IT201800007931A1 - Metodo e sistema per aumentare la dinamica di rilevazione di un rilevatore di particolato e rilevatore di particolato - Google Patents
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Description
Domanda di brevetto per invenzione industriale avente per titolo: "Metodo e sistema per aumentare la dinamica di rilevazione di un rilevatore di particolato e rilevatore di particolato"
Campo della divulgazione
La presente divulgazione si riferisce ad un sistema, metodo e programma per computer per la calibrazione di un rilevatore di particolato operabile sulla base di misure di diffusione della luce. La divulgazione si riferisce anche ad un rilevatore di particolato. Inoltre la presente divulgazione si riferisce a un sistema, ad un metodo ed ad un programma per computer per aumentare la dinamica di rilevazione di un rilevatore di particolato operabile sulla base di misure di diffusione della luce .
Secondo una particolare forma di realizzazione tale rilevatore di particolato può essere impiegato nel campo della rilevazione del fumo ed impiegato come sistema di allarme.
La tecnica nota
I rilevatori di fumo ottici noti si basano sull'effetto Tyndall, ossia sulla misura, all'interno di una camera di campionamento nella quale vengono proiettati degli impulsi luminosi provenienti tipicamente da una sorgente LED oppure da una sorgente laser a luce infrarossa, della quantità di luce diffusa a causa dall'eventuale presenza di fumo.
Come è noto l'effetto Tyndall si verifica quando una particella viene investita da fotoni aventi lunghezza d'onda comparabile con la sua taglia (ad esempio lunghezza d'onda comparabile e taglia aventi lo stesso ordine di grandezza).
Uno dei limiti maggiori dei rilevatori ottici è la generazione di falsi allarmi in presenza di agenti contaminanti quali vapore, nebbia e polveri.
È noto che l'utilizzo di due fonti luminose a lunghezza d'onda differente (L1 ed L2) consente di discriminare la dimensione delle particelle all'interno della camera di campionamento. Tale sistema si basa sulla generazione alternata, di impulsi luminosi aventi diversa lunghezza d'onda, in modo da illuminare in maniera alternata la camera di campionamento, e sull'impiego di un rilevatore a largo spettro in grado di rilevare gli impulsi di luce alle due diverse lunghezze d'onda. In questo contesto, rilevatore a largo spettro indica che il rilevatore è in grado di rilevare almeno fotoni aventi lunghezze d'onda centrate rispettivamente attorno alle lunghezze d'onda emesse dalla prima (L1) e dalla seconda (L2) sorgente luminosa.
La valutazione della dimensione delle particelle presenti nella camera si basa sul principio per cui particelle di dimensioni diverse deviano la radiazione luminosa con angoli diversi in funzione della lunghezza d'onda della radiazione stessa. Nel caso specifico di radiazione blu e di radiazione infrarossa, è noto che particelle di piccola dimensione diffondono di più la luce blu rispetto alla luce rossa mentre, viceversa, particelle di grande dimensione diffondono maggiormente la luce infrarossa rispetto alla luce blu.
Rilevando i due segnali S1 ed S2 generati in corrispondenza della radiazione alle due diverse lunghezze d'onda deviata dalle particelle e valutando il rapporto tra i due segnali S1 e S2, è possibile risalire alla dimensione delle particelle.
Come è noto, la presunta dimensione delle particelle può essere usata come discriminante per stabilire se il rilevatore sia venuto in contatto, o meno, con del fumo da combustione o con agenti contaminanti e di conseguenza condizionare la risposta del rilevatore stesso verso la centrale di controllo.
Per completezza e a titolo di esempio, si nota che gli aereosol generati da una reale combustione sono tipicamente (ma non necessariamente) caratterizzati da particelle aventi un diametro compreso tra gli 0.001 micrometri e gli 0.3 micrometri e principalmente, tipicamente (ma non necessariamente) caratterizzati da particelle aventi un diametro compreso tra gli 0.1 micrometri e gli 0.2 micrometri. Aereosol di dimensioni diverse sono da imputare ad agenti diversi. A titolo di ulteriore esempio si nota che le polveri possono essere caratterizzate da un diametro compreso tra gli 0.4 micrometri ed il centinaio di micrometri, mentre vapori, nebbia e rugiada sono caratterizzate da un diametro compreso tra alcuni micrometri fino a 100 micrometri.
La misurazione dei due segnali S1 ed S2 rilevati in corrispondenza delle due diverse lunghezze d'onda presenta una serie di difficoltà tecniche. Le incertezze di misura derivanti da tali difficolta rendono difficilmente utilizzabile, su una produzione in serie a prezzi ragionevoli, la tecnologia nota.
Pertanto, i rilevatori noti nell'arte non sono sufficientemente accurati.
Sommario dell'invenzione
Un obiettivo della presente divulgazione è quello di migliorare la tecnica nota, ad esempio ovviare, o per lo meno mitigare, almeno uno dei problemi presenti nella tecnica nota. Tale obiettivo viene raggiunto in accordo con gli insegnamenti delle rivendicazioni indipendenti. Le rivendicazioni dipendenti inoltre presentano ulteriori forme di realizzazione vantaggiose .
In particolare, la presente divulgazione si propone, usando esemplificativamente un led bi-colore standard, di risolvere il problema della difformità di risposta tra i due segnali S1 ed S2 nei diversi esemplari di una produzione in serie adottando soluzioni tecniche sia nella progettazione del rilevatore che attraverso particolari accorgimenti durante il processo di fabbricazione.
Inoltre, la presente divulgazione si propone di realizzare un rilevatore di fumo ottico che, pur mantenendo un elevato guadagno nello stato di ricezione del segnale in grado di garantire un'opportuna sensibilità di risposta, sia in grado di superare il limite dovuto alla dinamica limitata di lettura di segnali luminosi estendendo la stessa a valori tali da rendere sempre calcolabile il rapporto tra i due segnali.
Con maggior dettaglio, in accordo con la presente divulgazione viene descritto un metodo per aumentare la dinamica di rilevazione di un rilevatore di particolato operabile sulla base di misure di diffusione della luce, il rilevatore di particolato comprendente:
-una prima sorgente di radiazione luminosa LED1 ed una seconda sorgente di radiazione luminosa LED2 configurate rispettivamente per emettere una sequenza temporale di radiazione luminosa di una prima lunghezza d'onda λ1 e di una seconda lunghezza d'onda λ2; ed
-un rilevatore di radiazione luminosa 11 configurato per rilevare valori di rilevazione corrispondenti alla radiazione emessa dalla prima sorgente di radiazione luminosa LED1 e valori di rilevazione corrispondenti alla radiazione emessa dalla seconda sorgente di radiazione luminosa LED2;
il metodo per aumentare la dinamica di rilevazione comprendente le fasi di:
i) memorizzare informazioni indicative di un primo valore di accensione ISRC1 relativo alla prima sorgente di radiazione luminosa LEDI, ed un secondo valore di accensione ISRC2 relativo alla seconda sorgente di radiazione luminosa LED2; ii) memorizzare informazioni indicative di un primo valore di accensione ridotto ISRC1LOW relativo alla prima sorgente di radiazione luminosa LED1 ed un secondo valore di accensione ridotto ISRC2LOW relativo alla seconda sorgente di radiazione luminosa LED2;
(iii) memorizzare informazioni indicative di un valore di soglia predeterminato indicante se operare il rilevatore di particolato sulla base di detti primi valori di accensione oppure se operare il rilevatore di particolato sulla base di detti valori di accensione ridotti.
Inoltre vengono descritti un rilevatore di particolato con dinamica di lettura aumentata, un sistema per aumentare la dinamica di rilevazione di un rilevatore di particolato ed un programma per computer includente istruzioni che, quando eseguite da un computer, eseguono un metodo per aumentare la dinamica di rilevazione di un rilevatore di particolato.
In accordo con la presente divulgazione viene inoltre descritto un metodo per la calibrazione di un rilevatore di particolato operabile sulla base di misure di diffusione della luce ed in grado di rilevare particolato sulla base di un rapporto R di un primo valore di rilevazione S2 e di un secondo valore di rilevazione S2, il rilevatore di particolato comprendente:
-una prima sorgente di radiazione luminosa LED1 ed una seconda sorgente di radiazione luminosa LED2 configurate rispettivamente per emettere, sulla base di rispettivi valori di accensione, una sequenza temporale di radiazione luminosa di una prima lunghezza d'onda λ1 e di una seconda lunghezza d'onda λ2; ed
-un rilevatore di radiazione luminosa 11 configurato per rilevare un valore di rilevazione corrispondente alla radiazione emessa dalla prima sorgente di radiazione luminosa LED1 ed un valore di rilevazione corrispondente alla radiazione emessa dalla seconda sorgente di radiazione luminosa LED2;
il metodo per la calibrazione comprendente le fasi di:
A) impostare almeno uno tra un primo valore di accensione (ISRC1) per la prima sorgente di radiazione luminosa (LED1) e un secondo valore di accensione (ISRC2) per la seconda sorgente di radiazione luminosa (LED2) affinché il rapporto tra il primo valore dì rilevazione (S1) ed un secondo valore di rilevazione (S2) corrisponda ad un primo rapporto prestabilito;
B) memorizzare informazioni indicative dell'almeno uno tra un primo valore di accensione (ISRC1) e un secondo valore di accensione (ISRC2) impostato nella fase A). Infine vengono descritti un programma per computer includente istruzioni che, quando eseguite da un computer, eseguono il metodo per la calibrazione di un rilevatore di particolato, sistema per la calibrazione di rilevatori di particolato ed un rilevatore di particolato calibrato in accordo con il metodo descritto sopra.
Similmente vengono anche descritti un programma per computer includente istruzioni che, quando eseguite da un computer, eseguono il metodo per aumentare la dinamica di rilevazione di un rilevatore di partìcolato, sistema per aumentare la dinamica di rilevazione di un rilevatore di particolato ed un rilevatore di particolato la cui dinamica di rilevazione è stata aumentata in accordo con il metodo sopra descritto .
Ulteriori aspetti della presente invenzione sono inoltre i seguenti :
Al. Metodo per aumentare la dinamica di rilevazione di un rilevatore di particolato operabile sulla base di misure di diffusione della luce,
il rilevatore di particolato comprendente:
- una prima sorgente dì radiazione luminosa (LEDI) ed una seconda sorgente di radiazione luminosa (LED2) configurate rispettivamente per emettere radiazione luminosa di una prima lunghezza d'onda (λ1) e di una seconda lunghezza d'onda (λ2); ed
- un rilevatore di radiazione luminosa (11) configurato per rilevare valori di rilevazione corrispondenti alla radiazione emessa dalla prima sorgente di radiazione luminosa (LEDI) e valori di rilevazione corrispondenti alla radiazione emessa dalla seconda sorgente radiazione luminosa (LED2); il metodo per aumentare la dinamica di rilevazione comprendente le fasi di:
i) memorizzare (V1) informazioni indicative di un primo valore di accensione (ISRC1) relativo alla prima sorgente di radiazione luminosa (LED1), ed un secondo valore di accensione (ISRC2) relativo alla seconda sorgente di radiazione luminosa (LED2);
ii) memorizzare (V2) informazioni indicative di un primo valore di accensione ridotto (ISRC1LOW) relativo alla prima sorgente di radiazione luminosa (LEDI) ed un secondo valore di accensione ridotto (ISRC2LOW) relativo alla seconda sorgente di radiazione luminosa (LED2); (iii) memorizzare (V3) informazioni indicative di un valore di soglia predeterminato indicante se operare il rilevatore di particolato sulla base di detti valori di accensione oppure se operare il rilevatore di particolato sulla base di detti valori di accensione ridotti.
A2. Il metodo per aumentare la dinamica di rilevazione secondo l'aspetto Al in cui il rilevatore di particolato è un rilevatore di fumo ed i valori di accensione sono valori di corrente oppure valori di tensione, preferibilmente la prima lunghezza d'onda (λ1) e la seconda lunghezza d'onda (λ2) sono comprese nella regione dello spettro elettromagnetico infrarosso oppure nella regione dello spettro elettromagnetico blu, e la prima lunghezza d'onda (λ1) è compresa in una regione dello spettro diversa dalla seconda lunghezza d'onda (λ2).
A3. Metodo secondo uno degli aspetti A1, A2, o A3, ove:
il primo valore di accensione (ISRC1) genera un primo valore di rilevazione (S1);
il secondo valore di accensione (ISRC2) genera un secondo valore di rilevazione (S2);
il primo valore di accensione ridotto (ISRC1LOW) genera un primo valore di rilevazione ridotto (S1LOW);
il secondo valore di accensione ridotto (ISRC2LOW) genera un secondo valore di rilevazione ridotto (S2LOW);
ove inoltre il primo valore di rilevazione ridotto (S1LOW) è una frazione del primo valore di rilevazione (SI) ed ove il secondo valore di rilevazione ridotto (S2LOW) è una frazione del secondo valore di rilevazione (S2).
A4. Il metodo per aumentare la dinamica di rilevazione secondo l'aspetto A3, in cui
il rapporto tra il primo valore di rilevazione (S1) ed il primo valore di rilevazione ridotto (S1LOW) è uguale al rapporto tra il secondo valore di rilevazione (S2) ed il secondo valore di rilevazione ridotto (S2LOW)/ ove preferibilmente il rapporto è cinque.
A5 . Il metodo per aumentare la dinamica di rilevazione secondo uno degli aspetti precedenti, ove il primo valore di accensione (ISRC1) ed il secondo valore di accensione (ISRC2) sono tali per cui il secondo valore di rilevazione (S2) corrisponde ad un multiplo del primo valore di rilevazione (S1) , ove il primo valore di accensione (ISRC1) ed il secondo valore di accensione (ISRC2) sono determinati in una fase di calibrazione del rilevatore di particolato, preferibilmente ove il primo valore di rilevazione (S1) è sostanzialmente uguale al secondo valore di rilevazione (S2).
A6. Il metodo per aumentare la dinamica di rilevazione secondo l'aspetto A5, in cui il primo valore di rilevazione (S1) corrisponde ad un valore di riferimento (Sref), ove preferibilmente il valore di riferimento (Sref) corrisponde al valore di lettura di un rilevatore di riferimento.
A7. Rilevatore di particolato operabile sulla base di misure di diffusione della luce, comprendente:
una prima sorgente di radiazione luminosa (LED1) ed una seconda sorgente di radiazione luminosa (LED2) configurate rispettivamente per emettere radiazione luminosa di una prima lunghezza d'onda (λ1) e di una seconda lunghezza d'onda (λ2) quando operate sulla base di valori di accensione;
un dispositivo di controllo configurato per operare la prima sorgente di radiazione luminosa (LED1) in accordo con un primo valore di accensione (ISRC1) e con un primo valore di accensione ridotto (ISRC1LOW), e configurato per operare la seconda sorgente di radiazione luminosa (LED2) in accordo con un secondo valore di accensione (ISRC2 ) e con un secondo valore di accensione ridotto (ISRC2LOW)/ in cui informazioni indicative dei valori di accensione sono memorizzate in un dispositivo di memorizzazione; ed
un rilevatore di radiazione luminosa (11) configurato per rilevare un primo valore di rilevazione relazionato con la radiazione emessa dalla prima sorgente di radiazione luminosa (LEDI) ed un secondo valore di rilevazione relazionato con la radiazione emessa dalla seconda sorgente di radiazione luminosa (LED2);
caratterizzato dal fatto che:
il dispositivo di controllo è configurato per controllare la prima sorgente di radiazione luminosa (LED1) e la seconda sorgente di radiazione luminosa (LED2)
in accordo rispettivamente con il primo valore di accensione (ISRC1) ed il secondo valore di accensione (ISRC2), oppure
in accordo rispettivamente con il primo valore di accensione ridotto (ISRC1LOW) ed il secondo valore di accensione ridotto (ISRC2LOW) ,
sulla base di un valore di soglia prestabilito, in cui informazioni indicative del valore di soglia prestabilito sono memorizzate in una fase di calibrazione del rilevatore.
A8. Rilevatore di particolato secondo l'aspetto A7 ove, il dispositivo di controllo è configurato per controllare la prima sorgente di radiazione luminosa (LED1) e la seconda sorgente di radiazione luminosa (LED2) rispettivamente in accordo con il primo valore di accensione (ISRC1) ed il secondo valore di accensione (ISRC2) se sia un primo valore di rilevazione (S1) che un secondo valore di rilevazione (S2) sono minori del valore di soglia prestabilito, e
il dispositivo di controllo è configurato per controllare la prima sorgente di radiazione luminosa (LED1) e la seconda sorgente di radiazione luminosa (LED2) rispettivamente in accordo con il primo valore di accensione ridotto (ISRC1LOW) ed il secondo valore di accensione ridotto (ISRC2LOW) se almeno uno tra il primo valore di rilevazione (S1) e il secondo valore di rilevazione (S2) è maggiore oppure uguale del valore di soglia prestabilito .
A9 . Rilevatore di particolato secondo l'aspetto A7 oppure A8 , ove
il rilevatore di particolato è un rilevatore di fumo ed i valori di accensione sono valori di corrente oppure valori di tensione, la prima lunghezza d'onda (λ1) e la a seconda lunghezza d'onda (λ2) sono rispettivamente comprese nella regione dello spettro elettromagnetico infrarosso e nella regione dello spettro elettromagnetico blu.
A10. Rilevatore di particolato secondo uno degli aspetti da A7 a A9, ove
il primo valore di accensione (ISRC1) ed il secondo valore di accensione (ISRC2) sono tali da generare un rapporto predeterminato tra il primo valore di rilevazione ed il secondo valore di rilevazione, quando il rilevatore di particolato è posizionato in un ambiente comprendente un particolato di riferimento avente caratteristiche predeterminate, preferibilmente in cui il rapporto predeterminato è sostanzialmente uguale a 1.
A11. Rilevatore di particolato secondo uno degli aspetti da A7 a A9, ove
il primo valore di accensione (ISRC1) genera il primo valore di rilevazione (S1), ed il primo valore di accensione ridotto (ISRC1LOW) genera un primo valore di rilevazione ridotto (S1LOW);
il secondo valore di accensione (ISRC2) genera il secondo valore di rilevazione (S2) ed il secondo valore di accensione ridotto (ISRC2LOW) genera un secondo valore di rilevazione ridotto (S2LOW);
ove il primo valore di rilevazione ridotto (S1LOW) è una frazione del primo valore di rilevazione (S1) ed ove il secondo valore di rilevazione ridotto (S2LOW) è una frazione del secondo valore di rilevazione (S2).
A12. Rilevatore di particolato secondo l'aspetto AIO o All, ove il rapporto tra il primo valore di rilevazione (SI) ed il primo valore di rilevazione ridotto (SILOW) è uguale al rapporto tra il secondo valore di rilevazione (S2) ed il secondo valore di rilevazione ridotto (S2LOW), ove preferibilmente il rapporto è cinque.
A13. Programma per computer includente istruzioni che, quando eseguite da un computer, eseguono un metodo per aumentare la dinamica di rilevazione di un rilevatore di particolato secondo uno degli aspetti da A1 a A6.
A14. Sistema per aumentare la dinamica di rilevazione di un rilevatore di particolato in grado di aumentare la dinamica di rilevazione di un rilevatore di particolato configurato per eseguire le fasi di uno degli aspetti da A1 a A6.
A15. Rilevatore di particolato la cui dinamica di lettura è stata aumentata in accordo con uno dei metodi di aumento della dinamica di lettura di uno degli aspetti da A1 a A6.
Ancora ulteriori aspetti dell'invenzione possono essere descritti come nel seguito (la numerazione riparte da A1, ma sono ulteriori aspetti rispetto a quelli più in alto esposti):
Aspetti dell'invenzione possono essere descritti anche come segue:
A1. Metodo per la calibrazione di un rilevatore di particolato operabile sulla base di misure di diffusione della luce ed in grado di rilevare particolato sulla base di un rapporto (R) tra un primo valore di rilevazione (S1) e un secondo valore di rilevazione (S2), il rilevatore di particolato comprendente:
-una prima sorgente di radiazione luminosa (LED1) ed una seconda sorgente di radiazione luminosa (LED2) configurate rispettivamente per emettere, sulla base di rispettivi valori di accensione, una radiazione luminosa di una prima lunghezza d'onda (λ1) e di una seconda lunghezza d'onda (λ2); ed
-un rilevatore di radiazione luminosa (11) configurato per rilevare un valore di rilevazione corrispondente alla radiazione emessa dalla prima sorgente di radiazione luminosa (LED1) ed un valore di rilevazione corrispondente alla radiazione emessa dalla seconda sorgente di radiazione luminosa (LED2);
il metodo per la calibrazione comprendente le fasi di: A) impostare (U1) almeno uno tra un primo valore di accensione (ISRC1) per la prima sorgente di radiazione luminosa (LED1) e un secondo valore di accensione (ISRC2) per la seconda sorgente di radiazione luminosa (LED2) affinché il rapporto (R) tra un primo valore di rilevazione (S1) ed un secondo valore di rilevazione (S2) corrisponda ad un primo rapporto prestabilito;
B) memorizzare (U2) informazioni indicative dell'almeno uno tra un primo valore di accensione (ISRC1) e un secondo valore di accensione (ISRC2) impostato nella fase A).
A2 . Metodo secondo l'aspetto A1, ove la fase A) di impostare comprende le fasi di:
i) impostare il primo valore di accensione (ISRC1) affinché il primo valore di rilevazione (S1) corrisponda ad un valore di riferimento desiderato (Sref);
ii) impostare il secondo valore di accensione (ISRC2) affinché il rapporto tra il primo valore di rilevazione (S1) ed un secondo valore di rilevazione (S2) corrisponda al rapporto prestabilito;
ove inoltre la fase di memorizzare B) comprende le fasi di :
iii) memorizzare informazioni indicative del primo valore di accensione (ISRC1);
iv) memorizzare informazioni indicative del secondo valore di accensione (ISRC2)·
A3. Il metodo di calibrazione secondo uno degli aspetti A1 o A2, in cui il rilevatore di particolato è un rilevatore di fumo e la prima lunghezza d'onda (λ1) e la seconda lunghezza d'onda (λ2) sono rispettivamente comprese nella regione dello spettro elettromagnetico infrarosso e nella regione dello spettro elettromagnetico blu.
A4. Il metodo di calibrazione secondo uno degli aspetti da A1 a A3, in cui il rapporto prestabilito corrisponde ad un numero intero, in cui preferibilmente il rapporto prestabilito corrisponde ad un rapporto unitario.
A5. Il metodo di calibrazione secondo uno dei precedenti aspetti, comprendente inoltre le seguenti fasi:
i bis) impostare almeno uno tra:
un primo valore di accensione ridotto (ISRC1LOW) per la prima sorgente di radiazione luminosa (LED1) generante un primo valore di rilevazione ridotto (S1LOW) corrispondente ad una prima frazione del primo valore di rilevazione (S1); ed un secondo valore di accensione ridotto (ISRC2LOW) per la seconda sorgente di radiazione luminosa (LED2) generante un secondo valore di rilevazione ridotto (S2LOW) corrispondente ad una seconda frazione del secondo valore di rilevazione (S2), affinché il rapporto tra il primo valore di rilevazione ridotto (SlLOW) ed il secondo valore di rilevazione ridotto (S2LOW) corrisponda ad un secondo rapporto prestabilito;
ii bis) memorizzare il valore di accensione ridotto così impostato;
in cui preferibilmente il primo rapporto prestabilito corrisponde al secondo rapporto prestabilito.
A6 . Metodo secondo l'aspetto A5, ove la fase di impostare comprende la fase di:
i tris) impostare il primo valore di accensione ridotto (ISRC1LOW) ed impostare il secondo valore di accensione ridotto (ISRC2LOW) affinché il rapporto tra il primo valore di rilevazione ridotto (S1LOW) ed il secondo valore di rilevazione ridotto (S2LOW) corrisponda al secondo rapporto prestabilito; ove la fase di memorizzare comprende la fase di:
ii tris) memorizzare il primo valore di accensione ridotto e memorizzare il secondo valore di accensione ridotto.
A7 . Il metodo di calibrazione secondo l'aspetto A6, comprendente la fase di
v) memorizzare, durante la fase di calibrazione, un valore di soglia del rilevatore di radiazione luminosa (11), sulla base del quale la prima sorgente di radiazione luminosa (LED1) e la seconda sorgente di radiazione luminosa (LED2) vengono operate, durante una fase di operazione del rilevatore di particolato, rispettivamente
sulla base del primo valore di accensione e del secondo valore di accensione, oppure
sulla base del primo valore di accensione ridotto e del secondo valore di accensione ridotto,
in cui preferibilmente il valore di soglia corrisponde sostanzialmente ad una soglia di saturazione del rilevatore di radiazione luminosa (11).
A8. Il metodo di calibrazione secondo uno dei precedenti aspetti, in cui in un ambiente comprendente un particolato di riferimento è presente un rilevatore di riferimento, ed in cui il valore di riferimento desiderato (Sref) corrisponde al valore di lettura del rilevatore di riferimento; preferibilmente in cui la calibrazione del rilevatore di riferimento viene controllata ad intervalli di tempo regolari.
A9. Il metodo secondo uno degli aspetti precedenti comprendente la fase di
vi) impostare un coefficiente di sensibilità aumentata, indicante quanto il rilevatore debba essere reattivo in corrispondenza di valori del rapporto (R) > 1.
A10. Il metodo secondo uno degli aspetti precedenti comprendente la fase di
vii) impostare un coefficiente di reiezione ai falsi allarmi, indicate quanto il rilevatore debba rallentare la risposta in corrispondenza di valori del rapporto (R) < 1.
A11. Rilevatore di particolato operabile sulla base di misure di diffusione della luce ed in grado di rilevare particolato sulla base di un rapporto (R) tra un primo valore di rilevazione e un secondo valore di rilevazione, comprendente :
-una prima sorgente di radiazione luminosa (LED1) ed una seconda sorgente di radiazione luminosa (LED2) configurate rispettivamente per emettere, sulla base di rispettivi valori di accensione, radiazione luminosa di una prima lunghezza d'onda (λ1) e di una seconda lunghezza d'onda (λ2);
-un dispositivo di controllo configurato per operare la prima sorgente di radiazione luminosa (LED1) e la seconda sorgente di radiazione luminosa (LED2) rispettivamente in accordo con un primo valore di accensione (ISRC1) ed un secondo valore di accensione (ISRC2)/ in cui informazioni indicative di almeno un valore di accensione tra il primo valore di accensione (ISRC1) ed il secondo valore di accensione (ISRC2) sono memorizzate in una fase di calibrazione del rilevatore di particolato; ed
-un rilevatore di radiazione luminosa (11) configurato per rilevare un primo valore di rilevazione corrispondente alla radiazione emessa dalla prima sorgente di radiazione luminosa (LED1) ed un secondo valore di rilevazione corrispondente alla radiazione emessa dalla seconda sorgente di radiazione luminosa (LED2);
ove il primo valore di accensione (ISRC1) ed il secondo valore di accensione (ISRC2) sono tali da generare un rapporto prestabilito tra il primo valore di rilevazione ed il secondo valore di rilevazione, il rapporto prestabilito essendo un valore stabilito antecedentemente alla memorizzazione del primo valore di accensione (ISRC1) e del secondo valore di accensione (ISRC2)·
A12. Rilevatore di particolato secondo l'aspetto All, ove il dispositivo di controllo è ulteriormente configurato per controllare la prima sorgente di radiazione luminosa (LED1) e la seconda sorgente di radiazione luminosa (LED2) rispettivamente in accordo con un primo valore di accensione ridotto (ISRC1LOW) ed un secondo valore di accensione ridotto (ISRC2LOW) , in cui
il dispositivo di controllo è configurato per controllare la prima sorgente di radiazione luminosa (LED1) e la seconda sorgente di radiazione luminosa (LED2) rispettivamente in accordo con il primo valore di accensione (ISRC1) ed il secondo valore di accensione (ISRC2) memorizzati in un dispositivo di memorizzazione, se sia il primo valore di rilevazione che il secondo valore di rilevazione sono minori di un determinato valore di soglia prestabilito, e
il dispositivo di controllo è configurato per controllare la prima sorgente radiazione luminosa (LED1) e la seconda sorgente di radiazione luminosa (LED2) rispettivamente in accordo con il primo valore di accensione ridotto (ISRC1LOW) ed il secondo valore di accensione ridotto (ISRC2LOW) memorizzati nel dispositivo di memorizzazione, se almeno uno tra il primo valore di rilevazione e il secondo valore di rilevazione è maggiore oppure uguale ad un determinato valore di soglia prestabilito .
A13. Programma per computer includente istruzioni che, quando eseguite da un computer, eseguono il metodo per la calibrazione di un rilevatore di particolato secondo uno degli aspetti da A1 a A10.
A14. Sistema per la calibrazione di un rilevatore di particolato in grado di calibrare un rilevatore di particolato svolgendo le fasi di uno degli aspetti da A1 a A10.
A15. Rilevatore di particolato calibrato in accordo con uno dei metodi di calibrazione di uno degli aspetti da A1 a A10.
A16. Rilevatore di particolato secondo l'aspetto A11 o A12 comprendente inoltre:
un sensore di temperatura configurato per rilevare la temperatura del rilevatore di particolato;
ove il rilevatore di particolato è configurato per modificare almeno un valore di accensione tra i valori di accensione sulla base della temperatura rilevata dal sensore di temperatura.
Breve descrizione dei disegni
Le presente invenzione sarà illustrata con riferimento ai disegni allegati, in cui:
FIG. 1A Illustra schematicamente una vista esplosa di un esempio di rilevatore di fumo.
FIG. 1B Illustra schematicamente un dettaglio della sorgente luminosa.
FIG. 2 rappresenta un diagramma di flusso relativo ad un metodo per aumentare la dinamica di rilevazione di un rilevatore di particolato secondo una prima forma di realizzazione della presente invenzione.
FIG. 3 rappresenta un diagramma di flusso relativo ad un metodo per aumentare la dinamica di rilevazione di un rilevatore di particolato secondo un esempio della prima forma di realizzazione.
FIG. 4 rappresenta un diagramma di flusso relativo ad un metodo di calibrazione di un rilevatore di particolato secondo una seconda forma di realizzazione della presente invenzione.
FIG. 5 rappresenta un diagramma di flusso relativo ad un esempio particolare del metodo di calibrazione di un rilevatore di particolato secondo la seconda forma di realizzazione della presente invenzione.
FIG. 6 rappresenta un diagramma a blocchi relativo ad un rilevatore di particolato secondo la prima forma di realizzazione della presente invenzione.
FIG. 7 rappresenta un diagramma a blocchi illustrante un elaboratore adatto ad eseguire istruzioni per eseguire il metodo di calibrazione e/o per aumentare la dinamica secondo un'ulteriore forma di realizzazione della presente invenzione.
Descrizione dettagliata
Come riconosciuto dagli inventori sulla base di considerazioni attente e approfondite, i rilevatori noti nell'arte sono soggetti a difficoltà tecniche che non consentono di ottenere un rapporto tra i due segnali S1 e S2 (corrispondenti alla rilevazione o misura delle due lunghezze d'onda) ripetibile e stabile nel tempo, il che a sua volta ostacola l'affidabilità del rilevatore in merito alla sua capacità di discriminazione tra fumo da combustione e agenti contaminanti. Ad esempio, sussistono i seguenti inconvenienti:
• Diverso rendimento della sorgente luminosa a diverse lunghezze d'onda: una sorgente luminosa costituita da un LED bicolore standard (ad esempio, LED contenente due chip della stessa dimensione) ha rendimenti diversi alle due differenti lunghezze d'onda il che porta a due segnali di risposta S1 ed S2 intrinsecamente e sistematicamente diversi tra loro e difficilmente rapportabili .
• Differenza di efficienza tra diversi lotti di LED: tale diversità potrebbe portare ad una misura diversa dei due segnali SL1 ed SL2 tra diversi esemplari di rilevatori di fumo, rendendo difficile il mantenimento del rapporto tra i due su tutti gli esemplari di una produzione di serie. • Diversa sensibilità alle diverse lunghezze d'onda: è noto che i rilevatori a largo spettro abbiano sensibilità diverse alle diverse lunghezze d'onda, tali differenze sono inoltre variabili da rilevatore a rilevatore. Per cui risulta difficile, anche a parità di dimensioni delle particelle, il mantenimento di un rapporto tra i due segnali SL1 ed SL2 costante e ripetibile.
Il rilevatore, basando la sua funzione di generazione dell'allarme sul rapporto tra i due segnali, deve poter fare affidamento su una risposta accurata in presenza di particelle di una predeterminata dimensione.
Un problema dei rilevatori noti risiede pertanto, in virtù delle difficolta tecniche sopra esposte e considerate dagli inventori, nella limitata affidabilità della risposta dovuta alla difficoltà di discriminazione della taglia del particolato rilevato. Inoltre, come osservato dagli inventori, i rilevatori noti nella tecnica posso raggiungere un livello di saturazione che non consente un corretto funzionamento del rilevatore stesso, per lo meno in certe circostanze quali in ambienti con caratteristiche particolari, in cui si verificano, ad esempio, sbuffi di vapore o folate di vento, oppure in presenza di polvere e/o nebbia (come ad esempio in magazzini, officine, o cucine) . Verranno quindi descritte anche forme di realizzazione ed esempi in cui il rilevatore, pur mantenendo un'altissima sensibilità che permetta di rilevare una bassissima concentrazione di fumo, abbia anche un'ampia dinamica di lettura in modo da poter essere in grado di valutare il rapporto tra i due segnali anche in presenza di alte concentrazioni di fumo o agenti contaminanti. In tal modo, viene evitato che il rilevatore raggiunga il limite di saturazione in lettura, in modo che sia ancora possibile calcolare il rapporto tra i due segnali in maniera accurata.
Forme di realizzazione favorite verranno descritte nel seguito con riferimento ai disegni acclusi.
Sebbene nel seguito vengano presentati esempi particolari di realizzazione, la presente divulgazione non deve essere interpretata come limitata dagli esempi forniti, piuttosto le forme particolari di realizzazione descritte devono essere interpretate come incarnanti i concetti alla base della presente divulgazione. Come sarà immediatamente apparente all'esperto del ramo gli aspetti e le caratteristiche descritte in congiunzione con una forma di realizzazione possono essere liberamente combinate, con altre forme di realizzazione senza per questo dipartire dagli insegnamenti della presente divulgazione.
Il set up qui di seguito descritto, ed in particolar modo il riferimento alla specifica tipologia di rilevatore di fumo, piuttosto che ad altre tipologie di rilevatori di particolato, deve anche esso essere interpretato come esemplificativo e come aiuto alla comprensione della presente divulgazione nel contesto in cui è stata originariamente concepita e sviluppata e non deve essere interpretato come limitante l'invenzione rivendicata che invece riguarda un generico rilevatore di particolato ed è definita unicamente dalle rivendicazioni accluse. Ad esempio secondo alcune forme di realizzazione della presente invenzione, il rilevatore di particolato può essere utilizzato per rilevare polvere oppure vapore, anziché rilevare fumo. In questi casi, potrebbe essere vantaggioso utilizzare sorgenti luminose emettenti radiazione di lunghezza d'onda diversa, rispetto alle lunghezza d'onda descritte nel seguito.
La FIG. 1 illustra schematicamente un esempio di rilevatore ottico di fumo utile per comprendere il contesto nel quale la presente divulgazione è state sviluppata.
Tale rilevatore presenta un'area di ingresso aria 1 verso la camera di campionamento, che consenta all'aria, ed all'eventuale particolato ivi presente di fluire verso una camera di campionamento 3, ed una sorgente luminosa 4 in grado di emettere radiazione a diverse lunghezze d'onda. Tale sorgente luminosa 4 può essere collocata su di un substrato 5 e può includere due diverse sorgenti luminose LSRC1 ed LSRC2 (non illustrate in dettaglio nella figura) in grado di emettere fotoni aventi rispettivamente una prima lunghezza d'onda λ1 ed una seconda lunghezza d'onda λ2, ove la prima lunghezza d'onda Ale la seconda lunghezza d'onda A2 sono diverse tra di loro. Il substrato 5 può anche essere in grado di ospitare un rilevatore di radiazione luminosa 11. Opzionalmente il rilevatore di particolato può comprendere anche un filtro per insetti 2, ad esempio una retina filtro, che impedisce agli insetti di entrare nella camera di campionamento .
La sorgente luminosa 4 può ad esempio essere un diodo ad emissione di luce (LED) contenente due chip ed in grado di emettere radiazione centrata nell'infrarosso λSRC2 e nel blu λSRC1. I due chip possono avere la stessa dimensione oppure due dimensioni diverse. Nel seguito riferimento verrà fatto anche ad un prima sorgente di impulsi luminosi LED1 ed un seconda sorgente di impulsi luminosi LED2. In accordo con la presente divulgazione, la prima sorgente di impulsi luminosi LED1 e la seconda sorgente di impulsi luminosi LED2 possono essere realizzate separatamente oppure essere realizzate insieme e fare parte di uno stesso diodo 4 avente due chip come illustrato in FIG. 1B. Si rileva che quanto descritto si applica anche a sorgenti luminose non ad impulsi; e che il riferimento consistente a sorgenti ad impulsi luminosi è dovuto unicamente a ragioni di chiarezza espositiva. Infatti, per il funzionamento di quanto qui descritto, è sufficiente che vi siano sorgenti di radiazione luminosa.
Il rilevatore di radiazione luminosa può essere ad esempio un fotodiodo in grado di rilevare fotoni emessi dalla sorgente luminosa 4 alle varie lunghezze d'onda.
Il rilevatore di radiazione luminosa 11 può essere in grado di rilevare fotoni emessi da ciascuna delle sorgenti luminose; in genere il valore rilevato dal rilevatore di radiazione luminosa 11 può dipendere dalla lunghezza d'onda dei fotoni incidenti, ovverosia il rilevatore di radiazione luminosa 11 può avere sensibilità differente alle diverse lunghezze d'onda.
Gli elementi ottici possono essere disposti in maniera tale che il rilevatore non sia investito dalla luce diretta trasmessa dalla sorgente luminosa 4 ma venga investito soltanto dall'eventuale luce diffusa da eventuali aerosol presenti nella camera di campionamento 3. Ad esempio è noto l'uso di labirinti opachi oppure di ostacoli per impedire la rilevazione di radiazione diretta ma consentire allo stesso tempo la rilevazione della luce diffusa (tramite ad esempio fenomeni di scattering e/o diffusione della luce).
Le due sorgenti di impulsi luminosi LED1 e LED2 possono essere operate da un microcontrollore (anche dispositivo di controllo) contenuto nel rilevatore attraverso un convertitore DAC, i.e. Digital to Analog Converter, sulla base di un algoritmo. In questo modo il microcontrollore sarà in grado di modulare rispettivamente un primo valore di accensione ISRC1 ed un secondo valore di accensione ISRC2 relativi rispettivamente alla prima sorgente di impulsi luminosi LEDI e alla seconda sorgente di impulsi luminosi LED2.
Tali valori di accensione ISRC1 e ISRC2 possono esemplificativamente corrispondere a, oppure essere indicativi di, rispettivamente, due valori di corrente che scorrono rispettivamente all'interno della prima sorgente di impulsi luminosi LED1 e della seconda sorgente di impulsi luminosi LED2.
Similmente il primo valore di accensione ISRC1 ed il secondo valore di accensione ISRC2 possono altresì corrispondere a, oppure essere indicativi di, rispettivamente, due valori di tensione. Secondo alcune forme di realizzazione dell'invenzione, altri parametri fisici possono altresì essere utilizzabili.
Sulla base dei due valori di accensione ISRC1 e ISRC2, ed in base all'algoritmo, il microcontrollore è in grado di controllare l'intensità LSRC1 ed LSRC2 della luce emessa dalla prima sorgente di impulsi luminosi LED1 e della seconda sorgente di impulsi luminosi LED2.
I due valori di accensione, rispettivamente il primo valore di accensione ISRC1 ed il secondo valore di accensione ISRC2, utilizzati dal microcontrollore per l'attivazione e per il controllo di ciascuna delle due sorgenti di impulsi luminosi LED1 e LED2 possono essere valori impostati durante una fase di calibrazione del rilevatore di particolato.
Informazioni indicative (oppure valori indicativi) del primo valore di accensione ISRC1 e/o del secondo valore di accensione ISRC2 possono essere immagazzinate in un dispositivo di memorizzazione, ad esempio possono essere salvate in una o più memorie non volatili contenute ad esempio all'interno del microcontrollore stesso o del rilevatore di particolato in generale, o da queste accessibile (on in diverse memorie). Tali informazioni indicative possono essere, ad esempio, informazioni ricavate empiricamente e determinate sulla base delle caratteristiche del rilevatore di particolato (come ad esempio, costruzione meccanica, geometria della camera, riflettenza dei materiali utilizzati, sezione e geometria dell'ingresso nella camera di campionamento) e dalle caratteristiche della sorgente luminosa 4 e del rilevatore di radiazione luminosa 11 (efficienza, diagramma di irraggiamento in funzione della loro collocazione nella camera di campionamento) .
Per valore indicativo, ad esempio, del primo valore di accensione si intende un valore che permette di risalire al primo valore di accensione. L'operazione di risalire al primo valore di accensione può essere svolta tramite una relazione funzionale (i.e. espressa da una funzione matematica), che permette di stabilire una corrispondenza, ad esempio una corrispondenza biunivoca, tra un valore di partenza (valore indicativo del primo valore di accensione) ed un valore finale (primo valore di accensione). La relazione funzionale potrebbe ad esempio consistere nel moltiplicare oppure dividere il valore di partenza per un valore di scala. Il valore di scala potrebbe anche essere il valore unitario, in questo caso il valore indicativo corrisponde esattamente al primo valore di accensione. Considerazioni analoghe valgono similmente per gli altri valori descritti nel seguito, ad esempio valgono per il secondo valore di accensione oppure per il valore di soglia.
I due valori di accensione ISRC1 e ISRC2, possono permettere di modulare le due sorgenti luminose in maniera indipendente.
In particolare, come verrà descritto con maggior dettaglio nel seguito, almeno un valore di accensione dei due valori di accensione può essere impostato in modo tale da permettere di ottenere un valore opportuno di rapporto R tra un primo valore di rilevazione S1 ed un secondo valore di rilevazione S2 in presenza di particelle di dimensioni prestabilite. Il primo valore di rilevazione S1 corrisponde al valore rilevato dal rilevatore di radiazione luminosa 11 in corrispondenza della radiazione emessa dalla prima sorgente di impulsi luminosi LED1 ed il secondo valore di rilevazione S2 corrisponde al valore rilevato dal rilevatore di radiazione luminosa 11 in corrispondenza della radiazione emessa dalla seconda sorgente di impulsi luminosi LED2.
Per valore opportuno si intende in questo contesto un qualsiasi valore prestabilito del rapporto R, ovverosia un valore determinato prima o durante la fase di calibrazione o fabbricazione del rilevatore di particolato.
Opzionalmente oppure addizionalmente, durante il processo di calibrazione o fabbricazione del rilevatore di particolato, potrebbe essere possibile determinare per la prima sorgente di impulsi luminosi LED1 un primo valore di accensione ridotto ISRC1LOW· Il primo valore di accensione ridotto ISRC1LOW può essere definito in base ad un primo valore di accensione di riferimento .
Il primo valore di accensione ridotto ISRC1LOW può essere tale per cui un primo valore di rilevazione ridotto S1LOW, generato in corrispondenza di tale primo valore di accensione ridotto ISRC1LOW, sia attenuato, ovvero minore, rispetto al valore di rilevazione rilevato in presenza del primo valore di accensione di riferimento.
Inoltre è possibile determinare per la seconda sorgente di impulsi luminosi LED2 un secondo valore di accensione ridotto ISRC2LOW. Il secondo valore di accensione ridotto ISRC2LOW può essere tale per cui un secondo valore di rilevazione ridotto S2LOW, generato in corrispondenza di tale secondo valore di accensione ridotto ISRC2LOW, sia attenuato, ovvero minore, rispetto al valore di rilevazione rilevato in presenza del secondo valore di accensione di riferimento.
Secondo una realizzazione particolare, il primo valore di accensione di riferimento ed il secondo valore di accensione di riferimento potrebbero essere rispettivamente il primo valore di accensione ISRC1 ed il secondo valore di accensione ISRC2 determinati, ad esempio, in accordo con il metodo di calibrazione, tuttavia la presente divulgazione non si limita a questo esempio specifico, e sia il primo valore di accensione ridotto ISRC1LOW che il secondo valore di accensione ridotto ISRC2LOW possono essere definiti in base ad altri valori di accensione di riferimento.
Ad esempio il primo valore di accensione ridotto ISRC1LOW potrebbe essere definito in base ad un valore di riferimento determinato sulla base di altre tipologie di calibrazione, oppure potrebbe essere definito a partire dal valore di accensione rispetto al quale il rilevatore di radiazione luminosa 11 raggiunge la saturazione. Più in generale il valore di accensione di riferimento può essere arbitrariamente scelto.
Similmente, è anche possibile definire un secondo valore di accensione ridotto ISRC2LOW sulla base di un secondo valore di accensione di riferimento arbitrario.
Il primo valore di accensione ridotto ISRC1LOW ed il secondo valore di accensione ridotto ISRC2LOW, possono essere definiti in maniera indipendente l'uno dall'altro tramite un primo valore di accensione di riferimento diverso dal secondo valore di accensione di riferimento e/o tramite diverse relazioni funzionali rispetto ai rispettivi valori di accensione di riferimento. In alternativa, il primo valore di accensione ridotto ISRC1LOW ed il secondo valore di accensione ridotto ISRC2LOW possono essere definiti in maniera dipendente l'uno dall'altro, ad esempio possono essere definiti sulla base di uno stesso valore di accensione di riferimento oppure possono essere definiti tramite una stessa relazione funzionale rispetto a valori di accensione di riferimento diversi.
Si noti che, con relazione funzionale, ad esempio prima relazione funzionale e/o seconda relazione funzionale, come utilizzato nel seguito, si intende una dipendenza funzionale, ovverosia un vincolo legante due insiemi di elementi. Ognuno degli insiemi di elementi può essere costituito da uno o più elementi. In altre parole, la relazione funzionale rappresenta una relazione matematica mettente in corrispondenza tra loro almeno due elementi.
Con riferimento alla FIG. 2, verrà adesso descritta una forma di realizzazione relativa ad un metodo per aumentare la dinamica di rilevazione di un rilevatore di particolato. Si noti che ogni volta che viene fatto riferimento alla memorizzazione di un valore in memoria, si deve intendere che il valore come tale viene memorizzato oppure che un valore indicativo di tale valore viene memorizzato.
In una prima fase V1 il primo valore di accensione ISRC1 relativo alla prima sorgente di impulsi luminosi LEDI potrà essere memorizzato in un dispositivo di memoria, ad esempio la memoria del microcontrollore. Similmente, anche il secondo valore di accensione ISRC2 relativo alla seconda sorgente di impulsi luminosi LED2 potrà essere memorizzato nel dispositivo di memoria.
Durante una seconda fase V2 potranno inoltre essere memorizzati in un dispositivo di memoria il primo valore di accensione ridotto ISRC1LOW relativo alla prima sorgente di impulsi luminosi LEDI ed il secondo valore di accensione ridotto ISRC2LOW relativo alla seconda sorgente di impulsi luminosi LED2.
Infine in una terza fase V3 verrà memorizzato, sempre nel dispositivo di memoria, un valore di soglia predeterminato indicante se operare il rilevatore di particolato sulla base dei valori di accensione ISRC1 e ISRC2 oppure se operare il rilevatore di particolato sulla base dei valori di accensione ridotti ISRC1LOW e ISRC2LOW- Tale valore di soglia potrebbe essere indicativo di, oppure corrispondere ad un valore di saturazione (oppure ad un valore di soglia) del rilevatore di radiazione luminosa 11.
Secondo una forma di realizzazione illustrativa il rilevatore di particolato può essere operato sulla base dei valori di accensione ridotti ISRC1LOW e ISRC2LOW quando il valore rilevato usando i valori di accensione ISRC1 e ISRC2 è maggiore oppure uguale al valore di soglia predeterminato. Inoltre il rilevatore di particolato può essere operato sulla base dei valori di accensione ISRC1 e ISRC2 quando il valore rilevato usando i valori di accensione ridotti ISRC1LOW e ISRC2LOW è minore oppure uguale ad una frazione del valore di soglia predeterminato (ad esempio è minore del 10% del valore di saturazione del rilevatore).
In una realizzazione preferita il valore di soglia è lo stesso sia per la prima lunghezza d'onda A1 che per la seconda lunghezza d'onda A2.
Nel caso in cui il rilevatore di radiazione luminosa 11 abbia diversi valori di saturazione in corrispondenza di diverse lunghezze d'onda, il valore di soglia potrebbe essere scelto, ad esempio, in modo da essere indicativo di, oppure corrispondere, al minore oppure al maggiore tra tutti i possibili valori di saturazione.
I valori di accensione ISRC1 e ISRC2 possono essere utilizzati per operare il rilevatore di particolato sulla base del valore di rilevazione rilevato dal rilevatore di radiazione luminosa e del valore di soglia. In maniera simile, i valori di accensione ridotti ISRC1LOW e ISRC2LOW possono essere utilizzati per operare il rilevatore di particolato sulla base del valore di rilevazione rilevato dal rilevatore di radiazione luminosa 11 e del valore di soglia.
Ad esempio, i valori di accensione ISRC1 e ISRC2 possono essere utilizzati per operare il rilevatore di particolato se il valore di rilevazione rilevato dal rilevatore di radiazione luminosa 11 è minore (oppure minore o uguale) del valore di soglia predeterminato, mentre i valori di accensione ridotti ISRCILOW e ISRC2LOW possono essere utilizzati per operare il rilevatore di particolato se il valore di rilevazione rilevato dal rilevatore di radiazione luminosa 11 è maggiore del (oppure maggiore o uguale) valore di soglia predeterminato. Il microcontrollore può comparare il valore di soglia predeterminato con il valore di rilevazione rilevato dal rilevatore di radiazione luminosa 11 e determinare di volta in volta se utilizzare i valori di accensione ISRCI e ISRC2 oppure i valori di accensione ridotti ISRCILOW e ISRC2LOW· Secondo alcune forme di realizzazione i valori di accensione ridotti ISRCILOW e ISRC2LOW possono essere utilizzati nel caso in cui il valore di rilevazione rilevato dal rilevatore di radiazione luminosa 11 sia maggiore del oppure eguale al valore di soglia predeterminato .
Ad esempio, sarà possibile, qualora uno tra il primo segnale di rilevazione S1 ed il secondo segnale di rilevazione S2 rilevati dal fotodiodo raggiunga un valore tale da saturare un circuito di ricezione SFS (non mostrato in figura), impiegare i valori di accensione ridotti ISRC1LOW e ISRC2LOW che daranno luogo ad una lettura ridotta.
Secondo questa forma di realizzazione, nessuna relazione particolare tra i valori di accensione ISRC1 e ISRC2 ed i rispettivi valori di accensione ridotta ISRC1LOW e ISRC2LOW necessita di sussistere. Il primo valore di accensione ridotto ISRC1LOW ed il secondo valore di accensione ridotto ISRC2LOW costituiscono un set di valori indipendenti dal set dei valori di accensione ISRC1 e ISRC2 ·
Il metodo per aumentare la dinamica di rilevazione permetterà al rilevatore di particolato la cui dinamica è stata aumentata tramite l'impiego di due set di valori di accensione, di avere una dinamica di lettura estesa, relativamente alla prima lunghezza d'onda λ1 e relativamente alla seconda lunghezza d'onda λ2, rendendolo in grado di valutare il rapporto R tra i due segnali anche in condizioni di alte concentrazioni di particolato (es. sbuffo di vapore, folata di vento, folata di polvere oppure nebbia) in presenza delle quali, secondo la tecnica nota, non sarebbe stato possibile rilevare valori in maniera affidabile a causa della saturazione del fotodiodo.
Per alte concentrazioni di particolato si possono intendere concentrazioni di particolato che potrebbero portare il rilevatore di radiazione luminosa 11 a produrre una risposta inaffidabile (ad esempio per via della saturazione), se la prima sorgente di impulsi luminosi LED1 e/o la seconda sorgente di impulsi luminosi fossero operate sulla base di valori di accensione non ridotti. La risposta inaffidabile può verificarsi ad esempio nel caso in cui il rilevatore di radiazione luminosa 11 raggiunga la saturazione.
Come sarà noto alla persona esperta del ramo, durante un processo di validazione e/o certificazione del rilevatore di particolato, riferimento viene fatto a focolai tipo che vengono prodotti in ambienti predefiniti, tra cui ambienti aventi alte concentrazioni di particolato, e che sollecitano il rilevatore. Riferimento viene poi inoltre fatto al tempo di risposta del rilevatore a tali sollecitazioni nei diversi ambienti. Il riferimento a focolai tipo in ambienti predefiniti permette di definire concentrazioni "alte" di particolato.
Opzionalmente e a titolo di esempio nella presente forma di realizzazione (le considerazioni di cui sopra si applicano ugualmente, a meno che non sia diversamente indicato), possono sussistere delle relazioni tra i valori di accensione ed i rispettivi valori di accensione ridotti (esempio di una relazione funzionale generale).
In particolare come mostrato da FIG. 3 che rappresenta un esempio specifico della prima forma di realizzazione, è possibile, in una prima fase T1, definire il primo valore di accensione di riferimento. Come già esposto, diversi valori di accensione possono essere scelti e fungere da valore di accensione di riferimento (i.e. valore utilizzato per definire il corrispondente valore di accensione ridotto). Nel seguito unicamente per semplicità di esposizione viene considerato il caso in cui il primo valore di accensione di riferimento coincide con il primo valore di accensione ISRC1 ed il secondo valore di accensione di riferimento coincide con il secondo valore di accensione ISRC2 .
In una seconda fase T2 può essere definita una prima relazione funzionale tra il primo valore di accensione ISRC1 generante il primo valore di rilevazione S1 e il primo valore di accensione ridotto ISRC1LOW generante il primo valore di rilevazione ridotto S1LOW In aggiunta può essere definita una seconda relazione funzionale tra il secondo valore di accensione ISRC2 generante il secondo valore di rilevazione S2 e il secondo valore di accensione ridotto ISRC2LOW generante il secondo valore di rilevazione ridotto S2LOW·
Pertanto, nella fase T3, il primo valore di accensione ridotto ISRC1LOW ed il secondo valore di accensione ridotto ISRC2LOW sono determinabili direttamente a partire dalla relazione funzionale e dai rispettivi valori di accensione.
La prima relazione funzionale e la seconda relazione funzionale possono assumere svariate forme fintanto che il primo valore di rilevazione ridotto S1LOW costituisce una frazione del primo valore di rilevazione SI ed il secondo valore di rilevazione ridotto S2LOW costituisce una frazione del secondo valore di rilevazione S2.
Il primo valore di accensione ISRC1 ed il secondo valore di accensione ISRC2, il primo valore di accensione ridotto ISRC1LOW ed il secondo valore di accensione ridotto ISRC2LOW e la prima e la seconda relazione funzionale, possono essere salvati nella memoria del microcontrollore.
Per ciascun primo valore di accensione ridotto ISRC1LOW e secondo valore di accensione ridotto ISRC2LOW sarà sempre possibile determinare un rispettivo valore di rilevazione effettivo a partire dal valore di rilevazione ridotto, in particolare :
assumendo che
sarà possibile determinare il valore di rilevazione effettivo come
Il valore di rilevazione effettivo può essere definito come il valore di rilevazione che, assumendo un comportamento lineare del rilevatore di radiazione luminosa 11, sarebbe stato misurato dal rilevatore di radiazione luminosa 11 se fosse stato impiegato un valore di accensione non ridotto. Tale valore di rilevazione effettivo può altresì essere definito come un comportamento noto oppure un comportamento ideale. Il valore di rilevazione ridotto è invece il segnale realmente misurato dal rilevatore di radiazione luminosa 11 e dovuto all'impiego dei valori di accensione ridotti.
L'impiego del valore di rilevazione effettivo è utile per poter giudicare i due segnali ridotti realmente misurati.
Nelle formule di cui sopra l'ìndice i può essere uguale ad 1 oppure a 2 ed indicare rispettivamente le relazioni tra i primi valori di accensione ed i corrispondenti valori di accensione ridotta per la prima e la seconda sorgente luminosa ed i valori di rilevazione e valori di rilevazione ridotta per la prima e per la seconda sorgente luminosa. Similmente fi e fi<-1 >potranno indicare la prima relazione funzionale oppure la seconda relazione funzionale e le rispettive funzioni inverse, fi può rappresentare una generica funzione matematica, ad esempio un coefficiente di scala, oppure generica relazione polinomiale.
Ora verrà presentato un esempio ancora più specifico relativo alla prima forma di realizzazione. Secondo tale esempio ancora più specifico di una relazione funzionale lineare, sia il primo valore di accensione ridotto ISRC1LOW che il secondo valore di accensione ridotto ISRC2LOW possono essere definiti in maniera tale da ottenere un primo valore di rilevazione ridotto S1LOW ed un secondo valore di rilevazione ridotto S2LOW rispettivamente n volte attenuati rispetto, rispettivamente, al primo valore di rilevazione S1 ed al secondo valore di rilevazione S2. Tale valore n può essere salvato nella memoria del microcontrollore. Secondo una realizzazione ancora più dettagliata n può essere uguale a 5, tuttavia nel caso generale n può costituire qualsiasi numero razionale, preferibilmente un numero intero, maggiore di 1.
In particolare, nel caso specifico di valore di rilevazione ridotto SLOW attenuato di n volte, sarà possibile calcolare il valore di rilevazione effettivo Si, sia per la prima sorgente di impulsi luminosi LED1 che per la seconda sorgente di impulsi luminosi LED2, secondo la relazione:
Ovverosia sussiste una relazione lineare tra valore di rilevazione ridotto SLOW e valore di rilevazione effettivo Si.
L'indice i può essere uguale ad 1 oppure a 2 e riferirsi pertanto alla prima sorgente di impulsi luminosi LED1 e alla seconda sorgente di impulsi luminosi LED2.
Secondo questa realizzazione particolare, la dinamica di rilevazione è estesa n volte.
Secondo ancora un'altra forma di realizzazione particolare, la funzione inversa fi-1 può essere un valore predeterminato, definito in sede di progettazione, in modo da ottenere un rapporto predeterminato tra Si e SiLOW e la funzione fi può essere un coefficiente determinato in sede di calibrazione. La determinazione in fase di calibrazione può essere svolta ad esempio variando progressivamente il valore di accensione ridotto, in modo tale che l'equazione [2] sia soddisfatta .
Verrà adesso fatto riferimento ad un processo di fabbricazione e/o calibrazione, osservando che la calibrazione può essere effettuata all'interno o al termine del processo di fabbricazione, o separatamente (anche da un'altra entità, in un altro lungo e/o in un secondo tempo) dalla fabbricazione stessa.
Secondo una seconda forma di realizzazione è possibile calibrare il rilevatore di particolato.
In particolare, è possibile, durante una prima fase U1 impostare almeno uno tra il primo valore di accensione ISRC1 per la prima sorgente di radiazione luminosa LED1 ed il secondo valore di accensione ISRC2 per la seconda sorgente di radiazione luminosa LED2 affinché il rapporto tra il primo valore di rilevazione S1 ed il secondo valore di rilevazione S2 corrisponda ad un primo rapporto prestabilito Rs. In altre parole, i valori di accensione vengono impostati facendo sì che il rilevatore li rilevi secondo un rapporto predeterminato Rs. In ulteriori altre parole, la parte emittente la luce (una o ambedue le sorgenti) viene impostata per emetterla con una intensità tale per cui la parte ricevente/rilevatrice della luce la rilevi secondo il rapporto desiderato Rs. Ad esempio, l'impostazione può essere raggiunta per tentativi partendo da un valore predeterminato per ciascuno dei due valori di accessione e variando quindi entrambi o solo uno di essi finché in un rilevatore non venga rilevato il valore Rs; o scegliendo dei valori preimpostati per ciascuna delle sorgenti e verificando quale combinazione di valori raggiunga il rapporto Rs, etc. Per rapporto Rs si intende il valore esatto del rapporto Rs desiderato, o il valore Rs tenendo conto di tolleranze come evidente alla persona esperta del ramo.
In aggiunta, è possibile memorizzare, durante una seconda fase U2, almeno uno tra il primo valore di accensione ISRC1 ed il secondo valore di accensione ISRC2 impostato nella fase precedente .
Secondo un esempio particolare di calibrazione, durante il processo di fabbricazione, ciascun rilevatore di particolato può essere sottoposto a diverse fasi di calibrazione automatizzate ed in particolare può essere sottoposto ad una fase di clean air, ad una fase di smoke tunnel stage ed una fase di last clean air stage.
La nomenclatura delle varie fasi è fornita unicamente per facilitare il riferimento, ed altri appellativi per tali fasi saranno immediatamente apparenti alla persona esperta del ramo.
Inoltre ulteriori fasi, come fasi intermedie, fasi di finitura e fasi di pre-trattamento che possono intercorrere prima, durante o dopo le tre fasi indicate, saranno anche immediatamente apparenti alla persona esperta del ramo.
Un effetto tecnico risultante dal processo di calibrazione descritto consiste nel fatto che il rilevatore di fumo così costruito sarà in grado di misurare il rapporto BIR - Blue on Infrared Ratio- tra il primo valore di rilevazione SI rilevato in corrispondenza di fotoni caratterizzati dalla prima lunghezza d'onda λ1 (ad esempio radiazione in un intorno del blu) ed il secondo valore di rilevazione S2 rilevato in corrispondenza di fotoni caratterizzati dalla seconda lunghezza d'onda λ2 (ad esempio radiazione in un intorno dell'infrarosso) in qualsiasi condizione di funzionamento, dalle condizioni con scarsissima concentrazione di aerosol fino a condizioni limite (sbuffi di vapore, nebbie, folate di aria e polvere).
Per completezza si nota che in alternativa la prima lunghezza d'onda λ1 potrebbe essere radiazione in un intorno dell'infrarosso mentre la seconda lunghezza d'onda λ2 potrebbe essere radiazione in un intorno del blu.
Seguendo il metodo esposto, si può ottenere una risposta del rilevatore di particolata nota in presenza di condizioni note.
Con riferimento alla FIG. 5, viene adesso illustrato un metodo per la calibrazione di un rilevatore di particolato. Tale metodo comprende una prima fase S1 di calibrazione in aria pulita, in cui vengono impostati al rilevatore di particolato un primo valore standard per il primo valore di accensione ISRC1 ed un secondo valore standard per il secondo valore di accensione ISRC2.
Viene inoltre misurata la risposta ed una prima serie di parametri vengono preimpostati.
Un obiettivo della fase di calibrazione in aria pulita S1 è quello di ottenere una lettura al netto delle caratteristiche particolari del rilevatore. Secondo un esempio pratico il rilevatore di radiazione luminosa 11, una volta immerso in un flusso di aria e particolato di calibrazione, leggerà un valore X composto da un contributo X1 determinato dalla riflessione del particolato e da un contributo X0 determinato dalla riflessione delle pareti della camera di campionamento. Il valore X0 è specifico del singolo rilevatore di particolato, i.e. varia da rilevatore di particolato a rilevatore di particolato, poiché è influenzato, ad esempio, dalle tolleranze meccaniche e dei materiali.
La fase in aria pulita S1 serve a determinare la componente X0 costituente un offset specifico del rilevatore di particolato che va sottratto alla lettura effettiva.
Calibrazione: Smoke tunnel stage
Successivamente in una seconda fase S2 il rilevatore viene fatto transitare all'interno di un tunnel (Smoke Tunnel) nel quale vengono mantenute delle condizioni ambientali controllabili. Tali condizioni controllabili possono includere temperatura, umidità, concentrazione di particolato e dimensioni del particolato e possono essere pre-impostabili.
Ad esempio è possibile mantenere un flusso d'aria a velocità costante con una concentrazione di particelle con dimensione nota e prestabilita, ovvero particolato di riferimento. Tali particelle possono essere ottenute ad esempio mediante un atomizzatore in grado di generare, ad esempio a partire da paraffina, una concentrazione di particolato con proprietà note e controllabili ed entro dei limiti predefiniti. In altre parole, il particolato di riferimento ha caratteristiche predeterminate.
In una terza fase di calibrazione S3 è possibile impostare almeno uno tra il primo valore di accensione ISRC1 per la prima sorgente di impulsi luminosi LED1 e il secondo valore di accensione ISRC2 per la seconda sorgente di impulsi luminosi LED2 affinché il rapporto R tra il primo valore di rilevazione S1 ed il secondo valore di rilevazione S2 corrisponda al rapporto prestabilito Rs.
In generale il rapporto prestabilito Rs viene stabilito prima o durante la fase di calibrazione o fase di fabbricazione del rilevatore di particolato, ad esempio durante una fase S3. Va notato che la terza fase S3 viene descritta in FIG. 5 tra la seconda fase S2 e la quarta fase S4 unicamente per ragioni illustrative e la terza fase S3 può essere eseguita in qualsiasi istante precedente all'esecuzione della quarta fase S4.
Opzionalmente durante la quarta fase S4 è anche possibile impostare sia il primo valore di accensione ISRC1 per la prima sorgente di impulsi luminosi LED1 che il secondo valore di accensione ISRC2 per la seconda sorgente di impulsi luminosi LED2 affinché il rapporto R tra il primo valore di rilevazione S1 ed il secondo valore di rilevazione S2 corrisponda al rapporto prestabilito Rs.
Nel presente contesto il significato di impostare un valore, deve essere costruito come includente il caso in cui il dato valore viene impostato (oppure settato o fissato) e poi variato finché la condizione di corrispondenza ad un altro valore, ad esempio il valore di riferimento, non venga raggiunta, oppure impostare un valore sulla base di valori predefinitì e scegliere quello che si avvicina maggiormente alla condizione desiderata.
Inoltre è possibile, anche se non necessario, che all'interno del tunnel sia installato un rilevatore di riferimento il cui valore di calibrazione sia controllato periodicamente. In questo caso un sistema di calibrazione automatico gestente la calibrazione del rilevatore di particolato può essere in grado di comunicare sia con il rilevatore di particolato oggetto della calibrazione e collocato nel tunnel che con il rilevatore di riferimento.
Nel caso in cui sia presente il rilevatore di riferimento, uno tra il primo valore di accensione ISRC1 della prima sorgente di impulsi luminosi LEDI e il secondo valore di accensione ISRC2 della seconda sorgente di impulsi luminosi LED2 può essere impostato in modo che rispettivamente il primo valore di rilevazione S1 oppure il secondo valore di rilevazione S2 abbia uno stesso valore di quello indicato dal rilevatore di riferimento.
Alternativamente uno tra il primo valore di rilevazione S1 ed il secondo valore di rilevazione può corrispondere ad un multiplo oppure ad una frazione del valore indicato dal rilevatore di riferimento.
In questo caso il rapporto prestabilito Rs può essere un rapporto unitario, ovverosia il secondo valore di accensione ISRC2 della seconda sorgente di impulsi luminosi LED2 può essere regolato in modo da ottenere un secondo valore di rilevazione S2 uguale al primo valore di rilevazione S1.
In accordo con il metodo di cui sopra, il primo valore di accensione può essere impostato e poi memorizzato, inoltre il secondo valore di accensione può essere impostato e poi memorizzato. In alternativa il primo valore di accensione può essere impostato, il secondo valore di accensione può anche essere impostato e successivamente il primo valore può essere memorizzato ed anche il secondo valore di accensione può essere memorizzato.
L'unico vincolo del metodo sopra esposto è che il rispettivo valore venga prima impostato e poi memorizzato, non è rilevante ad esempio che il primo valore di accensione venga memorizzato prima del secondo valore di accensione.
I valori possono essere memorizzati in una fase di immagazzinamento (o memorizzazione) S6.
Calibrazione: Last Clean Air stage
In una quinta fase opzionale S5 il rilevatore di particolato può essere operato in presenza di aria pulita, ovverosia in assenza di particolato di riferimento e particolato di altro tipo, per verificare i valori di risposta in aria pulita dopo che i parametri di funzionamento siano stati calibrati ed impostati tramite la fase di smoke tunnel.
Con riferimento all'esempio particolare presentato in connessione con la fase S1, il valore X0 può venire nuovamente rilevato durante la fase opzionale S5. Tale valore X0, determinato dalla riflessione della camera ed indipendente dal particolato di riferimento, rappresenta l'offset da togliere alla lettura considerando il valore di accensione definitivo impostato. La fase S5 può essere pertanto particolarmente vantaggiosa nel caso in cui i valori di accensione vengano modificati all'interno della calibrazione nel tunnel.
Questa fase può essere svolta prima oppure dopo la fase S6.
Secondo un'altra forma di realizzazione viene inoltre fornito un rilevatore di particolato operabile sulla base di misure di diffusione della luce ed in grado di rilevare particolato sulla base del rapporto R tra il primo valore di rilevazione ed il secondo valore di rilevazione.
Tale rilevatore di particolato è descritto in connessione con la FIG . 6 e può comprendere una prima sorgente di radiazione luminosa LED1, indicata in figura dal riferimento 601, una seconda sorgente di radiazione luminosa LED2, indicata in figura dal riferimento 602, un dispositivo di controllo (microcontrollore) 603 un rilevatore di radiazione luminosa 604 ed un dispositivo di memorizzazione605.
La prima sorgente di radiazione luminosa 601 ed una seconda sorgente di radiazione luminosa 602 possono essere configurate rispettivamente per emettere, sulla base di rispettivi valori di accensione, radiazione luminosa di una prima lunghezza d'onda λ1 e di una seconda lunghezza d'onda λ2.
Il dispositivo di controllo può essere configurato per operare la prima sorgente di radiazione luminosa 601 e la seconda sorgente di radiazione luminosa 602 rispettivamente in accordo con il primo valore di accensione ISRC1 ed in accordo con il secondo valore di accensione ISRC2. Almeno un valore di accensione tra il primo valore di accensione ISRC1 ed il secondo valore di accensione ISRC2 può essere memorizzato nel dispositivo di memorizzazione 605 in una fase di calibrazione del rilevatore di particolato. Alternativamente, informazioni indicative di almeno uno tra primo valore di accensione ISRC1 ed il secondo valore di accensione ISRC2 possano essere memorizzate dispositivo di memorizzazione 605 al posto dei valori stessi.
Il rilevatore di radiazione luminosa 604 può essere configurato per rilevare il primo valore di rilevazione corrispondente alla radiazione emessa dalla prima sorgente di radiazione luminosa 601 ed un secondo valore di rilevazione corrispondente alla radiazione emessa dalla seconda sorgente di radiazione luminosa 602.
Inoltre, il primo valore di accensione ISRC1 ed il secondo valore di accensione ISRC2 sono tali da generare un rapporto prestabilito Rs tra il primo valore di rilevazione ed il secondo valore di rilevazione.
Infine, il rapporto prestabilito essente un valore stabilito antecedentemente alla memorizzazione del primo valore di accensione ISRC1 e del secondo valore di accensione
ISRC2·
In aggiunta, oppure alternativamente, secondo ancora una forma di realizzazione, il dispositivo di controllo può essere configurato per controllare la prima sorgente radiazione luminosa 601 e la seconda sorgente di radiazione luminosa 602 in accordo rispettivamente con il primo valore di accensione ISRC1 ed il secondo valore di accensione ISRC2, oppure in accordo rispettivamente con in accordo con il primo valore di accensione ridotto ISRC1LOW ed il secondo valore di accensione ridotto ISRC2LOW sulla base di un valore di soglia prestabilito, informazioni indicative del valore di soglia prestabilito memorizzate in una fase di calibrazione del rilevatore.
Un ulteriore forma di realizzazione, descritta in connessione con la Fig. 7, è rivolta ad un programma per elaboratore comprendente istruzioni che, quando eseguite, causano l'esecuzione su di un elaboratore o per mezzo del elaboratore di fasi di un metodo per la calibrazione di un rilevatore di particolato, in cui le fasi di tale metodo sono date da una qualsiasi combinazione delle fasi del metodo per la calibrazione di un rilevatore di particolato descritto nel presente testo.
Ancora un'ulteriore forma di realizzazione, descritta in connessione con la Fig. 7, è rivolta ad un programma per elaboratore comprendente istruzioni che, quando eseguite, causano l'esecuzione su di un elaboratore o per mezzo del elaboratore di fasi di un metodo per aumentare la dinamica di rilevazione di un rilevatore di particolato, in cui le fasi di tale metodo sono date da una qualsiasi combinazione delle fasi del metodo per aumentare la dinamica di rilevazione di un rilevatore di particolato descritto nel presente testo.
La figura 7 illustra un esempio di un elaboratore 700 adatto a eseguire le fasi del metodo di calibrazione sopra descritto. In aggiunta, oppure alternativamente l'elaboratore 700 è adatto a eseguire le fasi del metodo per aumentare la dinamica di rilevazione di un rilevatore di particolato sopra descritto. In particolare, l'elaboratore 700 comprende un processore 720, un'interfaccia IF 710, ed una memoria 730. Il processore 720 può essere di qualsiasi tipo adatto per eseguire istruzioni in un qualsiasi linguaggio, ed in particolare può anche essere rappresentato da una pluralità di processori tra di loro interconnessi. L'interfaccia IF è in grado di ricevere input e/ o fornire output in connessione ad esempio con valori indicativi del primo valore di accensione ISHCI, del secondo valore di accensione ISRC1, del primo valore di accensione ridotto ISRC1LOW e del secondo valore di accensione ridotto ISRC2LOW· In aggiunta l'interfaccia può ricevere e o trasmettere valori associati al valore di soglia e/o al valore di riferimento desirato Sref- La memoria 730 può essere di qualsiasi tipo volatile e/o non volatile fintanto che sia in grado di immagazzinare almeno temporaneamente uno o più dei valori menzionati.
Ulteriori forme di realizzazione
Secondo una forma di realizzazione particolare l'installatore potrà impostare in fase di installazione del rilevatore di particolato due parametri di funzionamento. Tali parametri di funzionamento potranno essere utilizzati dall'algoritmo contenuto nel microcontrollore interno nella valutazione dei segnali e nella conseguente generazione del segnale di allarme.
In particolare, potrà essere possibile impostare un coefficiente di sensibilità aumentata ed un coefficiente di reiezione ai falsi allarmi.
Il coefficiente di sensibilità aumentata, potrebbe essere indicativo di quanto il rilevatore debba essere più reattivo a quei segnali con rapporto BIR > 1 che indicano presenza di particelle di dimensioni minori per cui verosimilmente fumo da combustione.
Il coefficiente di reiezione ai falsi allarmi, potrebbe essere indicativo di quanto il rilevatore debba rallentare la risposta a quei segnali con rapporto BIR < 1 che indicano presenza dì particelle di dimensioni maggiori per cui verosimilmente fumo da combustione.
Regolando i due parametri sopra indicati sarà possibile adattare il funzionamento del rilevatore enfatizzando in maniera indipendente sia l'elevata sensibilità ai fumi da combustione rendendo il rilevatore in grado di intervenire in maniera tempestiva, che l'elevata immunità ai falsi allarmi rendendo il rilevatore immune agli agenti contaminanti (ad esempio vapore, nebbia, polvere).
Coefficiente di sensibilità aumentata e di reiezione ai falsi allarmi
Nel seguito, per facilità di spiegazione si assume che il rapporto prestabilito Rs corrisponda al rapporto unitario. Sarà tuttavia apparente alle persona esperta del settore che i concetti esposti di seguito non sono limitati dal valore numerico del rapporto prestabilito Rs.
II rapporto R tra le due misure (oppure BIR) fornisce un'indicazione circa le dimensioni del particolato. In maggior dettaglio, un rapporto R >1 è indicativo di un particolato avente diametro < di 0.2 micrometri (rappresentante verosimilmente fumo da combustione), mentre un rapporto R<1 è indicativo di un particolato avente diametro > di 0.2 micrometri (rappresentante verosimilmente particolato di natura non derivante da combustione, e dovuto ad agenti come vapore, polvere ecc.).
Il coefficiente di sensibilità aumentata può indicare all'algoritmo presente all'interno del rilevatore di quanto aumentare la lettura del rilevatore nel caso in cui il rapporto R sia maggiore di 1. Ad esempio,
se R > 1
Al contrario il coefficiente di reiezione ai falsi allarmi indica all'algoritmo presente all'interno del rilevatore di quanto diminuire la lettura nel caso in cui il rapporto R sia minore di 1. Ad esempio,
se R < 1
A scopo esemplificativo le formule sopra riportate fanno riferimento a delle correzioni di tipo lineare, tuttavia altre tipologie di correzione sono altresì possibili, ad esempio sono note correzioni di tipo esponenziale, logaritmiche, polinomiali etc.
Come sarà immediatamente apparente per la persona esperta del ramo, considerazioni analoghe valgono nel caso in cui il rilevatore di particolato non si configurato per rilevare fumo ma sia, ad esempio configurato per rilevare particelle di altro tipo.
Correzione in funzione della temperatura
Il rilevatore di particolato potrebbe inoltre essere dotato di un sensore di temperatura (non mostrato in figura) in grado di rilevare la temperatura nelle immediate vicinanze del rilevatore di particolato stesso.
Le operazioni di calibrazione potrebbero essere eseguite ad una temperatura di riferimento, in accordo con una realizzazione preferenziale tale temperature potrebbe essere intorno ai 25 °C.
Il rilevatore di particolato, ed in particolare il microcontrollore, potrebbe essere configurato per modificare i valori di accensione ISRC1, ISRC2 e/o i valori di accensione ridotti ISRC1LOW e ISRC2LOW delle due sorgenti luminose LED1 e LED2 in funzione della temperatura rilevata secondo una relazione funzionale predefinita contenuta nella memoria del microcontrollore .
Tale relazione funzionale predefinita potrebbe convenientemente essere una tabella predefinita memorizzata nella memoria del microcontrollore.
Tale relazione funzionale potrebbe inoltre essere ricavata in sede di sviluppo del rilevatore e potrebbe essere determinata sulla base delle variazioni delle caratteristiche dei componenti utilizzati dal rilevatore di particolato in funzione della temperatura a cui operano e sulla base della temperatura di riferimento a cui la calibrazione del rilevatore di particolato è stata effettuata.
In altre parole, tale tabella potrebbe contenere dei valori di temperatura e dei valori di aggiustamento dei valori di accensione ISRC1, ISRC2 e/o dei valori di accensione ridotti ISRC1LOW e ISRC2LOW. L'aggiustamento (oppure correzione) potrebbe essere un aggiustamento lineare, ad esempio il valore di aggiustamento viene semplicemente sottratto oppure addizionato al rispettivo valore di accensione di partenza oppure assumere forme più complesse, ad esempio correzione polinomiale, esponenziale, etc.
Infine, per una data temperatura la relazione funzionale, e pertanto i valori di aggiustamento, possono essere gli stessi sia per i valori di accensione ISRC1 e ISRC2 che per i valori di accensione ridotti ISRC1LOW e ISRC2LOW·
In alternativa e per tener conto delle peculiarità delle diverse sorgenti luminose e della particolarità dei valori di accensione ridotti, i valori di aggiustamento possono essere diversi per ciascuno dei valori di accensione ISRC1 e ISRC2 e dei valori di accensione ridotti ISRC1LOW e ISRC2LOW (ad esempio quattro valori di aggiustamento diversi per una data temperatura).
Ancora in alternativa è possibile utilizzare un determinato valore per il set dei valori di accensione ISRC1 e ISRC2 ed un altro valore per il set dei valori di accensione ridotti ISRC1LOW e ISRC2LOW; tali due valori essendo diversi tra di loro (in altre parole, due valori di aggiustamento diversi per una data temperatura).
L'adattamento dei valori di accensione offre il vantaggio tecnico di poter ottenere una risposta stabile all'interno di tutta l'escursione di temperatura all'interno della quale il funzionamento del rilevatore viene garantito. Secondo una forma di realizzazione, l'algoritmo per aumentare la dinamica di rilevazione può risiede nel microcontrollore (o microprocessore) contenuto nel rilevatore di particolato ed i suoi parametri possono essere calibrati da un software per PC durante la fase dì calibrazione (oppure durante una fase di taratura).
Come evidente da quanto su esposto, le forme di realizzazione e/o esempi relativi alla dinamica aumentata possono essere realizzati indipendentemente e disgiuntamente dalle forme di realizzazione e rispettivi esempi relativi alla calibrazione. Opzionalmente, tuttavia, tali forme di realizzazione e/o esempi possono essere combinati, ad esempio è possibile realizzare la dinamica aumentata e la calibrazione congiuntamente, nel qual caso si ottiene un'ulteriore accuratezza di rilevazione grazie alla combinazione dei due aspetti: infatti, utilizzando ad esempio la calibrazione migliorata su esposta, è possibile giungere ad una rilevazione più accurata, sicché è possibile anche rilevare con più accuratezza quando cambiare tra valori di accensione normali e ridotti.
La descrizione sopra fatta di una realizzazione applicante i principi innovativi dell'invenzione è riportata solo a titolo esemplificativo di tali principi e non deve perciò essere intesa come limitazione dell'ambito di privativa qui rivendicato.
Svariate modifiche delle realizzazioni sopra descritte sono possibili e saranno ben apparenti alla persona esperta del ramo.
Claims (10)
- RIVENDICAZIONI 1. Metodo per aumentare la dinamica di rilevazione di un rilevatore di particolato operabile sulla base di misure di diffusione della luce, il rilevatore di particolato comprendente: - una prima sorgente di radiazione luminosa (LED1) ed una seconda sorgente di radiazione luminosa (LED2) configurate rispettivamente per emettere radiazione luminosa di una prima lunghezza d'onda (λ1) e di una seconda lunghezza d'onda (λ2); ed un rilevatore di radiazione luminosa (11) configurato per rilevare valori di rilevazione corrispondenti alla radiazione emessa dalla prima sorgente di radiazione luminosa (LED1) e valori di rilevazione corrispondenti alla radiazione emessa dalla seconda sorgente radiazione luminosa (LED2); il metodo per aumentare la dinamica di rilevazione comprendente le fasi di: memorizzare (V1) informazioni indicative di un primo valore di accensione (ISRC1) relativo alla prima sorgente di radiazione luminosa (LED1), ed un secondo valore di accensione (ISRC2) relativo alla seconda sorgente di radiazione luminosa (LED2); memorizzare (V2) informazioni indicative di un primo valore di accensione ridotto (ISRC1LOW) relativo alla prima sorgente di radiazione luminosa (LED1) ed un secondo valore di accensione ridotto (ISRC2LOW) relativo alla seconda sorgente di radiazione luminosa (LED2); memorizzare (V3) informazioni indicative di un valore di soglia predeterminato indicante se operare il rilevatore di particolato sulla base di detti valori di accensione oppure se operare il rilevatore di particolato sulla base di detti valori di accensione ridotti.
- 2. Il metodo per aumentare la dinamica di rilevazione secondo la rivendicazione 1 in cui il rilevatore di particolato è un rilevatore di fumo ed i valori di accensione sono valori di corrente oppure valori di tensione, preferibilmente la prima lunghezza d'onda (λ1) e la seconda lunghezza d'onda (A2) sono comprese nella regione dello spettro elettromagnetico infrarosso oppure nella regione dello spettro elettromagnetico blu, e la prima lunghezza d'onda (λ1) è compresa in una regione dello spettro diversa dalla seconda lunghezza d'onda (λ2).
- Metodo secondo una delle rivendicazioni 1 o 2, ove: il primo valore di accensione (ISRC1) genera un primo valore di rilevazione (S1); il secondo valore di accensione (ISRC2) genera un secondo valore di rilevazione (S2); il primo valore di accensione ridotto (ISRC1LOW) genera un primo valore di rilevazione ridotto (S1LOW); il secondo valore di accensione ridotto (ISRC2LOW) genera un secondo valore di rilevazione ridotto (S2LOW); ove inoltre il primo valore di rilevazione ridotto (S1LOW) è una frazione del primo valore di rilevazione (S1) ed ove il secondo valore di rilevazione ridotto (S2LOW) è una frazione del secondo valore di rilevazione (S2).
- Il metodo per aumentare la dinamica di rilevazione secondo la rivendicazione 3, in cui il rapporto tra il primo valore di rilevazione (S1) ed il primo valore di rilevazione ridotto (S1LOW) è uguale al rapporto tra il secondo valore di rilevazione (S2) ed il secondo valore di rilevazione ridotto (S2LOW) , ove preferibilmente il rapporto è cinque.
- 5. Il metodo per aumentare la dinamica di rilevazione secondo una delle rivendicazioni precedenti, ove il primo valore di accensione (ISRC1) ed il secondo valore di accensione (ISRC2) sono tali per cui il secondo valore di rilevazione (S2) corrisponde ad un multiplo del primo valore di rilevazione (S1), ove il primo valore di accensione (ISRC1) ed il secondo valore di accensione (ISRC2) sono determinati in una fase di calibrazione del rilevatore di particolato, preferibilmente ove il primo valore di rilevazione (SI) è sostanzialmente uguale al secondo valore di rilevazione (S2).
- 6. Il metodo per aumentare la dinamica di rilevazione secondo la rivendicazione 5, in cui il primo valore di rilevazione (S1) corrisponde ad un valore di riferimento (Sref), ove preferibilmente il valore di riferimento (Sref) corrisponde al valore di lettura di un rilevatore di riferimento.
- 7. Rilevatore di particolato operabile sulla base di misure di diffusione della luce, comprendente: - una prima sorgente di radiazione luminosa (LED1) ed una seconda sorgente di radiazione luminosa (LED2) configurate rispettivamente per emettere radiazione luminosa di una prima lunghezza d'onda (λ1) e di una seconda lunghezza d'onda (λ2) quando operate sulla base di valori di accensione; - un dispositivo di controllo configurato per operare la prima sorgente di radiazione luminosa (LED1) in accordo con un primo valore di accensione (ISRC1) e con un primo valore di accensione ridotto (ISRC1LOW)/ e configurato per operare la seconda sorgente di radiazione luminosa (LED2) in accordo con un secondo valore di accensione (ISRC2) e con un secondo valore di accensione ridotto (ISRC2LOW), in cui informazioni indicative dei valori di accensione sono memorizzate in un dispositivo di memorizzazione; ed - un rilevatore di radiazione luminosa (11) configurato per rilevare un primo valore di rilevazione relazionato con la radiazione emessa dalla prima sorgente di radiazione luminosa (LED1) ed un secondo valore di rilevazione relazionato con la radiazione emessa dalla seconda sorgente di radiazione luminosa (LED2); caratterizzato dal fatto che: il dispositivo di controllo è configurato per controllare la prima sorgente di radiazione luminosa (LED1) e la seconda sorgente di radiazione luminosa (LED2) in accordo rispettivamente con il primo valore di accensione (ISRC1) ed il secondo valore di accensione (ISRC2)/ oppure in accordo rispettivamente con il primo valore di accensione ridotto (ISRC1LOW) ed il secondo valore di accensione ridotto (ISRC2LOW), sulla base di un valore di soglia prestabilito, in cui informazioni indicative del valore di soglia prestabilito sono memorizzate in una fase di calibrazione del rilevatore.
- 8. Rilevatore di particolato secondo la rivendicazione 7 ove, il dispositivo di controllo è configurato per controllare la prima sorgente di radiazione luminosa (LED1) e la seconda sorgente di radiazione luminosa (LED2) rispettivamente in accordo con il primo valore di accensione (ISRC1) ed il secondo valore di accensione (ISRC2) se sia un primo valore di rilevazione (S1) che un secondo valore di rilevazione (S2) sono minori del valore di soglia prestabilito, e il dispositivo di controllo è configurato per controllare la prima sorgente di radiazione luminosa (LED1) e la seconda sorgente di radiazione luminosa (LED2) rispettivamente in accordo con il primo valore di accensione ridotto (ISRC1LOW) ed il secondo valore di accensione ridotto (ISRC2LOW) se almeno uno tra il primo valore di rilevazione (S1) e il secondo valore di rilevazione (S2) è maggiore oppure uguale del valore di soglia prestabilito.
- 9. Programma per computer includente istruzioni che, quando eseguite da un computer, eseguono un metodo per aumentare la dinamica di rilevazione di un rilevatore di particolato secondo una delle rivendicazioni da 1 a 6.
- 10. Sistema per aumentare la dinamica di rilevazione di un rilevatore di particolato in grado di aumentare la dinamica di rilevazione di un rilevatore di particolato configurato per eseguire le fasi di una delle rivendicazioni da 1 a 6.
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| IT102018000007931A IT201800007931A1 (it) | 2018-08-07 | 2018-08-07 | Metodo e sistema per aumentare la dinamica di rilevazione di un rilevatore di particolato e rilevatore di particolato |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| IT (1) | IT201800007931A1 (it) |
Citations (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US4785283A (en) * | 1986-03-18 | 1988-11-15 | Hochiki Kabushiki Kaisha | Detecting system and detector |
| WO1997042488A1 (en) * | 1996-05-06 | 1997-11-13 | Vision Products Pty. Ltd. | A circuit for an optical scatter detector and method of controlling an optical scatter detector |
| WO2005043479A1 (en) * | 2003-10-23 | 2005-05-12 | Terence Cole Martin | Improvement(s) related to particle monitors and method(s) therefor |
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| WO2018005213A1 (en) * | 2016-06-28 | 2018-01-04 | Schlumberger Technology Corporation | Phase fraction measurement using continuously and adjusted light source |
-
2018
- 2018-08-07 IT IT102018000007931A patent/IT201800007931A1/it unknown
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