ES2555875T3 - Mediciones de la corriente diferencial para determinar una corriente de iones en presencia de una corriente de fugas - Google Patents

Mediciones de la corriente diferencial para determinar una corriente de iones en presencia de una corriente de fugas Download PDF

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Abstract

Un procedimiento de determinación de la corriente de iones en una cámara de ionización, comprendiendo dicho procedimiento las etapas de: conexión de un primer y segundo electrodos (104, 106) de una cámara (102) de ionización a un voltaje con una primera polaridad; determinación de una primera corriente entre el primer y el segundo electrodos (104, 106) de la cámara (102) de ionización provocada por el voltaje con la primera polaridad; conexión del primer y el segundo electrodos (104, 106) de la cámara de ionización al voltaje con una segunda polaridad; determinación de una segunda corriente entre el primer y el segundo electrodos (104, 106) de la cámara (102) de ionización provocada por el voltaje con la segunda polaridad; y determinación de una diferencia entre la primera y segunda corrientes, en el que la diferencia es la corriente de iones a través de la cámara de ionización.

Description

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DESCRIPCION
Mediciones de la corriente diferencial para determinar una corriente de iones en presencia de una corriente de fugas
La presente divulgacion se refiere a una interfaz de camara de ionizacion y, en particular, para un microcontrolador que tenga una interfaz de entrada de corriente que rechace las fugas de corriente en modo comun en la determinacion de la corriente de iones en presencia de la corriente de fugas.
Un detector de humo usa generalmente una camara de ionizacion que contiene una fuente de iones radiactivos que se conecta a un amplificador operacional de alta impedancia de entrada. Una camara de ionizacion tfpica, usada en un detector de humo, proporciona una corriente muy pequena (nA) que se reduce en presencia de partfculas de humo. Se usan amplificadores operacionales para convertir esta corriente en un voltaje que se mide a continuacion para determinar la presencia de humo. Las temperaturas elevadas provocan corrientes de fuga incrementadas en las entradas del amplificador operacional en el detector de humo. Esto afecta al rendimiento global de la funcion de deteccion de humo de la camara de ionizacion. De ese modo, dichos incrementos en las corrientes de fuga pueden plantear una variedad de problemas tal como imprecision, etc. que pueden requerir circuitos de compensacion adicionales cuando se disena un detector de humo y por lo tanto puede incrementar el coste del dispositivo.
Adicionalmente, la impedancia de la camara de ionizacion es extremadamente alta, y cualquier corriente de fuga, por ejemplo, la corriente de fuga de la tarjeta del circuito impreso, enmascara la corriente de la camara de ionizacion. Las camaras de ionizacion de la deteccion de humo requieren por lo tanto un proceso de fabricacion complejo en el que los terminales del amplificador operacional del circuito integrado de deteccion se doblan y se sueldan directamente en un medio de aire a la camara de ionizacion. Como se ha mencionado anteriormente, se requieren circuitos especiales de bajas fugas para detectar el pequeno cambio de corriente a traves de la camara de ionizacion provocado por la presencia de humo en ellas.
La Patente de Estados Unidos US 5.243.330 desvela un sistema y procedimiento detector de incendios con un detector de humos por ionizacion. El procedimiento comprende: - la conexion de un primer y segundo electrodos de una camara de ionizacion a un primer voltaje, la determinacion de una primera corriente entre el primer y el segundo electrodos de la camara de ionizacion provocado por el primer voltaje; la conexion del primer y el segundo electrodos de la camara de ionizacion a un segundo voltaje; la determinacion de una segunda corriente entre el primer y el segundo electrodos de la camara de ionizacion provocado por el segundo voltaje; y la determinacion de una diferencia entre la primera y la segunda corrientes.
La Patente de Estados Unidos US 3.832.678 desvela un sistema de alarma de incendios que incluye una pluralidad de dispositivos de alarma individuales. La Patente de Estados Unidos US 4.538.137 desvela un sistema de alarma de incendios que incluye un sensor para la produccion de un voltaje de salida que corresponde a una concentracion de humo. La solicitud de Patente del Reino Unido GB 2.156.126 desvela un detector de incendios con un sensor de tipo fotoelectrico.
Existe por lo tanto una necesidad de una forma de detectar humo en una camara de ionizacion de un detector de humo que no requiera componentes sensibles y caros ni de complejo proceso de fabricacion.
De acuerdo con la reivindicacion 1, el procedimiento para la determinacion de la corriente de iones en una camara de ionizacion comprende las etapas de: conexion de un primer y segundo electrodos de una camara de ionizacion a un voltaje con una primera polaridad; determinacion de una primera corriente entre el primer y el segundo electrodos de la camara de ionizacion provocada por el voltaje con la primera polaridad; conexion del primer y el segundo electrodos de la camara de ionizacion al voltaje con una segunda polaridad; determinacion de una segunda corriente entre el primer y el segundo electrodos de la camara de ionizacion provocada por el voltaje con la segunda polaridad; y determinacion de una diferencia entre la primera y segunda corrientes, en el que la diferencia es la corriente de iones a traves de la camara de ionizacion.
De acuerdo con una realizacion adicional del procedimiento, la segunda polaridad puede ser opuesta a la primera polaridad. De acuerdo con una realizacion adicional del procedimiento, el voltaje puede ser un voltaje en corriente continua (CC). De acuerdo con una realizacion adicional del procedimiento, la camara de ionizacion puede comprender una fuente de radiacion para la ionizacion de moleculas de gas en ella. De acuerdo con una realizacion adicional del procedimiento, la camara de ionizacion puede usarse para detectar partfculas de humo.
De acuerdo con una realizacion adicional del procedimiento, la etapa de determinacion de la diferencia entre la primera y segunda corrientes puede comprender las etapas de: almacenamiento de la primera y segunda mediciones de corriente en una memoria; y resta de una medicion de corriente de la otra medicion de corriente. De acuerdo con una realizacion adicional del procedimiento, el voltaje puede ser una pluralidad de pulsos de voltaje.
De acuerdo con otra realizacion, el procedimiento puede comprender las etapas de: fijacion de un condensador a un voltaje de inicio; conexion de un primer electrodo de una camara de ionizacion a un voltaje de alimentacion; conexion de un segundo electrodo de la camara de ionizacion al condensador; carga del condensador durante un primer periodo de tiempo; conversion de un primer voltaje de carga en el condensador a una primera representacion digital del mismo; almacenamiento de la primera representacion digital en una memoria; fijacion del condensador al
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voltaje de inicio; conexion del segundo electrodo de la camara de ionizacion al voltaje de alimentacion; conexion del primer electrodo de la camara de ionizacion al condensador; carga del condensador durante un segundo periodo de tiempo; conversion de un segundo voltaje de carga en el condensador a una segunda representacion digital del mismo; almacenamiento de la segunda representacion digital en la memoria; y determinacion de una diferencia entre la primera y segunda representaciones digitales, en el que la diferencia puede ser una representacion digital de la corriente de iones en la camara de ionizacion.
De acuerdo con una realizacion adicional del procedimiento, el voltaje de inicio puede ser sustancialmente cero (0) voltios. De acuerdo con una realizacion adicional del procedimiento, el voltaje de inicio puede ser sustancialmente el voltaje de alimentacion. De acuerdo con una realizacion adicional del procedimiento, puede comprender la etapa de determinacion de si la diferencia puede estar en un intervalo de condicion de alarma. De acuerdo con una realizacion adicional del procedimiento, puede comprender la etapa de actuacion de una alarma cuando la diferencia puede estar en el intervalo de condicion de alarma. De acuerdo con una realizacion adicional del procedimiento, el voltaje puede ser un generador de pulsos que comprende una pluralidad de pulsos de voltaje de salida. De acuerdo con una realizacion adicional del procedimiento, puede comprender la etapa de carga de un anillo de guarda alrededor de la camara de ionizacion a un voltaje en el condensador.
De acuerdo con otra realizacion mas, el procedimiento puede comprender las etapas de: fijacion de un condensador a un voltaje de inicio; conexion de un primer electrodo de una camara de ionizacion a una fuente de pulsos; conexion de un segundo electrodo de la camara de ionizacion al condensador; carga del condensador con una pluralidad de pulsos desde la fuente de pulsos durante un primer periodo de tiempo; contaje de un primer numero de la pluralidad de pulsos requeridos para cargar el condensador a un segundo voltaje; almacenamiento del primer numero en una memoria; fijacion del condensador al voltaje de alimentacion; conexion del segundo electrodo de la camara de ionizacion a la fuente de pulsos; conexion del primer electrodo de la camara de ionizacion al condensador; carga del condensador con la pluralidad de pulsos desde la fuente de pulsos durante un segundo periodo de tiempo; contaje de un segundo numero de la pluralidad de pulsos requeridos para cargar el condensador al segundo voltaje; almacenamiento del segundo numero en una memoria; y determinacion de una diferencia entre el primer y segundo numeros, en el que la diferencia puede ser una representacion digital de la corriente de iones en la camara de ionizacion.
De acuerdo con una realizacion adicional del procedimiento, el voltaje de inicio puede ser sustancialmente cero (0) voltios. De acuerdo con una realizacion adicional del procedimiento, el voltaje de inicio puede ser sustancialmente el voltaje de alimentacion. De acuerdo con una realizacion adicional del procedimiento, puede comprender la etapa de determinacion de si la diferencia puede estar en un intervalo de condicion de alarma. De acuerdo con una realizacion adicional del procedimiento, puede comprender la etapa de actuacion de una alarma cuando la diferencia puede estar en el intervalo de condicion de alarma. De acuerdo con una realizacion adicional del procedimiento, la etapa de carga de un anillo de guarda alrededor de la camara de ionizacion a un voltaje en el condensador.
De acuerdo con otra realizacion mas, el procedimiento puede comprender las etapas de: fijacion del condensador a un primer voltaje; conexion de un primer electrodo de una camara de ionizacion a una pluralidad de transiciones de voltaje que tengan periodos de tiempo y amplitudes de voltaje desde sustancialmente cero voltios a sustancialmente un voltaje; conexion de un segundo electrodo de la camara de ionizacion al condensador; carga y descarga del condensador con la pluralidad de transiciones de voltaje que tienen los periodos de tiempo definidos; y contaje de un numero de transiciones de la pluralidad de transiciones de voltaje requeridas para cargar el condensador a un segundo voltaje.
De acuerdo con una realizacion adicional del procedimiento, puede comprender la etapa de determinacion de si el numero de transiciones representa un intervalo de condicion de alarma.
De acuerdo con una realizacion adicional del procedimiento, puede comprender las etapas de: medicion de un voltaje de carga en el condensador; y ajuste de los periodos de tiempo para la pluralidad de transiciones de voltaje cuando esta en sustancialmente cero voltios y en sustancialmente el voltaje, en el que: cuando el voltaje de carga en el condensador puede ser menor que la mitad del voltaje, los periodos de tiempo de la pluralidad de transiciones de
voltaje cuando esta en la amplitud de cero voltios puede ser mayor que los periodos de tiempo de la pluralidad de
transiciones de voltaje cuando esta en la amplitud de voltaje; cuando la carga de voltaje en el condensador puede estar a sustancialmente una mitad del voltaje, los periodos de tiempo de voltios cero y de amplitudes de voltaje de la pluralidad de transiciones de voltaje pueden ser sustancialmente los mismos; y cuando el voltaje de carga en el condensador puede ser mayor que la mitad del voltaje, los periodos de tiempo de la pluralidad de transiciones de
voltaje cuando esta en amplitudes de cero voltios puede ser menor que los periodos de tiempo de la pluralidad de
transiciones de voltaje cuando esta en la amplitud de voltaje.
De acuerdo con una realizacion adicional del procedimiento, puede comprender la etapa de carga de un anillo de guarda alrededor de la camara de ionizacion sustancialmente al voltaje de carga en el condensador.
De acuerdo con otra realizacion, el procedimiento puede comprender las etapas de: fijacion de un condensador a un voltaje de inicio; conexion de una camara de ionizacion y un condensador en serie a un voltaje de alimentacion en una primera polaridad; carga del condensador durante un primer periodo de tiempo; conexion de la camara de
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ionizacion y el condensador en serie al voltaje de alimentacion en una segunda polaridad; descarga del condensador durante el segundo periodo de tiempo; y medicion de un voltaje de carga en el condensador despues de un periodo de tiempo de deteccion.
De acuerdo con una realizacion adicional del procedimiento, el voltaje de inicio puede ser sustancialmente cero (0) voltios. De acuerdo con una realizacion adicional del procedimiento, el voltaje de inicio puede ser sustancialmente el voltaje de alimentacion. De acuerdo con una realizacion adicional del procedimiento, puede comprender la etapa de determinacion de si el voltaje de carga medido puede estar en un intervalo de condicion de alarma. De acuerdo con una realizacion adicional del procedimiento, puede comprender la etapa de actuacion de una alarma cuando el voltaje de carga medido puede estar en el intervalo de condicion de alarma. De acuerdo con una realizacion adicional del procedimiento, el voltaje de alimentacion puede ser un generador de pulsos que tenga un la salida que comprenda una pluralidad de pulsos de voltaje. De acuerdo con una realizacion adicional del procedimiento, puede comprender la etapa de carga de un anillo de guarda alrededor de la camara de ionizacion a sustancialmente el voltaje de carga en el condensador.
De acuerdo con la reivindicacion 12 un aparato para la deteccion de humo comprende una camara de ionizacion que tiene una fuente de radiacion y que comprende un primer y segundo electrodos, en el que la camara de ionizacion esta abierta a la entrada de humo; y un microcontrolador configurado para realizar el procedimiento de la invencion, y que comprende: medios de conmutacion para la conexion de la camara de ionizacion con dicho voltaje en la primera y segunda polaridades, respectivamente, y medios para la determinacion de la corriente a traves de dicha camara de ionizacion que comprenden un condensador conectado en serie con dicha camara de ionizacion.
De acuerdo con una realizacion adicional, la camara de ionizacion puede comprender: dos camaras separadas por un tercer electrodo, en el que una de las dos camaras puede estar abierta a la entrada de humo y la otra puede estar cerrada a la entrada de humo; un quinto interruptor conectado al tercer electrodo; el primer y quinto interruptores tienen tres posiciones en las que la tercera posicion puede estar abierta; el controlador digital puede conectarse a una primera posicion del quinto interruptor; y el condensador puede conectarse a una segunda posicion del quinto interruptor.
De acuerdo con una realizacion adicional, el microcontrolador puede comprender un controlador de alarmas. De acuerdo con una realizacion adicional, se puede conectar una alarma audible/visual al controlador de alarmas. De acuerdo con una realizacion adicional, un anillo de guarda puede estar alrededor de la camara de ionizacion, en la que el anillo de guarda puede estar cargado a un voltaje de anillo de guarda sustancialmente el mismo que un voltaje de carga en el condensador. De acuerdo con una realizacion adicional, se puede conectar un segundo condensador al condensador.
De acuerdo con otra realizacion, el aparato puede comprender:
un microcontrolador en la forma de un circuito integrado que comprende: un primer interruptor conectado al primer electrodo de la camara de ionizacion; un segundo interruptor conectado al segundo electrodo de la camara de ionizacion; un controlador digital que tiene una salida conectada a las primeras posiciones del primer y segundo interruptores; un comparador de voltaje que tiene una primera entrada conectada a las segundas posiciones del primer y segundo interruptores y una segunda entrada conectada a una referencia de voltaje; un condensador conectado entre la primera y segunda entradas del comparador de voltaje; un biestable que tiene una entrada D conectada a una salida del comparador de voltaje y una entrada de reloj conectada al generador de reloj, en el que cada vez que puede recibirse una senal de reloj desde el generador de reloj se puede transferir un valor logico en la entrada D a la salida Q del biestable; una resistencia de realimentacion conectada entre la salida Q del biestable y la primera entrada del comparador de voltaje para la carga y descarga del condensador; una resistencia de medicion de corriente conectada entre la primera entrada del comparador de voltaje y una fuente de alimentacion comun; en el que cuando el voltaje en la primera entrada del comparador de voltaje puede ser mayor que el voltaje desde el referencia de voltaje la salida del comparador de voltaje puede estar en un nivel logico bajo y el condensador puede estar descargado, y cuando el voltaje en la primera entrada del comparador de voltaje puede ser menor que el voltaje desde la referencia de voltaje la salida del comparador de voltaje puede estar en un valor logico alto y el condensador puede estar cargado; un primer contador para el contaje de un primer numero de pulsos de reloj desde el generador de reloj cuando la salida Q del biestable puede estar en un valor logico alto durante un cierto periodo de tiempo; y un segundo contador para el contaje de un segundo numero de pulsos de reloj desde el generador de reloj durante un cierto periodo de tiempo; en el que cuando el primer interruptor puede estar en la primera posicion el primer electrodo de la camara de ionizacion puede conectarse al controlador digital, cuando el primer interruptor puede estar en la segunda posicion el primer electrodo de la camara de ionizacion puede estar conectado a la primera entrada del comparador de voltaje, cuando el segundo interruptor puede estar en la primera posicion el segundo electrodo de la camara de ionizacion puede conectarse al controlador digital, y cuando el segundo interruptor puede estar en la segunda posicion el segundo electrodo de la camara de ionizacion puede estar conectado a la primera entrada del comparador de voltaje.
De acuerdo con una realizacion adicional, el circuito integrado puede tener un procesador digital y memoria. De acuerdo con una realizacion adicional, el procesador digital y la memoria del microcontrolador pueden ir a un modo
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de reposo de bajo consumo durante el contaje por el primer y segundo contadores. De acuerdo con una realizacion adicional, el circuito integrado puede comprender un controlador de alarmas. De acuerdo con una realizacion adicional, se puede conectar una alarma audible/visual al controlador de alarmas. De acuerdo con una realizacion adicional, puede haber un anillo de guarda alrededor de la camara de ionizacion, en el que el anillo de guarda puede cargarse a un voltaje de anillo de guarda sustancialmente el mismo que un voltaje de carga en el condensador. De acuerdo con una realizacion adicional, se puede conectar un segundo condensador al condensador.
De acuerdo con otra realizacion, el microcontrolador puede comprender; un primer interruptor conectado al primer electrodo de la camara de ionizacion; un segundo interruptor conectado al segundo electrodo de la camara de ionizacion; un controlador digital que tiene una salida conectada a las primeras posiciones del primer y segundo interruptores; un condensador conectado a las segundas posiciones del primer y segundo interruptores; un tercer interruptor conectado entre el condensador y la fuente de alimentacion comun, adaptado al tercer interruptor para la descarga del condensador; un comparador de voltaje que tiene una primera entrada conectada al condensador y una segunda entrada conectada a una referencia de voltaje; un generador de pulsos conectado a la entrada del controlador digital; un contador de pulsos conectado al generador de pulsos, en el que el contador de pulsos cuenta un numero de pulsos desde el generador de pulsos; y un procesador digital y memoria, en el que el procesador digital puede conectarse a y controlar el primer, segundo y tercer interruptores, el generador de pulsos y el contador de pulsos; en el que cuando el primer interruptor puede estar en la primera posicion el primer electrodo de la camara de ionizacion puede conectarse al controlador digital, cuando el primer interruptor puede estar en la segunda posicion el primer electrodo de la camara de ionizacion puede conectarse al condensador, cuando el segundo interruptor puede estar en la primera posicion el segundo electrodo de la camara de ionizacion puede conectarse al controlador digital, cuando el segundo interruptor puede estar en la segunda posicion el segundo electrodo de la camara de ionizacion puede conectarse al condensador; y cuando el tercer interruptor puede estar cerrado el condensador puede estar a sustancialmente cero (0) voltios.
De acuerdo con una realizacion adicional, el procesador digital y la memoria del microcontrolador pueden ir a un modo de reposo de bajo consumo durante el contaje de pulsos por el contador de pulsos. De acuerdo con una realizacion adicional, el microcontrolador puede comprender un controlador de alarmas. De acuerdo con una realizacion adicional, se puede conectar una alarma audible/visual al controlador de alarmas. De acuerdo con una realizacion adicional, puede situarse un anillo de guarda alrededor de la camara de ionizacion, en el que el anillo de guarda puede cargarse a un voltaje de anillo de guarda sustancialmente el mismo que un voltaje de carga en el condensador. De acuerdo con una realizacion adicional, se puede conectar un segundo condensador al condensador.
De acuerdo con otra realizacion, el aparato puede comprender: un generador de pulsos conectado al primer electrodo de la camara de ionizacion, en el que la salida del generador de pulsos puede comprender transiciones de voltaje desde sustancialmente cero voltios a sustancialmente un voltaje; un condensador conectado al segundo electrodo de la camara de ionizacion; una referencia de voltaje de precarga; un interruptor de precarga conectado entre la referencia de voltaje de precarga y el condensador, en el que el interruptor de precarga conecta inicialmente la referencia de voltaje de precarga al condensador para la carga del condensador a un primer voltaje; un circuito de determinacion del voltaje conectado al condensador; y un contador de pulsos conectado al generador de pulsos y que cuenta un numero de pulsos desde el mismo, en el que el contador de pulsos cuenta el numero de pulsos desde el generador de pulsos requeridos para cargar el condensador a un segundo voltaje.
De acuerdo con una realizacion adicional, el generador de pulsos puede ser un generador de modulacion de ancho de pulsos (PWM) que tiene periodos de tiempo programables. De acuerdo con una realizacion adicional, el primer voltaje puede ser aproximadamente la mitad del voltaje. De acuerdo con una realizacion adicional, el circuito de determinacion del voltaje puede comprender un comparador de voltaje. De acuerdo con una realizacion adicional, el circuito de determinacion del voltaje puede comprender un convertidor analogico a digital (ADC).
De acuerdo con una realizacion adicional, el generador de pulsos, el condensador, la referencia de voltaje de precarga, el interruptor de precarga, el circuito de determinacion del voltaje, y el contador de pulsos puede proporcionarse en un microcontrolador. De acuerdo con una realizacion adicional, el microcontrolador puede comprender adicionalmente un controlador de alarmas. De acuerdo con una realizacion adicional, se puede conectar una alarma audible/visual al controlador de alarmas. De acuerdo con una realizacion adicional, un anillo de guarda puede estar alrededor de la camara de ionizacion, en el que el anillo de guarda puede cargarse a un voltaje de anillo de guarda sustancialmente el mismo que un voltaje de carga del condensador. De acuerdo con una realizacion adicional, se puede conectar un segundo condensador al condensador.
Se puede adquirir una comprension mas completa de la presente divulgacion por referencia a la descripcion a continuacion tomada en conjunto con los dibujos adjuntos en los que:
La Figura 1 ilustra diagramas esquematicos de una camara de ionizacion que tiene una fuente de radiacion y que
muestra flujos de corriente a traves de ella para diferentes conexiones de polaridad del voltaje en ella;
La Figura 2 ilustra un grafico tiempo-voltaje de un condensador que se esta cargando desde una fuente de
corriente constante;
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La Figura 3 ilustra un diagrama de bloques esquematico de una fuente de corriente conectada a interfaces de entrada y salida de microcontrolador, de acuerdo con las ensenanzas de la presente divulgacion.
La Figura 4 ilustra diagramas de tiempos esquematicos para la operacion de las funciones perifericas mostradas en la Figura 3, de acuerdo con las ensenanzas de la presente divulgacion;
La Figura 5 ilustra un diagrama de bloques esquematico de un detector de humo de iones de camara simple, de acuerdo con una realizacion espedfica de ejemplo de la presente divulgacion;
La Figura 6 ilustra un diagrama de bloques esquematico de un detector de humo de iones de doble camara, de acuerdo con una realizacion espedfica de ejemplo en la presente divulgacion, de acuerdo con otra realizacion espedfica de ejemplo de la presente divulgacion;
La Figura 7 ilustra un diagrama de bloques esquematico de un detector de humo de iones de camara simple que usa un convertidor analogico a digital (ADC) delta-sigma diferencial, de acuerdo con otra realizacion espedfica mas de ejemplo de la presente divulgacion;
La Figura 8 ilustra un diagrama de bloques esquematico de un detector de humo de iones de camara simple, de acuerdo con otra realizacion espedfica mas de ejemplo de la presente divulgacion;
La Figura 9 ilustra un diagrama de bloques esquematico de un detector de humo de iones de camara simple, de acuerdo con otra realizacion espedfica adicional de ejemplo de la presente divulgacion;
La Figura 10 ilustra un diagrama de bloques esquematico de un detector de humo de iones de camara simple, de acuerdo con otra realizacion espedfica de ejemplo de la presente divulgacion;
La Figura 11 ilustra un diagrama de bloques esquematico de un detector de humo de iones de camara simple, de acuerdo con otra realizacion espedfica mas de ejemplo de la presente divulgacion;
La Figura 12 ilustra un diagrama de bloques esquematico de una parte del extremo frontal de un detector de humo de iones de camara simple que se puede usar en combinacion con las realizaciones desveladas y descritas en el presente documento, de acuerdo con realizaciones espedficas de ejemplo y las ensenanzas de la presente divulgacion;
La Figura 13 ilustra un diagrama de bloques esquematico de un detector de humo de iones de camara simple que usa un condensador de carga externo, de acuerdo con una realizacion espedfica adicional de ejemplo de la presente divulgacion;
La Figura 14 ilustra representaciones esquematicas de lmeas de campo electrostatico que rodean a una placa capacitiva en la proximidad de un plano conductor de tierra, y las lmeas de campo electrostatico que rodean a una placa capacitiva con un anillo de guarda entre la placa capacitiva y el plano conductor de tierra; y
Las Figuras 15, 16, 17 y 18 ilustran diagramas de flujo del proceso operativo esquematico, de acuerdo con las ensenanzas y realizaciones de la presente divulgacion.
Aunque la presente divulgacion es susceptible de diversas modificaciones y formas alternativas, se han mostrado realizaciones espedficas de ejemplo de la misma en los dibujos y se describen en el presente documento en detalle. Se debena entender, sin embargo, que la descripcion del presente documento de realizaciones espedficas de ejemplo no se pretende que limite la divulgacion a las formas particulares desveladas en el presente documento, sino que por el contrario, la presente divulgacion ha de cubrir todas las modificaciones y equivalentes tal como se definen por las reivindicaciones adjuntas.
De acuerdo con las realizaciones de la presente divulgacion explicadas en el presente documento permitiran, en particular, que se midan directamente pequenas corrientes con un microcontrolador sin componentes externos excepto un sensor que tenga una salida de corriente, por ejemplo, una camara de ionizacion de deteccion de humo. Una camara de ionizacion puede modelarse como un condensador que tiene una fuga de corriente a traves de ella, o como una elevada resistencia variable dependiendo de la ionizacion de un gas en la camara de ionizacion. La ionizacion del gas es provocada por una fuente de iones en la camara de ionizacion de deteccion de humo. La corriente de fugas no deseada esta tambien presente en una tarjeta de circuito impreso (PCB) a la que se conecta la camara de ionizacion de deteccion de humo.
Una camara de ionizacion usada para la deteccion de humo comprende una fuente radiactiva en la camara de ionizacion que provoca que se ionicen parte de las moleculas en la camara del gas (por ejemplo, aire). Esto da como resultado una permitividad del gas mas alta que la normal debido al numero mas alto que el normal de moleculas de gas polarizadas (ionizadas) electricamente. Por lo tanto, cuando se coloca un voltaje a traves de dos de los electrodos de la camara de ionizacion (vease la Figura 1) circulara una pequena corriente a traves de este gas ionizado. Cuando entra humo en la camara de ionizacion, el humo reacciona con las moleculas ionizadas de gas cambiando de ese modo la permitividad, e, de la misma, y reduce el numero de moleculas de gas ionizadas. Esto da como resultado una menor corriente de fuga a traves de la camara de ionizacion. La fuga de corriente en la camara
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de ionizacion variara con la temperatura, la humedad relativa y las variaciones de voltaje. Pero estas variaciones son de cambio muy lento. Sin embargo, el humo provoca un cambio repentino en la corriente de fuga de la camara de ionizacion (reduce la corriente de iones).
Mediante la aplicacion de un potencial de voltaje con una primera polaridad a traves de la camara de ionizacion y la medicion de la corriente total a traves de la camara de ionizacion y la corriente de fuga en el PCB, y aplicando a continuacion un potencial de voltaje con una segunda polaridad (opuesta) a traves de la camara de ionizacion y midiendo solamente la corriente de fugas del PCB. Se puede aislar la corriente de fugas del PCB bipolar en modo comun de la corriente de iones unipolar, incrementando de ese modo la sensibilidad de la deteccion de humo en la camara de ionizacion. Ademas, no se requieren las costosas tecnicas ffsicas de compensacion de fugas.
Un condensador de muestreo usado con un conversor analogico a digital (ADC) tiene ciertas limitaciones. Sin embargo, estas limitaciones son conocidas. Las soluciones externas requieren etapas de amplificacion adicionales para combatir los efectos parasitos de los equipos en la tarjeta de circuito impreso (PCB) y otras condiciones ambientales. Al mover las partes de circuito necesarias al microcontrolador y ADC, estos efectos parasitos son facilmente conocidos, controlados, y la solucion del circuito es mas compacta y sensible a las entradas del sensor.
Dicha interfaz corriente/voltaje se puede usar ventajosamente con un detector de humos de camara de ionizacion y reducira significativamente el coste de la interfaz con el sensor de humos de la camara de ionizacion. De acuerdo con varias realizaciones, se conecta una corriente desde un dispositivo externo tal como una camara de ionizacion a una entrada de un ADC. El condensador de muestra interno del ADC acepta la carga de la corriente y crea un voltaje a lo largo de un periodo de tiempo. Despues de que haya transcurrido el periodo de tiempo, el voltaje del condensador de M/R puede medirse iniciando una conversion de analogico a digital con el ADC. Alternativamente, cuando se alcanza cierto voltaje (voltaje objetivo) en el condensador de M/R, puede determinarse el tiempo requerido para cargar el condensador de M/R a un cierto voltaje. En cualquier caso, puede determinarse la corriente de iones a traves del sensor de humos de la camara de ionizacion, y un cambio en la corriente de iones es indicativo de humo en la camara de ionizacion.
Esta corriente representa una corriente de ionizacion del gas a traves de la camara de ionizacion y una corriente de fuga en la tarjeta de circuito impreso cuando se aplica una primera polaridad del voltaje a los electrodos de la camara de ionizacion. Cuando se aplica la segunda polaridad del voltaje (opuesta a la primera polaridad del voltaje) a los electrodos de la camara de ionizacion, la corriente de carga solo sera la corriente de fuga en la tarjeta de circuito impreso. Restando la corriente determinada usando la segunda polaridad del voltaje de la corriente determinada usando la primera polaridad del voltaje, se puede determinar la corriente de ionizacion del gas.
Se pueden usar partes de una Unidad de Medicion del Tiempo de Carga (CTMU) en la determinacion del valor del voltaje de carga en el condensador de M/R. La CTMU se describe mas completamente en las notas de aplicacion del microchip AN1250, AN1375, etc., disponibles en
www.microchip.com, y en las Patentes de Estados Unidos N°. 7.460.441 B2 y 7.764.213 B2. La precision de medicion del voltaje de carga por la CTMU se consigue mediante la carga de un condensador de valor conocido a partir de una fuente de corriente a lo largo de un periodo de tiempo conocido, muestreando a continuacion un voltaje desarrollado en el condensador cargado. Este voltaje muestreado se convierte a continuacion en un valor digital con un conversor analogico a digital (ADC) y, opcionalmente, se puede usar una tabla de busqueda, u otros medios, para convertir el valor digital del voltaje muestreado en un valor por comparacion contra un valor de referencia. Si el valor del voltaje muestreado es significativamente diferente, como en una condicion de alarma, por ejemplo, de deteccion de humo, respecto al valor de referencia entonces se puede iniciar una alarma. Si el valor del voltaje muestreado esta dentro de los valores deseados entonces no existe una condicion de alarma.
Las diversas realizaciones descritas en el presente documento, proporcionan la capacidad de crear una solucion efectiva en coste para aplicaciones que usen sensores que tienen salidas de corriente. De ese modo, se elimina la necesidad de costosos amplificadores operacionales y circuitos asociados. Se puede usar ventajosamente una interfaz de acuerdo con las diversas realizaciones usadas en combinacion con camaras de ionizacion de deteccion de humo para detectar fuegos con humo que suceden rapidamente.
Con referencia ahora a los dibujos, se ilustran esquematicamente los detalles de realizaciones espedficas de ejemplo. Elementos iguales en los dibujos se representaran con numeros iguales, y elementos similares se representaran con numeros iguales con un sufijo de letra minuscula diferente.
Con referencia a la Figura 1, se representan diagramas esquematicos de una camara de ionizacion que tiene una fuente de radiacion y que muestran flujos de corriente a traves de ella para diferentes conexiones de polaridad del voltaje en la misma. La camara 102 de ionizacion puede caracterizarse como dos electrodos, por ejemplo electrodos 104 y 106, que tienen algunas moleculas de gas (por ejemplo, aire) ionizadas entre ellas. Las moleculas de gas se ionizan por una fuente 108 de radiacion. Cuando se aplica un potencial 112 de voltaje entre los dos electrodos 104 y 106 en una primera polaridad (positiva en el electrodo 106 y negativa en el electrodo 104), una corriente 116 de electrones de ionizacion positivamente polarizada circulara a traves del gas ionizado. Cuando el potencial 112 de voltaje se aplica entre los dos electrodos 104 y 106 con una segunda polaridad (positiva en el electrodo 104 y negativa en el electrodo 106), no circulara sustancialmente ninguna corriente 116a de electrones de ionizacion
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negativamente polarizada a traves del gas ionizado dado que ahora el electrodo 104 repelera los electrones del gas ionizado. Sin embargo, la corriente 114 de fugas, por ejemplo, contaminantes, grasa, polvo, etc. en la tarjeta de circuito impreso, circularan independientemente de la polaridad conectada al potencial 1l2 de voltaje.
De ese modo cuando se conecta el potencial 112 de voltaje a la primera polaridad a traves de la camara 102 electrodos 104 y 106, la circulacion de corriente total a traves del medidor 110 de corriente es la corriente 116 de electrones de ionizacion mas la corriente 114 de fugas. Y cuando el potencial 112 de voltaje se conecta a la segunda polaridad a traves de la camara 102 electrodos 104 y 106, la circulacion de corriente total a traves del medidor de corriente 110 es sustancialmente ninguna corriente 116a de electrones de ionizacion mas la corriente 114 de fugas lo que da como resultado sustancialmente solo la corriente 114 de fugas. Por lo tanto, mediante la resta de la corriente 114 de fugas de la circulacion de corriente total, se puede determinar la corriente 116 de electrones de ionizacion real. Esto permite mediciones mas sensibles de cualquier cambio en la corriente 116 de electrones de ionizacion sin que estos cambios queden enmascarados por la corriente 114 de fugas no deseada. Se contempla y esta dentro del alcance de la presente divulgacion que cualquier fluido, por ejemplo, gas o lfquido, que pueda ionizarse por la fuente 108 de iones funcionara tal como se ha descrito en el presente documento anteriormente.
Con referencia a la figura 2, se representa un grafico tiempo-voltaje de un condensador que se esta cargando desde una fuente de corriente constante. Cuando se carga un condensador 220 a traves de una fuente 222 de corriente constante el voltaje, V, a traves del condensador 220 se incrementa linealmente con el tiempo, de acuerdo con la ecuacion (1): I = C * dV/dT, en la que C es el valor de la capacidad del condensador 220, I es la corriente desde la fuente 222 de corriente constante y V es el voltaje en el condensador 220 en el tiempo T. Cuando son conocidos dos valores cualesquiera de entre corriente, I; tiempo, T; y voltaje, V, los otros valores desconocidos pueden calcularse a partir de los dos valores conocidos. Por ejemplo, si la capacidad del condensador 220 y el tiempo T = T2-T1 son conocidos, y se mide el voltaje V en el condensador 220, se puede determinar una corriente de carga. Esto permite la conversion del voltaje de carga (por ejemplo, voltaje en el condensador 220) a la variable de proceso medida, por ejemplo, corriente 116 de electrones de ionizacion mas la corriente 114 de fugas, y sustancialmente la corriente 114 de fugas (corriente 116a + corriente 114). Puede proporcionarse tambien un voltaje simple para procesar un valor variable en la tabla de busqueda y almacenarse en una memoria de un procesador digital 326 (Figura 3).
Con referencia a la Figura 3, se representa un diagrama de bloques esquematico de una fuente de corriente conectada a unas interfaces de entrada y salida del microcontrolador, de acuerdo con las ensenanzas de la presente divulgacion. El microcontrolador 324 comprende un conversor 328 analogico a digital (ADC) interno que tiene un condensador 220 de muestra y retencion (M/R) asociado. Adicionalmente, se proporcionan un interruptor 336 de muestra y retencion y un interruptor 332 de descarga. El interruptor 332 de descarga descargara el condensador 220 de M/R a sustancialmente cero (0) voltios. Se proporciona un interruptor ADC 334 para conectar el ADC 328 al condensador 220 de M/R durante un ciclo de conversion de analogico a digital.
Se puede usar un temporizador 330 para controlar con precision el interruptor 336 de muestra y retencion. Se puede usar un procesador digital 326 y memoria en el microcontrolador 324 para controlar el interruptor 332 de descarga y el interruptor 334 de ADC (o la periferia del ADC 328 puede controlar el interruptor 334) e iniciar el temporizador 330, o se puede proporcionar por separado una unidad de control independiente (no mostrada) del procesador digital 326 en el microcontrolador 324 para controlar independientemente la operacion de la carga y mantenimiento del condensador 220 de M/R. De acuerdo con otras realizaciones, esta unidad de control (no mostrada) puede ser, por ejemplo pero sin limitarse a, una maquina de estado programable o cualquier otra unidad de control secuencial adecuada dentro del microcontrolador 324.
La fuente 222 de corriente puede ser un sensor que tenga una salida de corriente, por ejemplo, una camara 102 de humo de iones (vease la Figura 1). Se puede usar un controlador 327 de salida para controlar la fuente 222 de corriente, y suministrar periodicamente un voltaje 112 operativo (Figura 1) a la fuente 222 de corriente para conservacion de la energfa, por ejemplo, incremento de la vida de la batena. La camara 102 de humo de iones puede caracterizarse tambien como una resistencia variable que tenga una resistencia muy alta que cambia (se incrementa) con la introduccion de humo en ella. El voltaje de carga resultante en el condensador 220 de M/R es el resultado de una constante de tiempo RC de la resistencia equivalente de la camara 102 de humo de iones y la capacidad del condensador 220 de M/R. Preferiblemente, el controlador 327 de salida puede aplicar el voltaje operativo 112 de alimentacion a lo largo de periodos de tiempo que cargaran al condensador 220 de M/R a voltajes que permitiran la mejor resolucion de voltaje por el ADC 328. Adicionalmente los periodos de tiempo pueden cambiarse para la variacion de las condiciones de operacion para optimizar el voltaje de carga en el condensador 220 de M/R, por ejemplo, la mitad del voltaje de alimentacion durante condiciones de muestreo quiescente. Maximizando de ese modo el intervalo de resolucion de los cambios medibles en el voltaje de carga arriba o abajo a partir de las condiciones de muestreo del voltaje en quiescencia.
Con referencia a la Figura 4, se representan diagramas de tiempos esquematicos para la operacion de las funciones perifericas mostradas en la Figura 3, de acuerdo con las ensenanzas de la presente divulgacion. El interruptor 332 cierra, eliminando cualquier carga en el condensador 220 de M/R a sustancialmente cero voltios. A continuacion el temporizador 330 cierra el interruptor 336 de muestra y retencion durante un periodo de tiempo fijo conocido, T = T2- T1. A continuacion despues del tiempo T se abre el interruptor 336 de muestra y retencion. Esto provoca que el condensador 220 de muestra y retencion se cargue a una velocidad determinada por la fuente 222 de corriente
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controlada por un controlador 327 de salida. Despues de que haya transcurrido el periodo de tiempo T, el interruptor de ADC 334 cierra y el ADC 328 convierte el voltaje de carga en el condensador 220 de M/R en una representacion digital del mismo. El procesador digital 326 puede leer posteriormente esta representacion digital para procesamiento adicional, por ejemplo, deteccion de humo y alarma de notificacion del mismo. El interruptor 336 puede eliminarse mediante el control del controlador 327 con la salida del temporizador 330, y la salida del controlador 327 puede estar en serie con un diodo 329 de corriente bidireccional para impedir la descarga del condensador de M/R de vuelta al controlador 327 cuando esta en una condicion de salida de estado logico bajo. La salida del controlador 327 tambien puede colocarse en un estado de alta impedancia una vez que se acabe el pulso al condensador 220 de M/R.
Con referencia a la Figura 5, se representa un diagrama de bloques esquematico de un detector de humo de iones de camara simple, de acuerdo con una realizacion espedfica de ejemplo de la presente divulgacion. Un microcontrolador 524 comprende un convertidor 328 analogico a digital (ADC) que tiene un condensador 220 de muestra y retencion (M/R), un temporizador 330, un procesador digital 326 y memoria, un interruptor 332 de descarga, un interruptor 334 de muestra ADC, un controlador 536 de salida digital, e interruptores 540 y 542 de entrada/salida de finalidad general (GPIO) conectados a las conexiones 538 de GPIO externas. El interruptor 332 de descarga descargara al condensador 220 de M/R a sustancialmente cero (0) voltios. El interruptor 334 de muestra de ADC conecta el ADC 328 al condensador 220 de M/R durante un ciclo de conversion analogico a digital. El microcontrolador 524 puede comprender adicionalmente un controlador 548 de alarmas conectado a una alerta 550 audible/visual, por ejemplo, bocina, sirena, etc. La camara 102 de ionizacion de deteccion de humo se conecta a las conexiones 538 de GPIO. Se puede anadir un condensador 220a externo a la conexion 544 de entrada salida (E/S) para el incremento de la capacidad total que carga la camara 102 de ionizacion. Este condensador 220a externo y la conexion 544 de E/S pueden anadirse a cualquiera de las realizaciones desveladas en el presente documento.
El temporizador 330 puede usarse para controlar un pulso de voltaje a la camara 102 de ionizacion. El procesador digital 326 se puede usar para controlar el interruptor 332 de descarga, el interruptor 334 de muestra ADC e iniciar el temporizador 330, alternativamente un periferico del ADC 328 puede controlar el interruptor 334 de muestra de ADC y tambien iniciar el temporizador 330, o alternativamente puede proporcionarse una unidad de control (no mostrada) independiente del procesador digital 326 para controlar independientemente la operacion de estos componentes. De acuerdo con otras realizaciones, esta unidad de control (no mostrada) puede ser, por ejemplo pero sin limitarse a, una maquina de estado programable o cualquier otra unidad de control secuencial adecuada dentro del microcontrolador 524. El controlador 536 de salida aplica un voltaje (112) que tienen un ancho de pulso de una duracion de tiempo determinada por el temporizador 330, y puede tener un tiempo de duracion del pulso que puede cargar el condensador 220 durante las condiciones de operacion quiescente a aproximadamente la mitad del voltaje suministrado desde el controlador 536 de salida. La generacion periodicamente de pulsos conservara la energfa, por ejemplo, la energfa de la batena. Entre los pulsos periodicos, el microcontrolador 524 puede ir a un modo de reposo de baja potencia.
Los interruptores 540 y 542 de GPIO permiten que los electrodos 104 y 106 se conecten alternativamente a la salida del controlador 536 y al condensador 220. Cuando el interruptor 540 de GPIO esta en una posicion a, el electrodo 104 se conecta a traves de la conexion 538a de GPIO a la salida del controlador 536. Cuando el interruptor 542 de GPIO esta en la posicion b, el electrodo 106 se conecta a traves de la conexion 538b de GPIO al condensador 220. En esta configuracion, circulara una corriente 116 de electrones de ionizacion positivamente polarizada entre los electrodos 104 y 106. Cuando le interruptor 540 de GPIO esta en la posicion b, el electrodo 104 se conecta a traves de la conexion 538a de GPIO al condensador 220. Cuando la interruptor 542 de GPIO esta en la posicion a, el electrodo 106 se conecta a traves de la conexion 538b de GPIO a la salida del controlador 536. En esta configuracion, no circulara una corriente 116a de electrones de ionizacion negativamente polarizada entre los electrodos 104 y 106, y la unica corriente que circulara entre las conexiones 538 sera atribuible a la corriente 114 de fugas.
Despues de que se acabe el pulso de voltaje desde el controlador 536, el interruptor 334 de ADC cierra y el ADC 328 convierte el voltaje de carga en el condensador 220 a una representacion digital del mismo. Esta representacion digital puede almacenarse en la memoria del procesador digital 326 para procesamiento adicional. Alternativamente, la conversion y almacenamiento de los voltajes de carga desde el condensador 220 cuando esta circulando una corriente 116 de electrones de ionizacion positivamente polarizada y a continuacion cuando no esta circulando la corriente 116a de electrones de ionizacion negativamente polarizada permitira la determinacion solo de la corriente de electrones de ionizacion a traves de la camara 102 del detector de humo mediante la resta del pequeno voltaje de carga (creado por la corriente 114 de fugas solamente) del mayor voltaje de carga (creado por la corriente 116 de electrones de ionizacion positivamente polarizada y la corriente 114 de fugas).
Cuando hay un cambio en el voltaje de carga medido que representa una condicion de presencia de humo, el procesador digital 326 puede habilitar al controlador 548 de alarmas que conecta la alerta 550 audible/visual para indicar la presencia de humo. Este cambio puede medirse dentro de un cierto periodo de tiempo. Una velocidad rapida de cambio del voltaje de carga puede usarse tambien para indicar la presencia de humo, en el que un cambio lento en el voltaje de carga puede estar provocado por cambios en las condiciones medioambientales, por ejemplo, temperatura, humedad relativa, contaminantes en el aire y/o sobre la tarjeta de circuito impreso, etc.
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Con referencia a la Figura 6, se representa un diagrama de bloques esquematico de un detector de humo de iones de camara doble, de acuerdo con una realizacion espedfica de ejemplo de la presente divulgacion, de acuerdo con otra realizacion espedfica de ejemplo de la presente divulgacion. El detector de humo de iones de camara doble trabaja de sustancialmente la misma forma que el detector de humos mostrado en la Figura 5 y descrito en el presente documento anteriormente con la adicion de una camara 102b de referencia de aire limpio, una tercera conexion 538c de GPIO e interruptor 544 de GPIO asociado, cargan muestras de voltaje que pueden tomarse como se han descrito anteriormente en el presente documento alternativamente para la camara 102a de humos y la camara 102b de aire limpio, a continuacion se procesan las muestras de voltaje de la camara de aire limpio y de humos para eliminar cualquier corriente de fuga en modo comun, y se comparan a continuacion. Si la diferencia es suficientemente grande, se determina la deteccion de humos y se puede activar la alerta 550 audible/visual.
Con referencia a la Figura 7, se representa un diagrama de bloques esquematico de un detector de humo de iones de camara simple que usa un convertidor analogico a digital (ADC) delta-sigma diferencial, de acuerdo con otra realizacion espedfica de ejemplo mas de la presente divulgacion. Un detector de humo, de acuerdo con esta realizacion de ejemplo, puede comprender un la camara 102 de ionizacion del sensor de deteccion de humo, un procesador digital 326 y memoria, un controlador 548 de alarmas, una alerta 550 audible/visual, un generador 726 de reloj, un primer contador 732, un segundo contador 728, un comparador 736 de voltaje, un biestable D 734, una resistencia 738 de realimentacion, un condensador 740 interno, un voltaje 742 de referencia, y una resistencia 744 de medicion de corriente. Todos los elementos anteriormente mencionados excepto la camara 102 de ionizacion y la alerta 550 audible/visual pueden proporcionarse en un microcontrolador 724 de circuito integrado. Cuando el procesador digital 326 determina que hay presencia de humo, el controlador 548 de alarmas puede activar la alerta 550 audible/visual, por ejemplo, bocina, sirena, etc.
Los electrodos 104 y 106 de la camara 102 de ionizacion se conectan a las conexiones 538a y 538b de GPIO, respectivamente. Las conexiones 538a y 538b de GPIO se conectan a los interruptores 540 y 542 de GPIO, respectivamente. Los interruptores 540 y 542 de GPIO permiten que los electrodos 104 y 106 se conecten alternativamente a la salida del controlador 536 y al condensador 220. Cuando el interruptor 540 de GPIO esta en una posicion a, el electrodo 104 se conecta a traves de la conexion 538a de GPIO a la salida del controlador 536. Cuando el interruptor 542 de GPIO esta en la posicion b, el electrodo 106 se conecta a traves de la conexion 538b de GPIO al condensador 220. En esta configuracion, circulara una corriente 116 de electrones de ionizacion positivamente polarizada entre los electrodos 104 y 106. Cuando le interruptor 540 de GPIO esta en la posicion b, el electrodo 104 se conecta a traves de la conexion 538a de GPIO al condensador 220. Cuando la interruptor 542 de GPIO esta en la posicion a, el electrodo 106 se conecta a traves de la conexion 538b de GPIO a la salida del controlador 536. En esta configuracion, no circulara una corriente 116a de electrones de ionizacion negativamente polarizada entre los electrodos 104 y 106, y la unica corriente que circulara entre las conexiones 538 sera atribuible a la corriente 114 de fugas.
El comparador 736 tiene entradas diferenciales de alta impedancia y una salida de baja impedancia que proporciona niveles logico bajo "0" y logico alto "1". La entrada positiva del comparador 736 puede conectarse a una referencia de voltaje 742 que puede proporcionar un voltaje de referencia de aproximadamente Vdd/2. Se pueden proporcionar otros voltajes de referencia por parte de la referencia 742 de voltaje y se contemplan en el presente documento para todas las finalidades. El condensador 740 se conecta entre las entradas negativa y positiva del comparador 736. La resistencia 744 de medicion de corriente proporciona un voltaje a la entrada positiva del comparador 736 que es proporcional a la corriente desde la camara 102 de ionizacion. El voltaje en la entrada positiva del comparador 736 estara en un primer voltaje determinado por la corriente 116 de ionizacion de la camara 102 de ionizacion y la corriente 114 de fugas cuando el interruptor 540 de GPIO esta en la posicion a y el interruptor 542 de GPIO esta en la posicion b. Y a un segundo voltaje determinado solamente por la corriente 114 de fugas cuando el interruptor 540 de GPIO esta en la posicion b y el interruptor 542 de GPIO esta en la posicion a.
Cuando el voltaje en la entrada negativa del comparador 736 es mayor que (o igual a) al voltaje en la entrada positiva del comparador 336 la salida del mismo estara a un nivel logico "0", por ejemplo, sustancialmente Vss. Cuando el voltaje en la entrada negativa del comparador 336 es menor que el voltaje en la entrada positiva del comparador 736 la salida del mismo estara en un nivel logico "1", por ejemplo, sustancialmente Vdd.
La salida del comparador 736 se conecta a la entrada D del biestable 734 y cada vez que se recibe una senal de reloj desde el reloj 726 en la entrada de reloj del biestable 734 el nivel logico en la entrada D se transferira a la salida Q del biestable 734, por ejemplo, sustancialmente Vdd o Vss. La resistencia 738 de realimentacion se conecta entre la salida del biestable 734 y la entrada negativa del comparador 736 que tambien se conecta a la parte superior del condensador 740. Cuando la salida Q del biestable 734 esta a un nivel logico "1" el condensador 740 se cargara a un voltaje mas alto, y cuando la salida Q del biestable 734 esta en un nivel logico "0" el condensador 740 se descargara a un voltaje mas bajo. El equilibrio quiescente se alcanzara cuando las entradas negativa y positiva del comparador esten a sustancialmente los mismos voltajes. Para equilibrio quiescente mientras no se detecta humo, el valor de la resistencia 744 se selecciona para producir Vdd/2 y el voltaje 742 de referencia a sustancialmente Vdd/2, las salidas logicas 1/0 del biestable 734 estaran en sustancialmente un 50 por ciento del ciclo de trabajo. Si la salida de la referencia 742 de voltaje es menor que Vdd/2, entonces el ciclo de trabajo de quiescencia sera menor del 50 por ciento y si la referencia 742 de voltaje es mayor que Vdd/2, entonces el ciclo de trabajo de quiescencia sera mayor del 50 por ciento. El comparador 736, biestable 734, resistencia 738 de realimentacion y condensador 740
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forman un modulador sigma-delta.
Las entradas de reloj del primer y segundo contadores 732 y 728 se conectan al generador 726 de reloj y se incrementa cada vez que se recibe una senal de reloj, excepto para el primer contador 732 que solo se incrementa cuando esta habilitado. La entrada de habilitacion del primer contador 732 se conecta a la salida Q del biestable 734 y su cuenta se controla de ese modo para contar solamente cuando la salida Q esta en uno u otro de los niveles logicos, por ejemplo, a nivel logico "1". Los valores de contaje maximo del primer y segundo contadores 732 y 728 pueden ser tan grandes como sea necesario, por ejemplo, 16 bits. El primer y segundo contadores 732 y 728 pueden estar tambien concatenados, por ejemplo, una pluralidad de primeros y segundos contadores 732 y 728. Cuanto mayor sea el valor de la cuenta, mayor sera la resolucion pero tambien se requerira un incremento en el tiempo para la conversion analogico a digital. Mediante la aplicacion de una velocidad apropiada del reloj, y valores apropiados para la resistencia 738 de realimentacion, la resistencia 744 de medicion de corriente y el condensador 740, se puede obtener una resolucion muy alta que permitira que el procesador digital discrimine facilmente cuando hay un evento de deteccion de humo en la camara l02 de ionizacion de deteccion de humo.
El procesador digital 326 lee el primer y segundo valores de cuenta del primer y segundo contadores 732 y 728, respectivamente, a continuacion los repone para comenzar de nuevo el contaje. A partir de la lectura del primer y segundo valores de contaje el procesador digital 326 puede determinar cuando ha ocurrido un evento de humo. El procesador digital 326 puede tambien realizar un diezmado de estos valores de cuenta, promediado, etc. El procesador digital 326 puede tambien restar la corriente 114 de fugas de la corriente total (corriente 116 de la camara de ionizacion mas corriente 114 de fugas) para eliminar la corriente 114 de fugas en modo comun de la corriente 116 de la camara de ionizacion deseada.
Ademas, el procesador digital 326 puede realizar aplanado, promediado en el tiempo, supresion de ruidos, sobremuestreo, diezmado, y/o procesamiento digital de la senal para mejorar la sensibilidad en la deteccion del cambio de la corriente de fugas y/o para reducir la captura de ruido. Tambien una mejora adicional para una deteccion de humo mas fiable es requerir que el cambio en la corriente de fugas tenga lugar en menos de o igual a un cierto periodo de tiempo de modo que rechace los cambios de corriente lentos medidos debidos a variaciones en temperatura, humedad relativa y/o voltaje de alimentacion (por ejemplo, la batena no mostrada).
Se contempla y esta dentro del alcance de la presente divulgacion que el procesador digital 326 y memoria puedan ir a un modo de reposo de baja potencia mientras estan contando el primer y segundo contadores 732 y 728, y solamente despierte para leer los valores de contaje de los mismos y realizar los calculos apropiados en la determinacion de si hay humo en la camara 102 de ionizacion Todas las otras funciones y circuitos descritos en el presente documento anteriormente permaneceran en un modo activo pero todos estan a una potencia muy baja. Tambien el segundo contador 728 puede ser un temporizador de activacion inherente con una funcion de modo reposo de baja potencia, de reserva en un microcontrolador. Este modo de reposo puede incrementar adicionalmente la vida de la batena en el detector de humo. El procesador digital 326 puede controlar al controlador 536 hasta un nivel logico alto "1" cuando el modulador sigma-delta esta convirtiendo el voltaje a traves de la resistencia 744 y a un nivel logico bajo "0" cuando el modulador sigma-delta esta en un modo de espera para conservar energfa. Las muestras del detector de humo en la camara 102 de ionizacion pueden tomarse periodicamente para una reduccion adicional del consumo de energfa.
Con referencia a la Figura 8, se representa un diagrama de bloques esquematico de un detector de humo de iones de camara simple, de acuerdo con otra realizacion espedfica de ejemplo mas de la presente divulgacion. Un microcontrolador 824 comprende un generador 850 de pulsos, un contador 852 de pulsos, un condensador 220, un comparador 860 de voltaje, una referencia 856 de voltaje, un procesador digital 326 y memoria, un interruptor 858 de descarga y multiplexores (interruptores) 840 y 842 de entrada/salida de finalidad general (GPIO) conectados a conexiones 538 de GPIO externas. El interruptor 858 de descarga descargara el condensador 220 a sustancialmente cero (0) voltios. El microcontrolador 824 puede comprender adicionalmente un controlador 548 de alarmas conectado a una alerta 550 audible/visual, por ejemplo, bocina, sirena, etc. La camara 102 de ionizacion de deteccion de humo se conecta a las conexiones 538 de GPIO. La referencia 856 de voltaje puede ser programable, por ejemplo, un convertidor digital a analogico (DAC) controlado por el procesador digital 326.
Opcionalmente, un controlador digital 536, que tenga una salida conectada al multiplexor 840 en lugar de Vdd, puede suministrar pulsos de corta duracion desde el generador 850 de pulsos a la camara 102 de ionizacion en lugar de un voltaje positivo constante, por ejemplo, Vdd, de modo que le lleve mas tiempo al condensador 220 cargase hasta Vdd. Esto puede permitir una mayor flexibilidad en los tiempos del microcontrolador 824.
El procesador digital 326 se puede usar para controlar el interruptor 858 de descarga y reponer el contador 852 de pulsos, alternativamente un periferico puede controlar el interruptor 858 y reponer el contador 852 de pulsos, o alternativamente puede proporcionarse por separado una unidad de control (no mostrada) independiente respecto al procesador digital 326 para controlar independientemente la operacion de estos componentes. De acuerdo con otras realizaciones, esta unidad de control (no mostrada) puede ser, por ejemplo, una maquina de estado programable o cualquier otra unidad de control secuencial adecuada dentro del microcontrolador 824. El controlador 536 de salida puede aplicar pulsos de voltaje (112) que tengan anchos de pulso de duraciones de tiempo determinadas por el generador 850 de pulsos.
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El voltaje (pulsos) a la camara 102 de ionizacion carga el condensador 220. Cuando la carga del condensador 220 es mayor que un voltaje de referencia, por ejemplo, Vdd/2, respecto a la referencia 856 de voltaje, la salida del comparador 860 pasa a un nivel logico "0" e inhabilita el generador 850 de pulsos (un nivel logico "1" habilita el generador 850 de pulsos). El contador 852 de pulsos cuenta el numero de pulsos desde el generador 850 de pulsos necesarios para cargar el condensador hasta un cierto voltaje, por ejemplo, Vdd/2. La camara 102 de ionizacion actua como una fuente de corriente variable en la que cuando se requiere un tiempo mas bajo (menor numero de pulsos) para cargar el condensador a Vdd/2 entonces la corriente a traves de la camara 102 de ionizacion es mas alta (corriente 116 + corriente 114), y cuando se requiere un tiempo mayor (numero de pulsos mas alto) para cargar el condensador a Vdd/2 entonces la corriente a traves de la camara 102 de ionizacion es mas baja (corriente 114 solamente). La camara 102 de ionizacion tendra una corriente mas baja a traves de ella (menos moleculas de gas ionizadas) en presencia de humo que cuando no hay humo presente en ella.
Por lo tanto mediante la comparacion del numero de pulsos requeridos para que se cargue el condensador 220 hasta un cierto voltaje, por ejemplo, Vdd/2, se puede realizar una determinacion de si hay o no humo en la camara 102 de ionizacion. El procesador digital 326 lee los valores de contaje del contador 852 de pulsos, los almacena en su memoria, y a continuacion cierra el interruptor 858 para descargar el condensador 220. El ciclo se repite una y otra vez, cuando los multiplexores (interruptores) 840 y 842 de GPIO se cambian por el procesador digital 326, como se describira mas completamente en el presente documento a continuacion. La generacion periodicamente de una pluralidad de pulsos conservara la energfa, por ejemplo, la energfa de la batena. Entre la pluralidad periodica de pulsos, el microcontrolador 824 puede ir a un modo de reposo de baja potencia.
Los multiplexores (interruptores) 840 y 842 de GPIO permiten que se conecten los electrodos 104 y 106 alternativamente a Vdd, o alternativamente a la salida del controlador 536, y el condensador 220. Cuando el multiplexor 440 de GPIO esta en la posicion 0, el electrodo 104 se conecta a traves de la conexion 538a de GPIO a Vdd, o, alternativamente, a la salida del controlador 536. Cuando el multiplexor 842 de GPIO esta en la posicion 1, el electrodo 106 se conecta a traves de la conexion 538b de GPIO al condensador 220. En esta configuracion, circulara una corriente 116 de electrones de ionizacion positivamente polarizada entre los electrodos 104 y 106. Cuando multiplexor 840 de GPIO esta en la posicion 1, el electrodo 104 se conecta a traves de la conexion 538a de GPIO al condensador 220. Cuando el multiplexor 842 de GPIO esta en la posicion 0, el electrodo 106 se conecta a traves de la conexion 538b de GPIO a Vdd, o alternativamente a la salida del controlador 536. En esta configuracion, no circulara una corriente 116a de electrones de ionizacion negativamente polarizada entre los electrodos 104 y 106, y la corriente que circula entre las conexiones 538 de GPIO solo sera atribuible a la corriente 114 de fugas. El procesador digital 326 puede leer y reponer el contador 852 de pulsos, puede iniciar y parar el generador 850 de pulsos para conservacion de la energfa de la batena, y controlar los multiplexores (interruptores) 858, 840 y 842.
El numero de pulsos contados sera menor cuando esta circulando la corriente 116 de electrones de ionizacion positivamente polarizada y la corriente 114 de fugas que cuando no circula la corriente 116a de electrones de ionizacion negativamente polarizada y solo la corriente 114 de fugas carga el condensador 20. Lleva mas pulsos cargar el condensador 220 a Vdd/2 cuando la corriente a traves de la camara 102 de ionizacion es mas baja. Esto permite la determinacion de la corriente 116 de electrones de ionizacion a traves de la camara 102 del detector de humo mediante la resta del numero de pulsos mas bajo (representativo de la corriente 116 de electrones de ionizacion positivamente polarizada y la corriente 114 de fugas) del numero de pulsos mas alta (representativo de solamente la corriente 114 de fugas). La diferencia resultante en la cuenta de pulsos es representativa de la corriente 116 de electrones de ionizacion.
Cuando hay un cambio en la diferencia de cuenta de pulsos resultante suficiente para representar una condicion de presencia de humo, el procesador digital 326 puede habilitar al controlador 548 de alarma que puede activar la alerta 550 audible/visual para indicar la presencia de humo. Este cambio de cuenta puede medirse dentro de un cierto periodo de tiempo. Un cambio rapido de la cuenta puede usarse tambien para indicar la presencia de humo, en la que un cambio lento en la cuenta puede indicar solamente cambios en las condiciones medioambientales, por ejemplo, temperatura, humedad relativa, contaminantes en el aire y/o en la tarjeta de circuito impreso, etc.
Con referencia a la Figura 9, se representa un diagrama de bloques esquematico de un detector de humo de iones de camara simple, de acuerdo con otra realizacion espedfica de ejemplo mas de la presente divulgacion. La realizacion mostrada en la Figura 9 funciona de sustancialmente la misma forma que la realizacion mostrada en la Figura 8 y descrita en el presente documento anteriormente, en la que un convertidor 328 analogico a digital e interruptor 334 de muestreo se sustituyen por el comprador 860 y la referencia 856 de voltaje. Tambien se precarga el contador 852a de pulsos con un cierto contaje de pulsos y contara descendiendo a cero por cada pulso recibido desde el generador 850 de pulsos. Cuando el contador 852a de pulsos alcanza una cuenta cero detendra el generador 850 de pulsos. Seleccionado valores de cuenta apropiados para la mejor resolucion del voltaje en el condensador 220 por el ADC 328 puede convertirse una resolucion muy sensible del voltaje en el condensador 220 en un numero de cuentas. El numero de cuentas determinado por la corriente 116 de la camara de ionizacion y la corriente 114 de fugas puede compararse de ese modo con el numero de cuentas determinadas por solamente la corriente 114 de fugas de polaridad inversa.
Con referencia a la Figura 10, se representa un diagrama de bloques esquematico de un detector de humo de iones de camara simple, de acuerdo con otra realizacion espedfica de ejemplo de la presente divulgacion. Un
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microcontrolador 1024 comprende un generador 1050 de modulacion de ancho de pulsos (PWM), un contador 852 de pulsos, un condensador 220, un comparador 860 de voltaje, una primera referencia 856 de voltaje, una segunda referencia 857 de voltaje, un procesador digital 326 y memoria, un interruptor 859 de precarga y un controlador 536 de salida digital. El interruptor 859 de precarga carga del condensador 220 hasta un segundo voltaje de referencia positivo nominal, por ejemplo Vdd/2, desde la segunda referencia 857 de voltaje. El microcontrolador 1024 puede comprender adicionalmente un controlador 548 de alarmas conectado a una alerta 550 audible/visual, por ejemplo, bocina, sirena, etc. La camara 102 de ionizacion de deteccion de humo se conecta a las conexiones 538 de GPIO. La primera y segunda referencias 856 y 857 de voltaje, respectivamente, pueden ser programables, por ejemplo, convertidores digital a analogico (DAC) controlados por el procesador digital 326, o pueden fijarse a valores de voltaje de salida. La primera salida de voltaje de referencia desde la primera referencia 856 de voltaje es mayor que la segunda salida de voltaje de referencia desde la segunda referencia 857 de voltaje.
El generador 1050 de PWM puede proporcionar, por ejemplo, pero sin limitarse a, pulsos a sustancialmente el 50 por ciento de ciclo de trabajo a traves del controlador 536 hacia la camara 102 de ionizacion, o cualquier combinacion de porcentaje de ciclos de trabajo descritos mas completamente en el presente documento a continuacion. El procesador digital 326 se puede usar para controlar el interruptor 859 de precarga e iniciar el generador 1050 de PWM, alternativamente un periferico puede controlar el interruptor 859 de precarga e iniciar tambien el generador 1050 de PWM, o alternativamente se puede proporcionar una unidad de control (no mostrada) independiente del procesador digital 326 para controlar de modo independiente la operacion de estos componentes. De acuerdo con otras realizaciones, esta unidad de control (no mostrada) puede ser, por ejemplo, una maquina de estado programable o cualquier otra unidad de control secuencial adecuada dentro del microcontrolador 824. El controlador 536 de salida aplica niveles logicos alto y bajo, por ejemplo, potenciales de voltaje Vdd y Vss al electrodo 104 de la camara 102 de ionizacion con ciclos de trabajo seleccionables (programables). El otro electrodo 106 se conecta al condensador 220 que ha sido precargado al segundo voltaje de referencia, por ejemplo pero sin limitarse a, Vdd/2 a traves del interruptor 859 de precarga.
Cuando los pulsos de voltaje al electrodo 104 de la camara 102 de ionizacion estan a un nivel logico alto (Vdd) el electrodo 104 estara a un potencial positivo con respecto al electrodo 106 conectado al condensador 220 en el segundo voltaje de referencia a, por ejemplo, pero sin limitarse a, Vdd/2. La combinacion de la corriente 116 de ionizacion y la corriente 114 de fugas cargara de ese modo el condensador 220 a un voltaje mas positivo. Cuando los pulsos de voltaje al electrodo 104 de la camara 102 de ionizacion estan en un nivel logico bajo (Vss) el electrodo 104 estara a potencial negativo con respecto al electrodo 106 conectado al condensador 220 en el segundo voltaje de referencia a, por ejemplo pero sin limitarse a, Vdd/2. Por lo tanto solo la corriente 114 de fugas descargara el condensador 220 a voltajes menos positivos. Dado que los pulsos de voltaje desde el controlador 536 pueden tener, por ejemplo pero sin limitarse a, aproximadamente un ciclo de trabajo del 50 por ciento, las partes de logica alta de los pulsos continuaran cargando el condensador 220 mas positivamente que lo que las partes de logica baja de los pulsos descargaran el condensador 220. Eventualmente el voltaje de carga en el condensador 220 alcanzara un potencial positivo que se aproxime a Vdd, debido a que la corriente de logica alta (corriente 116 + corriente 114) a traves de la camara 102 de ionizacion sera mayor que la corriente de logica baja (solo la corriente 114) a traves de la camara 102 de ionizacion que circula en la direccion opuesta (vease la Figura 1). Sin humo presente en la camara 102 de ionizacion, la corriente 116 de ionizacion estara en su maximo y el condensador 220 cargara hasta el potencial positivo que se aproxima a Vdd en menos cuentas que cuando hay humo en la camara 102 de ionizacion dado que la corriente 116 de ionizacion se reducira por ello (menos moleculas de gas ionizadas). Determinando el numero de pulsos requeridos para cargar el condensador 220 al potencial positivo que se aproxima a Vdd en un cierto periodo de tiempo, o el tiempo requerido (temporizador no mostrado) para cargar el condensador 220 al potencial positivo que se aproxima a Vdd, se llevara a cabo de modo fiable la deteccion de humo en la camara 102 de ionizacion. Se lleva a cabo una deteccion muy sensible de la presencia de humo mediante la eliminacion de que la corriente 114 de fugas en modo comun sea un factor en la carga del condensador 220 al potencial de voltaje positivo que se aproxime a Vdd.
El procesador digital 326 lee los valores de cuentas desde el contador 852 de pulsos, los almacena en su memoria y cierra a continuacion el interruptor 859 para precargar el condensador 220. El ciclo se repite una y otra vez. La generacion periodicamente de una pluralidad de pulsos conservara energfa, por ejemplo, energfa de la batena. Entre la pluralidad periodica de pulsos, el microcontrolador 1024 puede ir a modo de reposo de baja potencia.
Con referencia a la Figura 11, se representa un diagrama de bloques esquematico de un detector de humo de iones de camara simple, de acuerdo con otra realizacion espedfica de ejemplo mas de la presente divulgacion. La realizacion mostrada en la Figura 11 trabaja sustancialmente de la misma forma que la realizacion mostrada en la Figura 10 y descrita en el presente documento anteriormente, en la que un convertidor 328 analogico a digital e interruptor 334 de muestras se sustituyen por el comparador 860 y referencia 856 de voltaje. Tambien se precarga al contador 852a de pulsos con una cierta cuenta de pulsos y contara descendiendo a cero con cada pulso de logica alta recibido desde el generador 1050 de PWM. Cuando el contador 852a de pulsos alcanza una cuenta cero detendra el generador 1050 de PWM. Mediante la seleccion de los valores de cuenta apropiados para la mejor resolucion por el ADC 328 del potencial positivo que se aproxima a Vdd en el condensador 220, y, opcionalmente, el voltaje de precarga desde el DAC 857, una resolucion muy sensible de cualquier cambio en el numero de cuentas indicara humo en la camara de ionizacion. Se consigue de ese modo una deteccion muy sensible de la presencia de humo mediante la eliminacion de que la corriente 114 de fugas en modo comun sea un factor en la carga del
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condensador 220 al potencial positivo que se aproxima a Vdd.
Se contempla y esta dentro del alcance de la presente divulgacion que el ciclo de trabajo del tren de pulsos desde el generador 1050 de PWM pueda cambiar en proporcion al voltaje de carga del condensador 220. Por ejemplo, cuando el voltaje de carga del condensador es el 50 % de Vdd (Vdd/2), el ciclo de trabajo del tren de pulsos puede optimizarse al 50 %. Cuando el voltaje de carga del condensador 220 es mayor del 50 % de Vdd (Vdd/2), la parte positiva del tren de pulsos puede ser tambien mayor del 50 % y la parte cero (Vss) puede ser menor del 50 % dado que la diferencia de voltaje entre el voltaje de carga del condensador 220 y Vdd sera menor que la diferencia de voltaje entre el voltaje de carga del condensador 220 y Vss, de modo que un periodo de pulso mas largo en Vdd cargana proporcionalmente el condensador con el diferencial de voltaje mas pequeno. En esta forma el voltaje de precarga puede seleccionarse en cualquier valor de voltaje (para una precision de resolucion mas alta) y el ciclo de trabajo de la corriente de pulsos ajustarse proporcionalmente cuando el voltaje de carga en el condensador 220 se incrementa hasta Vdd. La velocidad de cambio del voltaje de carga (pulsos por periodo de tiempo de muestra) en el condensador 220 se puede usar en la determinacion de la deteccion de humo en la camara.
Se puede anadir un condensador 220a de carga externa a la conexion 538b de GPIO para incrementar el valor de capacidad del condensador 220. Esto incrementara el tiempo requerido para cargar el condensador 220 hasta un voltaje positivo que se aproxime a Vdd, incrementando de ese modo el numero de cuentas de pulsos que se puede usar en la determinacion de si ha entrado humo en la camara 102 de ionizacion.
Con referencia a la Figura 12, se representa un diagrama de bloques esquematico de una parte del extremo frontal de un detector de humo de iones de camara simple que se puede usar en combinacion con las realizaciones desveladas y descritas en el presente documento, de acuerdo con realizaciones espedficas de ejemplo y las ensenanzas de la presente divulgacion. Con referencia a la Figura 12(a), la camara 102 de ionizacion se conecta en serie con un condensador 220 en el que se conecta un voltaje positivo, por ejemplo, Vdd, al electrodo 104 y se conecta un comun, por ejemplo, Vss, a un lado del condensador 220 no conectado al electrodo 106 de la camara 102 de ionizacion. En esta configuracion tanto la corriente 116 de electrones de ionizacion como la corriente 114 de fugas cargaran el condensador 220 a un voltaje positivo en el lado del condensador 220, representado por un "+", que se conecta al electrodo 106 de la camara 102 de ionizacion.
Con referencia a la Figura 12(b), la camara 102 de ionizacion se conecta en serie con el condensador 220 en el que el comun, por ejemplo, Vss, se conecta al electrodo 104 y el voltaje positivo, por ejemplo, Vdd, se conecta al lado del condensador 220 no conectado al electrodo 106 de la camara 102 de ionizacion. En esta configuracion, solo la corriente 114 de fugas descargara el condensador 220 a voltajes menos positivos. En efecto, la polaridad del voltaje conectado a la serie conectada a la camara 102 de ionizacion y condensador 220 se invierte entre las configuraciones mostradas en la Figura 12(a) y la 12(b). De ese modo cuando el condensador 220 y la camara 102 de ionizacion se configuran tal como se muestra en la Figura 12(a) el condensador 220 se carga a una corriente mas alta (corriente 116 de iones + corriente 114 de fugas) que cuando se configura tal como se muestra en la Figura 12(b) en la que el condensador 220 se descarga con la corriente 114 de fugas mas baja. La carga resultante en el condensador 220 proviene sustancialmente de la corriente 116 de iones solamente dado que la corriente 114 de fugas se ha eliminado de modo efectivo alternando la carga y descarga del condensador 220 a lo largo de un cierto periodo de tiempo.
El voltaje positivo puede ser un voltaje continuo, por ejemplo, Vdd, o pueden ser pulsos que tengan duraciones de tiempo fijas o variables, por ejemplo, anchos de pulso. Usando pulsos que tienen cortas duraciones de tiempo para voltaje positivo requerira un tiempo mas largo cargar el condensador 220 antes de que haya de ser descargado, por ejemplo, mediante un interruptor 332. Los pulsos de duracion variable, por ejemplo, modulacion por ancho de pulsos (PwM), pueden usarse adicionalmente para linealizar las velocidades de carga/descarga del condensador 220. Cuando el voltaje de carga es menor que 1/2 Vdd se puede usar una duracion de pulso mas larga para descargar el condensador 220 y se puede usar la duracion de pulso mas corta para cargar el condensador a una cierta velocidad de cambio de voltaje. Cuando el voltaje de carga es de aproximadamente 1/2 Vdd entonces duraciones de pulsos sustancialmente iguales produciran aproximadamente las mismas velocidades de cambio de voltaje en la carga y descarga. Cuando el voltaje de carga es mayor que 1/2 Vdd entonces se puede usar una duracion de pulso mas corta para descargar el condensador 220 y se puede usar una duracion de pulso mas larga para cargar el condensador 220.
El circuito mostrado en la Figura 12(c) es una realizacion de circuito que implementa las inversiones de polaridad del voltaje anteriormente mencionadas a traves de la serie conectada a la camara 102 de ionizacion y condensador 220. Este circuito se puede usar con cualquiera de las realizaciones mostradas en las Figuras 5-11, de acuerdo con las ensenanzas de la presente divulgacion. Ademas, no es necesario ningun almacenamiento en memoria de los voltajes de carga resultantes de una primera muestra de voltaje de carga tomada a la velocidad de carga de la corriente 116 de iones y de la corriente 114 de fugas, y una segunda muestra de voltaje de carga tomada a una velocidad de carga de solamente la corriente 114 de fugas, ahorrando asf significativamente sobrecarga en la logica digital. El circuito mostrado en la Figura 12(c) realiza el rechazo en modo comun de la corriente 114 de fugas cada dos pulsos desde el controlador 536 de salida digital.
Los multiplexores 1270 y 1272 controlan las polaridades del voltaje aplicado a la serie conectada a la camara 102 de
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ionizacion y condensador 220. Cuando la salida Q del biestable 1278 esta en un nivel logico "0" la camara 102 de ionizacion y el condensador 220 se conectan a la primera polaridad del voltaje tal como se muestra en la Figura 12(a). Cuando la salida Q del biestable 1278 esta a nivel logico "1" la camara 102 de ionizacion y el condensador 220 se conectan a una segunda polaridad del voltaje tal como se muestra en la Figura 12(b). La salida Q del biestable 1278 cambia en cada transicion negativa de los pulsos desde el controlador 536. Por lo tanto, la configuracion mostrada en la Figura 12(a) recibe un pulso que carga el condensador 220 a la corriente 116 de ionizacion y corriente 114 de fugas, y la configuracion mostrada en la Figura 12(b) recibe un pulso que descarga el condensador 220 a la corriente 114 de fugas.
Esta carga/descarga del condensador 220 prosigue durante una pluralidad de pulsos hasta que el condensador 220 alcanza un cierto voltaje positivo, se puede tomar una muestra del mismo con un conversor 1228 analogico a digital (ADC), y entonces se puede descargar el condensador 220, por ejemplo, con un interruptor 332, posteriormente. Se pueden tomar periodicamente muestras de voltaje, por ejemplo, vease las Figuras 5, 6, 9 y 11, y se pueden ajustar en consecuencia los anchos de pulso (PWM) de los pulsos. Se puede sustituir un voltaje constante, Vdd, por los pulsos desde el controlador 536 a traves del diodo 329. El diodo 329 se puede usar para impedir el retroceso de descarga del condensador 220 cuando los pulsos estan a nivel logico bajo "0", por ejemplo, el voltaje comun. Se contempla y esta dentro del alcance de la presente divulgacion que se puede anadir un anillo 844 de guarda y un controlador 842 analogico a la realizacion del circuito mostrado en la Figura 12(c).
Con referencia a la Figura 13, se representa un diagrama de bloques esquematico de un detector de humo de iones de camara simple usando un condensador de carga externo, de acuerdo con otra realizacion espedfica de ejemplo mas de la presente divulgacion. El circuito mostrado en la Figura 13 es un microcontrolador 1324 simple, principalmente digital conectado a un condensador 220b externo en combinacion con la camara 102 de ionizacion. Las polaridades del voltaje en el electrodo 104 y el condensador 220b conectado en serie con el electrodo 106 se establecen con los controladores 536 y 1354 de salida digital, en los que la salida de nivel logico desde el controlador 536 es opuesta a la salida de nivel logico desde el controlador 1354. Por lo tanto, cuando hay un nivel logico alto desde el controlador 536 hacia la conexion 538a de GPIO, el electrodo 104 estara a un voltaje positivo, por ejemplo, Vdd, y el extremo del condensador 220b conectado a la conexion 538b de GPIO esta a sustancialmente cero (0) voltios, por ejemplo, Vss, (vease la Figura 12(a)). Un inversor 1356 controla al controlador 1354 de salida digital a un nivel logico opuesto al del controlador 536 de salida digital.
Un generador 1050 de pulsos, por ejemplo, un generador de modulacion de ancho de pulsos (PWM), proporciona pulsos que tienen anchos de pulso definidos hacia las conexiones 538a y 538b de GPIO. El uso de un generador 1050 de PWM permite la variacion de los anchos de los pulsos alto y bajo (ciclo de trabajo) de acuerdo con el valor del voltaje de carga en el condensador 220b. Tal como se ha descrito mas completamente en el presente documento anteriormente, el ciclo de trabajo del tren de pulsos desde el generador 1050 de PWM puede cambiar en proporcion al cambio en el voltaje de carga en el condensador 220b.
Puede usarse un controlador 1352 de salida digital para descargar el condensador 220b a continuacion ir a un estado de salida de alta impedancia, por ejemplo, tercer estado, de modo que el ADC 328 pueda muestrear el voltaje de carga en el condensador 220b cuando se cierra el interruptor 334 de muestreo. El ADC 328 y el interruptor 334 pueden muestrear periodicamente los voltajes de carga cambiantes en el condensador 220b y convertir estas muestras de voltaje en representaciones digitales de los mismos. El procesador digital 326 lee estas representaciones digitales y puede usarlas en la determinacion de si ha entrado humo en la camara 102 de ionizacion, como se describe mas completamente en el presente documento. El procesador digital 326 puede controlar tambien el generador de PWM para variar el ciclo de trabajo de anchos de pulso en base a los valores de voltaje de carga muestreados.
Con referencia a la Figura 14, se presentan representaciones esquematicas de lmeas de campo electrostatico que rodean a una placa capacitiva en la cercana proximidad de un plano conductor a tierra, Figura 14(a), y de lmeas de campo electrostatico que rodean una placa capacitiva con un anillo de guarda entre la placa capacitiva y el plano conductor a tierra, Figura 14(b). Una representacion esquematica de los campos electrostaticos entre el electrodo 106 y los conductores que lo rodean a diferentes potenciales de voltaje se muestra en la Figura 14(a). Tomese nota de las fuertes lmeas de campo electrostatico entre el electrodo 106 y el metal y/o conductores que lo rodean, por ejemplo, el plano de tierra 846. Esta capacidad parasita limita la resolucion de la deteccion de un cambio en el valor de la capacidad del electrodo 106 que sucede durante la entrada de humo dentro de la camara 102. La capacidad parasita afecta de modo similar a las conexiones entre el electrodo 106 y el microcontrolador 1024 o 1124. Tambien limita la cantidad de apantallarlo al ruido que se puede emplear en los detectores de humo de camara de ionizacion.
Puede introducirse un anillo 844 de guarda alrededor del electrodo 106 de la camara 102 de ionizacion. Al mantener un voltaje sobre el anillo 844 de guarda que sea sustancialmente el mismo que el voltaje en el electrodo 106, se pueden reducir significativamente las capacidades parasitas. Incrementando de ese modo la resolucion de la deteccion de un cambio en el valor de la capacidad de fugas en la camara 102 de ionizacion que sucede durante la entrada de humo en ella. Ademas, el anillo 844 de guarda puede mejorar el apantallarlo al ruido del electrodo 106 y de la camara 102 de ionizacion.
La Figura 14(b) muestra una representacion esquematica de los campos electrostaticos entre el electrodo 106, anillo
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844 de guarda y plano 846 de tierra, si esta presente, en el que el electrodo 106 y el anillo 844 de guarda estan a sustancialmente el mismo potencial de voltaje. Tomese nota de las lmeas de campo electrostatico mucho mas debiles (lmeas mas largas) entre el electrodo 106 plano 846 de tierra. No hay sustancialmente capacidad parasita entre el electrodo 106 y el anillo 844 de guarda debido a que ambos estan a sustancialmente el mismo potencial de voltaje. Volviendo a referirnos a las Figuras 10 y 11, se puede conectar un controlador 842 analogico a un bus 846 analogico y tambien conectar a la conexion 538b de GPIO y el condensador 220. El anillo 844 de guarda se puede conectar a la conexion 840 de GPIO que tambien puede conectarse a un controlador 842 analogico. El controlador 842 analogico puede controlar el anillo 844 de guarda al voltaje de carga en el condensador 220 que puede estar a sustancialmente el mismo voltaje que en el electrodo 106, reduciendo de ese modo los campos electrostaticos entre el electrodo 106 y el metal puesto a tierra que lo rodea.
Con referencia a la Figura 15, se representa un diagrama de flujo del proceso operativo esquematico, de acuerdo con las ensenanzas y realizaciones de la presente divulgacion. En la etapa 1506 se conectan el primer y segundo electrodos de una camara 102 de ionizacion del detector de humo a un voltaje con una primera polaridad. En la etapa 1508, se determina una primera corriente resultante de la aplicacion a la camara 102 de ionizacion del voltaje con la primera polaridad. En la etapa 1510 la primera corriente se convierte a una primera representacion digital de la misma. En la etapa 1512 la primera representacion digital se almacena en una memoria para procesamiento adicional. En la etapa 1518 el primer y segundo electrodos de la camara 102 de ionizacion del detector de humo se conectan al voltaje con una segunda polaridad. En la etapa 1520 se determina una segunda corriente resultante de la aplicacion del voltaje con la segunda polaridad. En la etapa 1522 la segunda corriente se convierte a una segunda representacion digital de la misma. En la etapa 1524 la segunda representacion digital se almacena en la memoria para procesamiento adicional.
En la etapa 1526 se almacena en la memoria un valor absoluto, es decir, valor positivo, de la diferencia entre la primera y segunda representaciones digitales. Este valor de diferencia es representativo de la corriente 116 de iones a traves de la camara 102 de ionizacion con la corriente 114 de fugas en modo comun eliminada de la misma. En la etapa 1528 se realiza una determinacion a partir del valor de diferencia de si existe una condicion de alarma de deteccion de humo. Esta determinacion se puede realizar mediante la comparacion del valor de diferencia con un valor de referencia, comparando un valor de diferencia previo con un valor de diferencia presente, y/o la velocidad de cambio de una pluralidad de valores de diferencia. Cuando existe una condicion de alarma, se puede generar una alarma en la etapa 1530.
Con referencia a la Figura 16, se representa un diagrama de flujo del proceso operativo esquematico, de acuerdo con las ensenanzas y realizaciones de la presente divulgacion. En la etapa 1602 se fija un condensador 220 a un voltaje de inicio, por ejemplo, cero (0) voltios, por ejemplo, Vss, o se conecta a un voltaje de alimentacion, por ejemplo, Vdd. En la etapa 1604 se conecta un primer electrodo 104 de una camara 102 de ionizacion de deteccion de humo a un voltaje 112 de alimentacion. En la etapa 1606 se conecta un segundo electrodo 106 de la camara 102 de ionizacion de deteccion de humo al condensador 220. En la etapa 1608 el condensador 220 se carga con la corriente 116 de iones a traves de la camara 102 de ionizacion y la corriente 114 de fugas durante un primer periodo de tiempo. En la etapa 1610 se convierte un voltaje de carga resultante en el condensador 220 a una primera representacion digital del mismo. En la etapa 1612 la primera representacion digital se almacena en una memoria para procesamiento adicional.
En la etapa 1614 el condensador 220 se fija al voltaje de inicio. En la etapa 1616 el segundo electrodo 106 de una camara 102 de ionizacion de deteccion de humo se conecta al voltaje 112 de alimentacion. En la etapa 1618 el primer electrodo 104 de la camara 102 de ionizacion de deteccion de humo se conecta al condensador 220. En la etapa 1620 el condensador 220 se carga solamente con la corriente 114 de fugas durante un segundo periodo de tiempo. En la etapa 1622 se convierte un voltaje de carga resultante en el condensador 220 a una segunda representacion digital del mismo. En la etapa 1624 la segunda representacion digital se almacena en una memoria para procesamiento adicional.
En la etapa 1626 se almacena en la memoria un valor absoluto, es decir, valor positivo, de la diferencia entre la primera y segunda representaciones digitales. Este valor de diferencia es representativo de la corriente 116 de ionizacion a traves de la camara 102 con la corriente 114 de fugas en modo comun eliminada de la misma. En la etapa 1628 se realiza una determinacion a partir del valor de diferencia de si existe una condicion de alarma de deteccion de humo. Esta determinacion se puede realizar mediante la comparacion del valor de diferencia con un valor de referencia, comparacion de un valor de diferencia previo con un valor de diferencia presente, y/o la velocidad de cambio de una pluralidad de valores de diferencia. Cuando existe una condicion de alarma, se puede generar una alarma en la etapa 1630.
Con referencia a la Figura 17, se representa un diagrama de flujo del proceso operativo esquematico, de acuerdo con las ensenanzas y realizaciones de la presente divulgacion. En la etapa 1702 se fija un condensador 220 a un primer voltaje. En la etapa 1704 se conecta un primer electrodo 104 de una camara 102 de ionizacion de deteccion de humo a una pluralidad de transiciones de voltaje que tienen periodos de tiempo definidos desde un generador 1050 de pulsos. En la etapa 1706 se conecta un segundo electrodo 106 de la camara 102 de ionizacion de deteccion de humo al condensador 220. En la etapa 1708 la pluralidad de transiciones de voltaje desde sustancialmente cero voltios durante un primer periodo de tiempo hasta un voltaje de alimentacion durante un segundo periodo de tiempo
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se aplica al primer electrodo 104 de la camara 102 de ionizacion de deteccion de humo. En el que el condensador 220 se carga a una corriente 116 de iones a traves de la camara 102 de ionizacion mas una corriente 114 de fugas cuando las transiciones de voltaje estan al voltaje de alimentacion, y el condensador 220 se descarga a la corriente 114 de fugas cuando las transiciones de voltaje estan a sustancialmente cero voltios. La etapa 1710 determina un numero de transiciones de voltaje requerido para cargar el condensador a un segundo voltaje. En la etapa 1728 se realiza una determinacion a partir del numero de transiciones de voltaje de si existe una condicion de alarma de deteccion de humo. En la que cuando existe la condicion de alarma, se puede generar una alarma en la etapa 1730. Se puede usar el numero de transiciones de voltaje en la determinacion de una condicion de alarma, y/o el numero de transiciones de voltaje dentro de un cierto periodo de tiempo de las mismas.
El primer y segundo periodos de tiempo pueden ser sustancialmente iguales o ajustarse de acuerdo con un valor de un voltaje de carga en el condensador 220, en el que cuando el voltaje de carga es menor que la mitad del voltaje de alimentacion el primer periodo de tiempo puede ser mayor que el segundo periodo de tiempo, y cuando el voltaje de carga es mayor que la mitad del voltaje de alimentacion el primer periodo de tiempo puede ser menor que el segundo periodo de tiempo. Esta caractenstica se puede usar para cargar y descargar mas linealmente el condensador 220 cuando el voltaje de carga en el mismo va desde menos de a mas de la mitad del voltaje de alimentacion. Cuando el voltaje de carga del condensador 220 esta aproximadamente a la mitad del voltaje de alimentacion, el primer y segundo periodos de tiempo pueden ser sustancialmente el mismo. Se puede usar un generador 1050 de modulacion de ancho de pulsos (PWM) para generar estos pulsos de ciclo de trabajo variable para cargar y descargar el condensador 220.
Con referencia a la Figura 18, se representa un diagrama de flujo del proceso operativo esquematico, de acuerdo con las ensenanzas y realizaciones de la presente divulgacion. En la etapa 1802 se fija un condensador 220 a un voltaje de inicio, por ejemplo, cero (0) voltios, por ejemplo, Vss, o se conecta a un voltaje de alimentacion, por ejemplo, Vdd. En la etapa 1804 se conectan una camara 102 de ionizacion de deteccion de humo y el condensador 220 en serie a un voltaje de alimentacion a una primera polaridad. En la etapa 1806 el condensador 220 se carga con la corriente de ionizacion a traves de la camara 102 de ionizacion y la corriente de fugas durante un primer periodo de tiempo.
En la etapa 1808 la camara 102 de ionizacion de deteccion de humo y el condensador 220 se conectan en serie al voltaje de alimentacion a una segunda polaridad, en la que la segunda polaridad puede ser la opuesta de la primera polaridad. En la etapa 1810 el condensador 220 se descarga con la corriente de fugas durante un segundo periodo de tiempo. En la etapa 1812 se mide un voltaje de carga en el condensador 220 despues de un periodo de tiempo de deteccion.
En la etapa 1814 se realiza una determinacion a partir el voltaje de carga medido de si existe una condicion de alarma de deteccion de humo. Esta determinacion se puede realizar mediante la comparacion del voltaje medido con un valor de referencia, la comparacion de un voltaje medido previo con un valor medido presente, y/o la velocidad de cambio de una pluralidad de diferencias de voltajes medidos a lo largo del tiempo. Cuando existe una condicion de alarma, se puede generar una alarma en la etapa 1816.
Se contempla y esta dentro del alcance de la presente divulgacion que el condensador 220 puede estar primero totalmente cargado a un voltaje en lugar de estar descargado a sustancialmente cero (0) voltios, a continuacion se conecta la camara de ionizacion al condensador 220 de tal manera que la corriente 116 de electrones de ionizacion y la corriente 114 de fugas descargara el condensador 220 y solo la corriente 114 de fugas cargara el condensador 220. Dado que la combinacion de la corriente 116 de electrones de ionizacion y la corriente 114 de fugas es mayor que justamente la corriente 114 de fugas en solitario, el condensador se descargara finalmente a aproximadamente cero (0) voltios.
Aunque se han representado, descrito y se definen por referencia a realizaciones de ejemplo de la divulgacion realizaciones de la presente divulgacion, dichas referencias no implican una limitacion en la divulgacion, y no ha de deducirse ninguna de dichas limitaciones. La materia sujeto desvelada tiene capacidad para una modificacion, alteracion considerable y equivalentes en forma y funcion, tal como se les ocurriran a los expertos en la materia y que tengan los beneficios de la presente divulgacion. Las realizaciones representadas y descritas de la presente divulgacion son solamente ejemplos.

Claims (15)

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    15
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    35
    40
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    50
    55
    REIVINDICACIONES
    1. Un procedimiento de determinacion de la corriente de iones en una camara de ionizacion, comprendiendo dicho procedimiento las etapas de:
    conexion de un primer y segundo electrodos (104, 106) de una camara (102) de ionizacion a un voltaje con una primera polaridad;
    determinacion de una primera corriente entre el primer y el segundo electrodos (104, 106) de la camara (102) de ionizacion provocada por el voltaje con la primera polaridad;
    conexion del primer y el segundo electrodos (104, 106) de la camara de ionizacion al voltaje con una segunda polaridad;
    determinacion de una segunda corriente entre el primer y el segundo electrodos (104, 106) de la camara (102) de ionizacion provocada por el voltaje con la segunda polaridad; y
    determinacion de una diferencia entre la primera y segunda corrientes, en el que la diferencia es la corriente de iones a traves de la camara de ionizacion.
  2. 2. El procedimiento de acuerdo con la reivindicacion 1, en el que la segunda polaridad es opuesta a la primera polaridad, y el voltaje es un voltaje en corriente continua (CC).
  3. 3. El procedimiento de acuerdo con la reivindicacion 1 o 2, en el que la camara (102) de ionizacion comprende una fuente (108) de radiacion para la ionizacion de moleculas de gas en ella y en el que la camara (102) de ionizacion se usa para detectar partfculas de humo.
  4. 4. El procedimiento de acuerdo con la reivindicacion 1 o 3, en el que el voltaje es una pluralidad de pulsos de voltaje.
  5. 5. El procedimiento de acuerdo con una de las reivindicaciones anteriores, en el que se conecta un condensador (220) en serie con dicha camara (102) de ionizacion y en el que el procedimiento comprende:
    la fijacion del condensador (220) a un voltaje de inicio;
    la conexion del primer electrodo (104) de la camara (102) de ionizacion a un voltaje de alimentacion; la conexion del segundo electrodo (106) de la camara (102) de ionizacion al condensador (220); la carga del condensador (220) durante un primer periodo de tiempo;
    en el que la determinacion de la primera corriente comprende la conversion de un primer voltaje de carga en el condensador (220) a una primera representacion digital del mismo; el almacenamiento de la primera representacion digital en una memoria; la fijacion del condensador (220) al voltaje de inicio;
    la conexion del segundo electrodo (106) de la camara de ionizacion (102) al voltaje de alimentacion; la conexion del primer electrodo (104) de la camara (102) de ionizacion al condensador (220); la carga del condensador (220) durante un segundo periodo de tiempo;
    en el que la determinacion de la segunda corriente comprende la conversion de un segundo voltaje de carga en el condensador (220) a una segunda representacion digital del mismo; el almacenamiento de la segunda representacion digital en la memoria.
  6. 6. El procedimiento de acuerdo con una de las reivindicaciones 1-4 anteriores, en el que se conecta un condensador (220) en serie con dicha camara (102) de ionizacion y en el que el procedimiento comprende:
    la fijacion del condensador (220) a un voltaje de inicio;
    la conexion del primer electrodo (104) de una camara (102) de ionizacion a una fuente (852) de pulsos; la conexion del segundo electrodo (106) de la camara (102) de ionizacion al condensador (220); la carga del condensador (220) con una pluralidad de pulsos desde la fuente (852) de pulsos durante un primer periodo de tiempo;
    en el que la determinacion de la primera corriente comprende el conteo de un primer numero de la pluralidad de pulsos requeridos para cargar el condensador (220) a un segundo voltaje; el almacenamiento del primer numero en una memoria; la fijacion del condensador (220) al voltaje de alimentacion;
    la conexion del segundo electrodo (106) de la camara (102) de ionizacion a la fuente (852) de pulsos; la conexion del primer electrodo (104) de la camara (102) de ionizacion al condensador (220); la carga del condensador (220) con la pluralidad de pulsos de la fuente (852) de pulsos durante un segundo periodo de tiempo;
    en el que la determinacion de la segunda corriente comprende el conteo de un segundo numero de la pluralidad de pulsos requeridos para cargar el condensador (220) al segundo voltaje; almacenamiento del segundo numero en una memoria.
  7. 7. El procedimiento de acuerdo con la reivindicacion 5 o 6, en el que el voltaje de inicio es sustancialmente cero (0) voltios o sustancialmente el voltaje de alimentacion.
  8. 8. El procedimiento de acuerdo con una de las reivindicaciones 5-7 anteriores, que comprende adicionalmente la etapa de determinacion de si la diferencia esta en un intervalo de condicion de alarma y la actuacion de una alarma
    5
    10
    15
    20
    25
    30
    35
    cuando la diferencia esta en el intervalo de condicion de alarma.
  9. 9. El procedimiento de acuerdo con una de las reivindicaciones 5-8 anteriores, que comprende adicionalmente la etapa de carga de un anillo (844) de guarda alrededor de la camara (102) de ionizacion a un voltaje en el condensador (220).
  10. 10. El procedimiento de acuerdo con una de las reivindicaciones 6-9 anteriores, en el que la pluralidad de pulsos se forman mediante una pluralidad de transiciones de voltaje que tienen periodos de tiempo y amplitudes de voltaje desde sustancialmente cero voltios a sustancialmente un voltaje.
  11. 11. El procedimiento de acuerdo con la reivindicacion 10, que comprende adicionalmente las etapas de: medicion de un voltaje de carga en el condensador (220); y
    ajuste de los periodos de tiempo para la pluralidad de transiciones de voltaje cuando esta en sustancialmente cero voltios y en sustancialmente el voltaje, en el que:
    cuando el voltaje de carga en el condensador (220) es menor que la mitad del voltaje, los periodos de tiempo de la pluralidad de transiciones de voltaje cuando esta en la amplitud de cero voltios es mayor que los periodos de tiempo de la pluralidad de transiciones de voltaje cuando esta en la amplitud de voltaje; cuando la carga de voltaje en el condensador (220) esta a sustancialmente una mitad del voltaje, los periodos de tiempo de cero voltios y amplitudes de voltaje de la pluralidad de transiciones de voltaje son sustancialmente los mismos; y
    cuando el voltaje de carga en el condensador (220) es mayor que la mitad del voltaje, los periodos de tiempo de la pluralidad de transiciones de voltaje cuando esta en amplitudes de cero voltios es menor que los periodos de tiempo de la pluralidad de transiciones de voltaje cuando esta en la amplitud de voltaje.
  12. 12. Un aparato para la deteccion de humo, que comprende:
    una camara (102) de ionizacion que tiene una fuente de radiacion y que comprende un primer y un segundo electrodos (104; 106), en el que la camara (102) de ionizacion esta abierta a la entrada de humo; y un microcontrolador (524; 624; 724; 824; 924; 1024; 1124; 1324) configurado para realizar uno de los procedimientos de acuerdo con las reivindicaciones 1-11, en el que el microcontrolador comprende medios de conmutacion para la conexion de la camara (102) de ionizacion con dicho voltaje en la primera y segunda polaridades, respectivamente, y medios para la determinacion de la corriente a traves de dicha camara (102) de ionizacion que comprenden un condensador (220) conectado en serie con dicha camara (102) de ionizacion.
  13. 13. El aparato de acuerdo con la reivindicacion 12, en el que los medios para la determinacion de la corriente a traves de dicha camara (102) de ionizacion comprenden adicionalmente un temporizador (330) y un conversor (328) de analogico a digital que cuando se conecta con dicho condensador (220) determina un voltaje a traves de dicho condensador (220) que se ha acumulado durante un periodo determinado por dicho temporizador (330).
  14. 14. El aparato de acuerdo con la reivindicacion 12, en el que los medios para la determinacion de la corriente a traves de dicha camara (102) de ionizacion comprenden adicionalmente un comparador (736) conectado con dicho condensador (740) y medios de contador (728; 732) operativos para determinar un tiempo necesario para cargar dicho condensador (740) a un voltaje predeterminado.
  15. 15. El aparato de acuerdo con una de las reivindicaciones 12-15 anteriores, en el que el voltaje en la primera y segunda polaridades se proporciona mediante una pluralidad de pulsos.
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