimiento, asociado con
éste, funcionan aquí en la llamada fase de pirólisis, en la que se
liberan aerosoles de humo de poca energía e invisibles. La zona de
detección de modernos sistemas detectores de incendios está
dispuesta en esta primera fase de un incendio inicial. En
dependencia de las exigencias respecto a la precisión de la
detección ha de ser posible, entre otros, realizar a continuación
una adaptación del detector de luz dispersa en relación con esta
señal de referencia.
Sobre la base de los puntos mencionados arriba,
la presente invención tiene el objetivo de seguir perfeccionando un
procedimiento para evaluar una señal de luz dispersa, de modo que
éste resulta más eficiente, más universal y más preciso. La
invención tiene además el objetivo de dar a conocer un detector de
luz dispersa para ejecutar el procedimiento mencionado arriba, cuyo
funcionamiento es más preciso, más universal, menos propenso a
fallos y más económico respecto a los detectores de luz dispersa
conocidos del estado de la técnica.
Este objetivo se consigue mediante un
procedimiento según la reivindicación 1 o mediante un dispositivo
según la reivindicación 12. Este objetivo se consigue especialmente
mediante un procedimiento para evaluar una señal de luz dispersa
que genera un receptor de luz dispersa al detectar especialmente
partículas finas en un medio portador, recorriendo la señal una
etapa de algoritmo de filtrado para evaluar la señal de luz dispersa
en dependencia de algoritmos determinados de filtrado y filtrándose
de manera diferente la señal de luz dispersa en la etapa de
algoritmo de filtrado antes de compararse con valores umbrales
preajustados en dependencia de su inclinación.
Este objetivo se consigue especialmente también
mediante un detector de luz dispersa que presenta una carcasa con
un orificio de entrada y un orificio de salida en la carcasa, entre
los que el medio portador circula a través de la carcasa por un
paso de corriente, con una fuente de luz que dirige la luz hacia un
centro de luz dispersa situado en el paso de corriente, con un
receptor de luz dispersa para una parte de la luz dispersada
mediante partículas en el centro de luz dispersa y con un
amplificador de señal de luz dispersa para amplificar la señal de
luz dispersa, estando configurado el amplificador de luz dispersa
como amplificador de integración y presentando además el detector
de luz dispersa una etapa de algoritmo de filtrado para filtrar la
señal de luz dispersa en dependencia de su inclinación.
Un punto esencial de la invención radica en que
al recorrerse las distintas etapas de calibrado y compensación
resulta posible una adaptación precisa de la señal de luz dispersa.
En dependencia de las exigencias respecto a la detección de la
señal de luz dispersa, la precisión y las variables ambientales
existentes es posible entonces adaptar el detector de luz dispersa
de modo que posibilite una detección precisa y correcta de la luz
dispersa.
En cada una de las etapas mencionadas arriba se
lleva a cabo la siguiente adaptación:
\newpage
En la etapa de calibrado se calibra el detector
de luz dispersa por medio de una señal de referencia. Mediante esta
adaptación se tienen en cuenta, entre otros, las respectivas
condiciones ambientales, ya que el medio portador puede presentar
otro "grado básico de suciedad" en un servicio normal según el
lugar de montaje.
En la etapa de compensación de deriva se realiza
el calibrado mencionado arriba durante un período de tiempo más
largo, es decir, mayormente durante 2 a 3 días. Al promediarse el
valor de cámara en un valor de cámara con seguimiento, siendo el
valor de cámara la señal de luz dispersa captada por el detector de
luz dispersa cuando no hay humo o aerosol de humo en el centro de
luz dispersa, se mejora la precisión del detector de luz dispersa,
ya que el ajuste de su sensibilidad se puede realizar teniendo en
cuenta este valor promedio.
La etapa de compensación de la temperatura sirve
para adaptar el detector de luz dispersa a la relación de
dependencia entre temperatura y potencia del rayo luminoso. Aquí se
tiene en cuenta el hecho de que con la temperatura creciente
disminuye la potencia luminosa emitida realmente por una fuente de
luz y a la inversa.
La etapa de ajuste de la sensibilidad posibilita
la adaptación del detector de luz dispersa a los niveles exigidos
de sensibilidad que son necesarios según el campo de aplicación del
detector.
Por último, la etapa de algoritmo de filtrado
posibilita el análisis de una señal de luz dispersa en dependencia
de determinados algoritmos de filtrado para garantizar una emisión
segura y correcta de la alarma.
Este tipo de combinación de diferentes etapas de
adaptación y calibrado da lugar a un procedimiento de detección,
extremadamente preciso, con posibilidad de aplicación universal y
con un funcionamiento además especialmente fiable. Es posible
naturalmente omitir una u otra etapa de adaptación, cuando no
resulte necesaria de manera expresa, con el fin de ahorrar
costos.
Resulta una variante ventajosa del procedimiento
mencionado al principio un procedimiento para evaluar una señal de
luz dispersa, en el que el detector de luz dispersa presenta un
amplificador de integración como amplificador de señal de luz
dispersa, ajustándose el tiempo de integración del amplificador de
integración en la etapa de calibrado de modo que la señal de luz
dispersa corresponde a una señal de referencia de un indicador de
referencia. La variación del tiempo de integración posibilita una
adaptación muy económica y automatizable del detector de luz
dispersa a una señal de referencia. Es posible también, entre otros,
realizar esta adaptación adaptando la corriente de excitación de la
fuente de luz, de modo que se varía la energía de luz irradiada, lo
que afecta, sin embargo, la vida útil de la fuente de luz y provoca
un elevado consumo energético. En este procedimiento según la
invención permanece constante la corriente de excitación de la
fuente de luz.
La sensibilidad de un detector de luz dispersa
se puede variar según la invención mediante distintos
procedimientos. Por una parte, esto es posible al variarse la
anchura de pulso de la corriente de excitación de la fuente de luz.
Por anchura de pulso se entiende aquí la duración de un impulso
luminoso. Con la reducción de la anchura de pulso se reduce la
sensibilidad del detector de luz dispersa y con la ampliación de la
anchura de pulso se aumenta la sensibilidad. La otra posibilidad
consiste en variar el tiempo de integración de un amplificador de
integración existente eventualmente que actúa como amplificador de
señal de luz dispersa. También en este procedimiento, la ampliación
del tiempo de integración del amplificador de integración provoca
una sensibilidad mayor y la reducción del tiempo de integración da
como resultado un detector de luz dispersa con un comportamiento de
respuesta menos sensible. Ambos procedimientos para variar la
sensibilidad de un detector de luz dispersa son muy económicos y
protegen el material, así como permiten, por ejemplo, una adaptación
fácil del detector de luz dispersa a la variación. En este sentido
es posible naturalmente realizar de manera gradual o continua tanto
la variación del tiempo de integración como la variación de la
anchura de pulso. La variación de manera gradual significa aquí,
por ejemplo, un reticulado fijo de la sensibilidad en pasos
porcentuales, de modo que el detector de luz dispersa funciona con
una sensibilidad de 25, 50, 75 y 100%. El ajuste de estos niveles
de sensibilidad se realiza más ventajosamente mediante elementos de
conexión, por ejemplo, un interruptor DIL. Es posible también
naturalmente adaptar la sensibilidad mediante una interfaz de
comunicación, por ejemplo, mediante un ordenador personal o en una
red. De este modo resulta posible una adaptación de detectores de
luz dispersa o una adaptación de todo el sistema detector de
incendios mediante una central de control.
La posibilidad de que el procedimiento permita
una adaptación gradual o continua del tiempo de integración o de la
anchura de pulso, depende de las condiciones del sistema de control.
Para garantizar un control especialmente eficiente y sensible, como
el que se necesita, por ejemplo, en locales ultralimpios, los
detectores de luz dispersa tienen que suministrar una señal de
detección ya en presencia de cantidades mínimas de partículas en el
aire, lo que hace necesario, por consiguiente, una adaptación muy
precisa de la sensibilidad. Además de mediante interruptores
convencionales o interfaces de comunicación para ordenadores
personales o redes, la adaptación de la sensibilidad se puede
realizar naturalmente también de forma inalámbrica.
La relación entre temperatura y emisión de luz
de la fuente de luz ya se describió detalladamente al principio.
Por tanto, en la etapa de compensación de la temperatura se usa un
sensor de temperatura, dispuesto en el paso de corriente del medio
portador, para compensar la temperatura de la señal de luz dispersa.
Esto significa que la temperatura del medio portador o del medio
ambiente se determina de forma continua o pulsada con el fin de
llevar a cabo la adaptación de la fuente de luz que emite luz en el
detector de luz dispersa. Es decir, si se comprueba un aumento de
la temperatura en el medio portador en el paso de corriente, se
puede realizar una adaptación directa de la fuente de luz para
garantizar una radiación constante de luz. Esta compensación de la
temperatura se lleva a cabo ventajosamente al variarse la anchura de
pulso de la corriente de excitación de la fuente de luz asignada al
receptor de luz dispersa. Esto significa que en caso de un aumento,
captado por el sensor de temperatura, de la temperatura del medio
portador se reduce la anchura de pulso de la corriente de
excitación de la fuente de luz. Esto provoca un calentamiento menor
de la fuente de luz y, por tanto, también del medio portador. Si se
comprueba, por el contrario, un descenso de la temperatura, se puede
ampliar la anchura de pulso de la corriente de excitación de la
fuente de luz, lo que da lugar a un aumento de la temperatura. En
todos los casos permanece constante, sin embargo, la corriente de
excitación de la fuente de luz.
Es ventajoso filtrar de manera diferente la
señal de luz dispersa antes de compararse con valores umbrales
preajustados, especialmente valores umbrales de alarmas, en
dependencia de su inclinación. De este modo se pueden reconocer y
eliminar magnitudes engañosas, así como impedir una falsa alarma, ya
que sólo las magnitudes realmente existentes, o sea, magnitudes por
encima de un respectivo valor umbral, provocan una señal de emisión
de alarma. En este caso se tiene en cuenta, por ejemplo, durante qué
período de tiempo la señal de luz dispersa supera un valor umbral,
especialmente un valor umbral de alarma. Sólo a partir de un
intervalo de tiempo fijado se emite una señal de alarma. El
filtrado de paso bajo de la señal de entrada, tan pronto su
inclinación ha superado un valor umbral predefinido, da como
resultado además un dispositivo detector de luz dispersa con una
muy buena relación señal-ruido, ya que no se
reconoce como valores de alarma las desviaciones cortas y rápidas
en la señal de entrada, como las que se originan a menudo debido a
agentes contaminantes del aire, es decir, a pequeñas cantidades de
partículas de polvo en la corriente de aire que se va a
controlar.
La formación de un valor de cámara con
seguimiento es otra posibilidad de lograr un algoritmo mejorado de
detección y menos falsas alarmas en el caso de un detector de luz
dispersa. Este valor de cámara con seguimiento se promedia durante
un período de tiempo más largo a partir del valor de cámara del
detector de luz dispersa. Esto se realiza en la etapa de
compensación de deriva. El valor de cámara es la señal de luz
dispersa que se obtiene cuando no hay humo en el centro de luz
dispersa del detector de luz dispersa. Esta señal de luz dispersa
se forma aquí preferentemente tanto en superficies reflectantes
propias del detector como sobre la base de agentes contaminantes
del aire. La determinación del valor promedio de este valor de
cámara en la etapa de compensación de deriva durante varios días,
es decir, preferentemente 2 a 3 días, proporciona un calibrado muy
preciso del equipo. Este valor promediado de cámara con seguimiento
se puede deducir después de la señal de luz dispersa en condiciones
de servicio. Se obtiene, por tanto, una señal de luz dispersa sin
errores a partir de agentes contaminantes del aire, condiciones
ambientales o valores propios de reflexión del detector, etc.
Para ejecutar los pasos del procedimiento
mencionados arriba se presenta un detector de luz dispersa con una
carcasa, con un orificio de entrada y un orificio de salida en la
carcasa, entre los que el medio portador circula a través de la
carcasa por un paso de corriente, con una fuente de luz que dirige
la luz hacia un centro de luz dispersa situado en el paso de
corriente, con un receptor de luz dispersa para una parte de la luz
dispersada mediante partículas en el centro de luz dispersa y con un
amplificador de señal de luz dispersa para amplificar la señal de
luz dispersa, estando configurado el amplificador de señal de luz
dispersa como amplificador de integración. La amplificación de la
señal de luz dispersa tiene naturalmente la ventaja de que ya se
pueden detectar pequeñas variaciones en la señal de luz dispersa,
posibilitando la configuración del amplificador de señal de luz
dispersa como amplificador de integración la adaptación de la
detección de luz dispersa sin el uso de componentes adicionales. En
relación con el punto sobre la compensación de temperatura, el
amplificador de integración posibilita mediante la prolongación de
los intervalos de tiempo de observación, o sea, el tiempo de
integración, la compensación de la potencia luminosa de la fuente de
luz que disminuye en caso de aumentar la temperatura en el detector
de luz dispersa. Esta posibilidad resulta económica, por una parte,
y prolonga, por la otra parte, la vida útil de la fuente de luz, ya
que su potencia de irradiación luminosa no se tiene que producir
mediante una corriente ampliada de excitación. Por consiguiente, el
uso del amplificador de integración como amplificador de luz
dispersa en un detector de luz dispersa da como resultado un
dispositivo con un funcionamiento muy eficiente desde el punto de
vista energético.
Para ajustar la sensibilidad en el receptor de
luz dispersa están previstos preferentemente elementos de conexión
en el detector de luz dispersa. Con el fin de lograr una conmutación
lo más simple posible del equipo, estos elementos de conexión
pueden ser, por ejemplo, interruptores DIL.
Sin embargo, es posible también realizar estos
elementos de conexión como uniones económicas por jumper. Para
aumentar la facilidad de uso y las posibilidades de control es
conveniente prever una interfaz de comunicación especialmente con
un ordenador personal o una red. Esto permite el control
centralizado de varios detectores de luz dispersa o su diagnóstico
de errores. En este caso, las vías de comunicación se pueden
disponer tanto de forma inalámbrica como alámbrica. Por tanto,
resulta conveniente, asimismo, prever una entrada de conexión para
conmutar la sensibilidad del receptor de luz dispersa.
La disposición de un sensor de temperatura en el
paso de corriente del medio portador posibilita la compensación de
temperatura mencionada al inicio. La disposición de un medidor de
corriente en el paso de corriente del medio portador posibilita el
control adicional del detector de corriente. Por ejemplo, al
detectarse fuertes fluctuaciones de corriente resulta posible
emitir una señal, ya que éstas se pueden derivar de un
funcionamiento incorrecto del detector o del dispositivo de
aspiración. La configuración del sensor de corriente de aire y/o
del sensor de temperatura como componentes termoeléctricos
constituye aquí una posibilidad económica y de magnitud optimizada
de proveer al detector de luz dispersa de sensores con un
funcionamiento altamente preciso.
Otras formas de realización de la invención se
derivan de las reivindicaciones dependientes.
A continuación se describe la invención por
medio de ejemplos de realización que se explican detalladamente
mediante las figuras. Muestran:
Fig. 1 una vista lateral seccionada de un
detector de luz dispersa en una primera forma de realización,
Fig. 2 una vista en planta del detector de luz
dispersa, seccionada a lo largo de la línea A-A, de
la forma de realización de la figura 1,
Fig. 3 una vista en planta de un detector de luz
dispersa seccionada en una segunda forma de realización,
Fig. 4 una vista en planta de un detector de luz
dispersa seccionada en una tercera forma de realización,
Fig. 5 un diagrama de señal de entrada/salida de
un detector de luz dispersa y
Fig. 6 un diagrama que representa la variación
de la anchura de pulso de la corriente de excitación de una fuente
de luz en dependencia de la temperatura.
En la siguiente descripción se usan los mismos
números de referencia para elementos iguales y de igual
funcionamiento.
Los tres ejemplos de realización, explicados a
continuación, de un detector 1 de luz dispersa están dirigidos a
servir como elemento de un sistema detector de incendios por
aspiración. Por tanto, el medio portador descrito en las
reivindicaciones es aire. Este aire se aspira mediante un
ventilador, como es usual en el caso de un sistema detector de
incendios por aspiración. En este caso es posible disponer el
ventilador directamente en la carcasa 10 del detector 1 de luz
dispersa o colocarlo también dentro de un sistema de canal de aire
separado del detector 1 de luz dispersa. Los procedimientos y
dispositivos mencionados en las reivindicaciones están
implementados o se usan en las tres formas siguientes de
realización.
La figura 1 muestra una vista lateral seccionada
de un detector de luz dispersa que comprende una carcasa 10 y una
pletina 40 unida con ésta. La carcasa 10 configura aquí un orificio
3 de entrada y un orificio 5 de salida. En el orificio 3 de entrada
está fijada una carcasa 6 de ventilador con un ventilador (no
representado) que garantiza una corriente 8 de aire que circula a
través del detector 1 a lo largo de un paso 7 de corriente. En este
caso se genera una corriente 8 de aire que circula a través del
detector 1 de luz dispersa del orificio 3 de entrada al orificio 5
de salida. Es posible también naturalmente que el ventilador,
previsto en la carcasa 6 de ventilador, aspire el aire y de este
modo se genere una corriente 8' de aire que circule en dirección
contraria a través del detector 1 de luz dispersa. Para evitar la
incidencia de luz extraña del exterior, el detector 1 de luz
dispersa presenta trampas 30, 32 de luz por ambos lados. Además, el
detector 1 de luz dispersa está equipado con una fuente 9 de luz
que dirige un cono 20 de luz hacia un centro 11 de luz dispersa
situado en el paso 7 de corriente. El detector 1 comprende también
un receptor 13 en forma de un fotodiodo. Asimismo, está previsto un
diafragma 26 entre el diodo luminoso 9 y el receptor 13 de luz
dispersa, que impide la incidencia de la luz, irradiada por la
fuente 9 de luz, directamente sobre el receptor 13 de luz
dispersa.
En la figura 2 está representado el primer
ejemplo de realización de la figura 1 en una vista en planta
seccionada. La línea de corte corresponde aquí a la línea
A-A de corte representada en la figura 1. El aire,
circulante a través del detector 1 de luz dispersa del orificio 3
de entrada al orificio 5 de salida, pasa en este caso el centro 11
de luz dispersa. Las partículas finísimas existentes eventualmente
en la corriente 8 de aire reflectan la luz emitida por la fuente 9
de luz, en este caso un diodo luminoso, sobre el receptor 13 de luz
dispersa, lo que provoca después una señal de detección tras
superarse antes valores umbrales fijados. En el paso 7 de corriente
del detector 1 de luz dispersa se encuentra dispuesto adicionalmente
un sensor 25 de corriente de aire y un sensor 23 de temperatura. El
sensor 25 de corriente de aire sirve aquí para comprobar si una
corriente 8 de aire continua o determinada de algún modo circula a
través del detector 1 de luz dispersa. En caso de fluctuaciones en
la corriente de aire es posible, por ejemplo, emitir una señal de
alarma correspondiente. El sensor 23 de temperatura controla la
temperatura en la corriente 8 de aire que circula a través del
detector 1 de luz dispersa a lo largo del paso 7 de corriente para
posibilitar, por ejemplo, una compensación de la temperatura. En la
figura 6 se aborda más detalladamente la compensación de la
temperatura.
Las dos figuras 3 y 4 muestran una vista
seccionada en planta de sendos detectores de luz dispersa. Ambas
formas de realización están identificadas como forma de realización
dos y tres. El detector de luz dispersa representado aquí
seccionado presenta nuevamente la fuente 9 de luz y el receptor 13,
discurriendo el cono 20 de luz de la fuente 9 de luz y un cono 22
de receptor del receptor 13 de luz dispersa de forma cruzada (como
en el primer ejemplo de realización) y en una determinada sección
por la línea central 58 del paso 7 de corriente. El canal de
corriente que guía el paso 7 de corriente, presenta aquí una
curvatura tanto delante del centro 11 de luz dispersa como detrás
del centro 11 de luz dispersa. Las trampas 30 y 32 de luz, formadas
de este modo, impiden la entrada de luz extraña desde el exterior,
como en el primer ejemplo de realización. Además, la segunda forma
de realización en la figura 3 presenta diafragmas 26 y 28 que
impiden la reflexión de la luz, emitida por la fuente 9 de luz,
directamente en el receptor 13 de luz dispersa. Un sensor 23 de
temperatura y un sensor 25 de corriente de aire están dispuestos
aquí, asimismo, sobre la línea central 58 del paso 7 de corriente
para recopilar los datos de calibrado y control relevantes para la
detección.
La tercera forma de realización, mostrada en la
figura 4, de un detector de luz dispersa presenta trampas 30 y 32
de luz, al igual que las formas de realización mostradas antes. La
fuente 9 de luz o el receptor 13 están orientados con sus ejes
centrales 18 ó 14 de modo que estos discurren en una sección
determinada, a saber, hasta ambas curvaturas 30, 32 del paso 7 de
corriente, en paralelo a la línea central 58 del paso 7 de
corriente o sobre ésta. En esta forma de realización están previstos
nuevamente diafragmas 26 y 28 que impiden la detección de
magnitudes erróneas. En la zona del orificio 3 de entrada también se
ha dispuesto nuevamente un sensor 25 de corriente de aire y un
sensor 23 de temperatura en el canal de corriente configurado aquí.
Una corriente 8 de aire, que circula a través del detector 1 de luz
dispersa, se comprueba respecto a su temperatura y su velocidad de
corriente antes de llegar al centro 11 de luz dispersa.
Los pasos de procedimiento, descritos en las
presentes reivindicaciones, se usan en los detectores 1 de luz
dispersa descritos antes. En este caso resulta posible que la señal
de luz dispersa, captada por el receptor 13 de luz dispersa, pase
en una secuencia cualquiera por una etapa de calibrado, una etapa de
compensación de deriva, una etapa de compensación de temperatura,
una etapa de ajuste de la sensibilidad o una etapa de algoritmo de
filtrado. La etapa de calibrado y la etapa de compensación de deriva
sirven aquí para adaptar el receptor respectivo de luz dispersa,
entre otros, a diferentes medios portadores que circulan a través
del detector de corriente, siendo necesario para el calibrado partir
de una corriente 8 de aire como la que puede existir en condiciones
normales en el lugar respectivo de montaje. Naturalmente hay que
calibrar un detector de luz dispersa, usado en oficinas, a una
corriente 8 de aire diferente en caso de un detector de luz
dispersa usado en locales ultralimpios. Esto se tiene en cuenta en
la etapa de calibrado y/o en la etapa de compensación de deriva. La
diferencia entre ambas etapas radica en que en la etapa de
compensación de deriva, el llamado valor de cámara, o sea, la señal
de luz dispersa detectada por el receptor 13 de luz dispersa cuando
en el centro 11 de luz dispersa no hay humo o sustancias extrañas
similares que podrían disparar una alarma, se promedia durante un
período más largo, es decir, mayormente durante dos a tres días.
Este llamado valor de cámara con seguimiento se deduce después de
la señal detectada de luz dispersa para lograr un calibrado del
detector 1 de luz dispersa. Una adaptación a la temperatura de la
corriente 8 de aire es posible sobre la base de la señal de
temperatura captada por el sensor 23 de temperatura. Aquí se tiene
en cuenta, como se mencionó al principio, el hecho de que con la
temperatura creciente disminuye la potencia luminosa emitida por la
fuente 9 de luz. Con el fin de obtener una potencia de detección,
independiente de la temperatura, en el detector 1 de luz dispersa,
se lleva a cabo una adaptación correspondiente en la etapa de
compensación de la temperatura. La señal de luz dispersa, detectada
por el receptor 13 de luz dispersa en las distintas formas de
realización, se filtra además de manera diferente en una etapa de
algoritmo de filtrado. En este caso es posible filtrar la señal de
luz dispersa antes de compararse con los valores umbrales
preajustados, que provocan una falsa alarma, en dependencia de su
inclinación para eliminar señales falsas existentes
eventualmente.
Con el fin de garantizar en los tres detectores
de luz dispersa un control lo más exacto y sensible posible de la
corriente 8 de aire, los distintos ejemplos de realización están
provistos de un amplificador de luz dispersa (no representado) que
amplifica la señal de luz dispersa detectada por el receptor 13 de
luz dispersa, por ejemplo, en forma de un amplificador de
integración. Este amplificador de integración posibilita aquí una
variación de la sensibilidad del receptor 1 de luz dispersa al
variarse, por ejemplo, el tiempo de integración. Cuanto más grande
sea el tiempo de integración seleccionado, más sensible será el
funcionamiento del detector 1 de luz dispersa. Esta variación se
puede realizar aquí de manera gradual o continua.
La figura 5 muestra un diagrama de
entrada/salida de señal. La señal 2 de entrada corresponde aquí a
una señal no filtrada, como la detectada por el receptor 13 de luz
dispersa en el detector 1 de luz dispersa. La señal 4 de salida
corresponde, por el contrario, a una señal ya variada mediante el
uso de algoritmos especiales de filtrado. En la señal 2 de entrada
se pueden observar cuatro valores máximos A, B, C, D, superando sólo
el valor máximo C el valor umbral "1" durante un período más
largo de tiempo, mediante lo que se dispara una alarma o una señal
de detección. Las llamadas magnitudes engañosas A, B y D son
recortadas, por el contrario, mediante el algoritmo de filtrado y
no provocan una señal de alarma. En este sentido hay que tener en
cuenta que las magnitudes engañosas B y D superan también el valor
umbral "1", pero no durante un tiempo lo suficientemente largo
y, por tanto, el filtro interno no las reconoce como magnitud de
alarma y, por consiguiente, las recorta. Mediante una instalación
adaptada de filtrado se puede ajustar de forma óptima un detector de
luz dispersa a las condiciones ambientales o similares.
En la figura 6 está representada una posibilidad
para compensar la temperatura de los tres detectores de corriente
de las figuras 1 a 3. Por una parte, la figura 6.1 muestra un
diagrama del servicio pulsado de la fuente 9 de luz. En un servicio
normal, ésta presenta una fase 50 de impulso con una anchura de
pulso, por ejemplo, de tres milisegundos, seguida de una fase 52 de
reposo de un segundo. En esta fase 52 de reposo se enfría la fuente
9 de luz calentada durante la fase 50 de impulso, de modo que en
condiciones normales se puede esperar un desarrollo uniforme de la
temperatura en el canal de corriente de aire. Si el sensor 25 de
corriente de aire detecta, no obstante, un aumento de la
temperatura, es posible, según la representación de las figuras 6.2
y 6.3, reducir sucesivamente la anchura de pulso de la fase 50 de
impulso para provocar una menor generación de calor en la fuente 9
de luz. La variación de la anchura de pulso de la emisión de luz,
que corresponde a una variación de la anchura de pulso de la
corriente de excitación de la fuente 9 de luz, provoca naturalmente
también una reducción de la sensibilidad que se puede compensar a
continuación en la etapa de ajuste de la sensibilidad o en otra
etapa de calibrado.
En este punto habría que señalar que todos los
elementos descritos arriba, vistos de forma individual y en
cualquier combinación, en especial los detalles representados en los
dibujos, se reivindican como esenciales para la invención. El
experto en la materia está familiarizado con las modificaciones en
este sentido.
- 1
- Detector
- 2
- Señal de entrada
- 3
- Orificio de entrada
- 4
- Señal de salida
- 5
- Orificio de salida
- 6
- Carcasa de ventilador
- 7
- Paso de corriente
- 8
- Corriente de aire
- 9
- Fuente de luz
- 10
- Carcasa
- 11
- Centro de luz dispersa
- 13
- Receptor de luz dispersa
- 14
- Eje central
- 17
- Amplificador de señal de luz dispersa
- 18
- Eje central
- 19
- Elemento de conexión
- 20
- Cono de luz
- 21
- Elemento de conexión
- 22
- Cono de receptor
- 23
- Sensor de temperatura
- 25
- Medidor de corriente
- 26
- Diafragma
- 28
- Diafragma
- 30
- Trampa de luz
- 32
- Trampa de luz
- 40
- Pletina
- 50
- Fase de impulso
- 52
- Fase de reposo
- 58
- Línea central del paso de corriente.
\vskip1.000000\baselineskip
- \bullet EP 0733894 B1 [0007]
- \bullet US 20030001746 A1 [0011]
- \bullet US 6184537 B1 [0010] [0011]
- \bullet DE 4329847 C1 [0012].
Claims (18)
1. Procedimiento para evaluar una señal de luz
dispersa que genera un receptor de luz dispersa al detectar
especialmente partículas finas en un medio portador,
caracterizado porque la señal de luz dispersa recorre una
etapa de algoritmo de filtrado para evaluar la señal de luz dispersa
en dependencia de algoritmos determinados de filtrado y porque la
señal de luz dispersa se filtra de manera diferente en la etapa de
algoritmo de filtrado antes de compararse con valores umbrales
preajustados en dependencia de su inclinación.
2. Procedimiento según la reivindicación 1,
caracterizado porque la señal de luz dispersa recorre a
continuación una etapa de calibrado para el calibrado por medio de
un señal de referencia y/o una etapa de compensación de deriva para
la adaptación a condiciones ambientales existentes durante un
período de tiempo de al menos 24 horas y/o una etapa de
compensación de la temperatura para la compensación de la
dependencia de temperatura de la potencia de irradiación luminosa
de una fuente de luz y/o una etapa de ajuste de la sensibilidad para
la adaptación de una sensibilidad exigida.
3. Procedimiento según la reivindicación 2 con
un amplificador de integración como amplificador de señal de luz
dispersa, caracterizado porque en la etapa de calibrado se
ajusta el tiempo de integración del amplificador de integración de
modo que la señal de luz dispersa corresponde a una señal de
referencia de un indicador de referencia.
4. Procedimiento según la reivindicación 2 ó 3,
caracterizado porque en la etapa de ajuste de la sensibilidad
se realiza la variación de la sensibilidad del receptor (13) de luz
dispersa al variarse la anchura de pulso de la corriente de
excitación de una fuente (9) de luz asignada al receptor (13) de luz
dispersa.
5. Procedimiento según la reivindicación 2 ó 3,
caracterizado porque en la etapa de ajuste de la sensibilidad
se realiza la variación de la sensibilidad del receptor de luz
dispersa al variarse el tiempo de integración de un amplificador de
integración que actúa como amplificador de señal de luz
dispersa.
6. Procedimiento según la reivindicación 5,
caracterizado porque la variación del tiempo de integración
se realiza de manera gradual o continua.
7. Procedimiento según la reivindicación 4,
caracterizado porque la variación de la anchura de pulso se
realiza de manera gradual o continua.
8. Procedimiento según una de las
reivindicaciones 2 a 7, caracterizado porque en la etapa de
compensación de la temperatura se usa un sensor (23) de
temperatura, dispuesto en el paso (7) de corriente del medio
portador, para compensar la temperatura de la señal de luz
dispersa.
9. Procedimiento según la reivindicación 8,
caracterizado porque la compensación de la temperatura se
realiza al variarse la anchura de pulso de la corriente de
excitación de una fuente (9) de luz asignada al receptor (13) de
luz dispersa.
10. Procedimiento según una de las
reivindicaciones 2 a 9, caracterizado porque la señal de luz
dispersa se filtra mediante un filtro de paso bajo cuando su
inclinación supera un valor umbral predefinido.
11. Procedimiento según una de las
reivindicaciones 2 a 10, caracterizado porque en la etapa de
compensación de deriva se promedia un valor de cámara durante un
período más largo de tiempo para formar un valor de cámara con
seguimiento.
12. Detector de luz dispersa para ejecutar el
procedimiento según una de las reivindicaciones 1 a 11, con una
carcasa (1), con un orificio (3) de entrada y un orificio (5) de
salida en la carcasa (1), entre los que el medio portador circula a
través de la carcasa (1) por un paso (7) de corriente, con una
fuente (9) de luz que dirige la luz hacia un centro (11) de luz
dispersa situado en el paso (7) de corriente, con un receptor (13)
de luz dispersa para una parte de la luz dispersada mediante
partículas en el centro (11) de luz dispersa y con un amplificador
(17) de señal de luz dispersa para amplificar la señal de luz
dispersa, estando configurado el amplificador (17) de señal de luz
dispersa como amplificador de integración, caracterizado por
una etapa de algoritmo de filtrado para filtrar la señal de luz
dispersa en dependencia de su inclinación.
13. Detector de luz dispersa según la
reivindicación 12, caracterizado porque están previstos
elementos (19, 21) de conexión para ajustar la sensibilidad del
receptor (13) de luz dispersa.
14. Detector de luz dispersa según la
reivindicación 12 ó 13, caracterizado porque está prevista
una interfaz de comunicación especialmente con un ordenador
personal o una red.
15. Detector de luz dispersa según una de las
reivindicaciones 12 a 14, caracterizado porque está prevista
una entrada de conexión para conmutar la sensibilidad del receptor
(13) de luz dispersa.
\newpage
16. Detector de luz dispersa según una de las
reivindicaciones 12 a 15, caracterizado por un sensor (23) de
temperatura en el paso (7) de corriente del medio portador.
17. Detector de luz dispersa según una de las
reivindicaciones 12 a 16, caracterizado por un medidor (25)
de corriente dispuesto en el paso (7) de corriente del medio
portador.
18. Detector de luz dispersa según la
reivindicación 17, caracterizado porque el medidor (25) de
corriente se compone de un sensor termoeléctrico de corriente de
aire y de un sensor termoeléctrico de temperatura.
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