ITPD20000083A1 - FIRE DETECTOR STRUCTURE - Google Patents
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Abstract
Description
“STRUTTURA DI RILEVATORE DI INCENDIO” "FIRE DETECTOR STRUCTURE"
DESCRIZIONE DESCRIPTION
La presente invenzione ha per oggetto una struttura di rilevatore di incendio. The present invention relates to a fire detector structure.
I sistemi di sicurezza antincendio presenti sul mercato comprendono generalmente una centrale di controllo che gestisce delle periferiche, solitamente sensori/rivelatori, attraverso una linea bifilare o attraverso sistemi a radiofrequenza. The fire safety systems on the market generally include a control unit that manages peripherals, usually sensors / detectors, through a two-wire line or through radio frequency systems.
Esistono diverse tipologie di rilevatori di incendio che utilizzano mezzi ottici, termici, ottico-termici, ecc.. There are different types of fire detectors that use optical, thermal, optical-thermal, etc ..
In particolare i rilevatori ottico-termici garantiscono una migliore copertura verso un più ampio spettro di tipi di incendio. In particular, the optical-thermal detectors guarantee better coverage towards a wider spectrum of types of fire.
E’ noto infatti che gli incendi a rapido sviluppo, quali ad esempio quelli derivati da idrocarburi raffinati, producono solitamente un tipo di fumo scarsamente rilevabile da un sensore di tipo ottico, mentre generano una elevata quantità di calore. In fact, it is known that rapidly developing fires, such as those derived from refined hydrocarbons, usually produce a type of smoke that is poorly detectable by an optical sensor, while generating a high amount of heat.
Al contrario, un incendio che si sviluppa lentamente produce generalmente un fumo ben rilevabile da un sensore di tipo ottico. Conversely, a slowly developing fire generally produces smoke that is well detectable by an optical type sensor.
I sensori di tipo ottico, in particolare quelli di tipo fotoelettrico, sfruttano il principio secondo il quale una radiazione elettromagnetica incidente ad una particella sospesa in un fluido, viene in parte assorbita ed in parte diffusa dalla particella stessa. Optical sensors, in particular those of the photoelectric type, exploit the principle according to which an electromagnetic radiation incident on a particle suspended in a fluid is partly absorbed and partly diffused by the particle itself.
La struttura di questi rilevatori, comprende una camera ottica, di struttura scatolare, perimetralmente definita da condotte di accesso per il fluido, entro la quale vengono disposti un emettitore di luce, vantaggiosamente un led, ed un ricevitore di luce, vantaggiosamente un fotodiodo. The structure of these detectors comprises an optical chamber, with a box-like structure, perimeter defined by access ducts for the fluid, within which a light emitter, advantageously a LED, and a light receiver, advantageously a photodiode are arranged.
I condotti di accesso del fluido, sono realizzati in modo tale da ostruire il più possibile l’ingresso della luce ambiente al’interno della camera ottica, per non influenzare le rilevazioni del fotodiodo. The fluid access ducts are made in such a way as to obstruct the entry of ambient light into the optical chamber as much as possible, so as not to affect the photodiode readings.
Il trasmettitore è costituito da un led che emette un impulso di luce il cui rapporto tra larghezza e periodo è molto basso. The transmitter consists of a LED that emits a pulse of light whose ratio between width and period is very low.
Quando del filmo entra nella camera ottica, la luce emessa dal led viene parzialmente diffusa dalle particelle sospese nel fluido, rilevata dal fotodiodo, e convertita in un segnale elettrico che viene poi amplificato e trattato da un circuito elettronico. When some film enters the optical chamber, the light emitted by the LED is partially diffused by the particles suspended in the fluid, detected by the photodiode, and converted into an electrical signal which is then amplified and processed by an electronic circuit.
Il led e il fotodiodo non sono posti in vista diretta, ma in modo tale che i fasci, rispettivamente di emissione e di ricezione, si incrocino in un punto interno alla camera ottica. The LED and the photodiode are not placed in direct view, but in such a way that the beams, respectively of emission and reception, cross at a point inside the optical chamber.
Un problema che solitamente si riscontra con tali rilevatori, è l’elevata sensibilità del sistema ai disturbi a radiofrequenza. A problem that is usually encountered with such detectors is the high sensitivity of the system to radio frequency disturbances.
Ciò è solitamente imputabile a due fattori, gli elevati guadagni di transimpedenza richiesti ai circuiti di amplificazione, e l’effetto antenna dovuto ai pin e dalle piste di collegamento del dispositivo di ricezione, cioè del fotodiodo. This is usually attributable to two factors, the high transimpedance gains required by the amplification circuits, and the antenna effect due to the pins and connection tracks of the receiving device, that is, of the photodiode.
Inoltre, nella maggior parte dei rilevatori di fumo di tipo fotoelettrico, la coppia emettitore-ricevitore è posta sulla scheda a circuito stampato attraverso un montaggio del tipo a foro passante. Also, in most photoelectric type smoke detectors, the emitter-receiver pair is placed on the printed circuit board through a through-hole type mounting.
Tale soluzione comporta dei notevoli costi aggiuntivi, sia per la rilavorazione necessaria rispetto al flusso di produzione “a montaggio superficiale”, noto industrialmente con il nome SMD (Surface Mounted Device), adottato dalla maggior parte dei produttori attualmente presenti sul mercato, sia per l’inserzione manuale dei led e del fotodiodo nelle corrispondenti sedi. This solution involves considerable additional costs, both for the necessary reworking compared to the "surface mount" production flow, known industrially with the name SMD (Surface Mounted Device), adopted by most of the manufacturers currently on the market, and for the '' manual insertion of the LEDs and the photodiode in the corresponding seats.
Un altro inconveniente riscontrato nei rilevatori del tipo noto, è che il coperchio della camera ottica risulta troppo vicino al volume attivo della stessa, cioè la zona in cui i fasci di emissione e di ricezione rispettivamente di led e fotodiodo, si incrociano. Another drawback encountered in detectors of the known type is that the cover of the optical chamber is too close to the active volume of the same, that is, the area in which the LED and photodiode emission and reception beams, respectively, cross.
Questa caratteristica strutturale crea notevoli inconvenienti in quanto essendo i rilevatori solitamente posizionati sui soffitti delle stanze di cui si vuole monitorare la presenza di fumo, sul coperchio, internamente alla camera ottica, risulta maggiore la probabilità di sedimentazione di polvere. This structural feature creates considerable drawbacks since, since the detectors are usually positioned on the ceilings of the rooms whose presence of smoke is to be monitored, on the lid, inside the optical chamber, the probability of dust settling is greater.
Si è potuto osservare quindi un lento aumento del segnale di fondo del rilevatore in condizioni di aria pulita, che influisce sull’ efficienza della camera ottica e che può portare, in casi estremi a falsi allarmi. It was therefore possible to observe a slow increase in the background signal of the detector in clean air conditions, which affects the efficiency of the optical chamber and which can lead, in extreme cases, to false alarms.
Compito principale della presente invenzione, è quello di eliminare o sostanzialmente ridurre i problemi dei tipi noti di rilevatori di incendio. The main aim of the present invention is to eliminate or substantially reduce the problems of known types of fire detectors.
Nell’ambito del compito principale, un importante scopo dell’invenzione è quello di realizzare una struttura di rilevatore di incendio che garantisca una produzione ed un assemblaggio di elevata velocità e di basso costo. As part of the main task, an important purpose of the invention is to create a fire detector structure that guarantees high-speed and low-cost production and assembly.
Un altro scopo è quello di ottenere un rilevatore caratterizzato da una bassa sensibilità ai disturbi a radiofrequenza. Another object is to obtain a detector characterized by a low sensitivity to radiofrequency disturbances.
Un altro importante scopo è quello di realizzare un rilevatore di incendio di qualità globale almeno pari o superiore a quella dei rilevatori del tipo noto. Another important object is to provide a fire detector of overall quality at least equal to or higher than that of known type detectors.
Ancora uno scopo è quello di realizzare una struttura di rilevatore tale per cui la presenza di polvere all’interno della camera ottica, in particolare sedimentata sul coperchio, influisca marginalmente sull’ efficienza. Another object is to provide a detector structure such that the presence of dust inside the optical chamber, in particular sedimented on the lid, marginally affects the efficiency.
Non ultimo scopo è quello di realizzare un rilevatore di incendio la cui altezza totale sia contenuta e confrontabile con quella dei tipi noti. Not least object is to provide a fire detector whose total height is low and comparable with that of known types.
Il compito principale, gli scopi preposti ed altri scopi ancora, che più chiaramente appariranno in seguito, vengono raggiunti da una struttura di rilevatore di incendio caratterizzata dal fatto di comprendere una scheda a circuito stampato, su cui sono superficialmente assemblati, con tecnica commercialmente nota come SMD, almeno un trasmettitore ed almeno un ricevitore ottici non in vista diretta ed i cui fasci rispettivamente di emissione e di ricezione si intersecano, detta scheda essendo associata ad una camera ottica scatolare composta da una porzione di rilevazione del fluido e da una porzione di circolazione del fluido, detta porzione di rilevazione sviluppandosi attraverso un corrispondente foro passante praticato sulla scheda a circuito stampato ed essendo provvista di aperture, praticate sulla parete perimetrale, per i corrispondenti trasmettitori e ricevitori i cui fasci rispettivamente di emissione e di ricezione si intersecano al suo interno, detta porzione di circolazione sviluppandosi dalla parte opposta a quella di sviluppo della porzione di rilevazione ed essendo perimetralmente definita da una pluralità di setti definenti condotti di accesso per il fluido. The main aim, the intended aims and still other aims, which will appear more clearly in the following, are achieved by a fire detector structure characterized by the fact of comprising a printed circuit board, on which they are superficially assembled, with a technique commercially known as SMD, at least one optical transmitter and at least one optical receiver not in direct view and whose emission and reception beams intersect respectively, said board being associated with a box-like optical chamber composed of a fluid detection portion and a circulation portion of the fluid, said detection portion developing through a corresponding through hole made on the printed circuit board and being provided with openings, made on the perimeter wall, for the corresponding transmitters and receivers whose emission and reception beams intersect inside it, respectively , said portion of circulation and developing on the opposite side to that of development of the detection portion and being peripherally defined by a plurality of partitions defining access ducts for the fluid.
Ulteriori caratteristiche e vantaggi, risulteranno maggiormente dalla descrizione di una forma realizzativa preferita, e non esclusiva, dell’invenzione, illustrata a titolo indicativo, ma non per questo limitativo, nelle allegate tavole di figure e disegni, in cui: Further features and advantages will emerge more clearly from the description of a preferred, and not exclusive, embodiment of the invention, illustrated by way of example, but not limiting, in the attached tables of figures and drawings, in which:
- la fig. 1 illustra una struttura di rilevatore di incendio secondo il trovato; - la fig. 2 illustra la struttura di figura precedente sezionata; - fig. 1 shows a fire detector structure according to the invention; - fig. 2 shows the structure of the previous figure in section;
- la fig. 3 illustra, in vista prospettica, i componenti interni assemblati del rilevatore; - fig. 3 is a perspective view of the assembled internal components of the detector;
- la fig. 4 illustra un esploso dei componenti di figura precedente; - fig. 4 shows an exploded view of the components of the previous figure;
- la fig. 5 illustra uno dei componenti rappresentati nelle figure 3 e 4; - le figg. 6, 7 e 8 illustrano, in diverse viste, un altro dei componenti rappresentati nelle figure 3 e 4. - fig. 5 illustrates one of the components shown in Figures 3 and 4; - figs. 6, 7 and 8 show, in different views, another of the components shown in Figures 3 and 4.
Con particolare riferimento alle figure 1 e 2, una struttura di rilevatore di incendio, secondo Γ invenzione, viene complessivamente indicata con il numero 10 With particular reference to Figures 1 and 2, a fire detector structure, according to the invention, is generally indicated with the number 10
In questa forma realizzativa, la struttura 10 comprende un corpo scatolare 11, costituito da due componenti complementari 11a e 11b in accoppiamento a baionetta, di forma sostanzialmente cilindrica rastremata superiormente. In this embodiment, the structure 10 comprises a box-like body 11, consisting of two complementary components 11a and 11b in bayonet coupling, of a substantially cylindrical shape tapered at the top.
La porzione superiore rastremata 12 è provvista di aperture laterali 13. All'interno del corpo scatolare 11 è contenuto un assemblato complessivamente indicato con il numero 14. The upper tapered portion 12 is provided with lateral openings 13. Inside the box-like body 11 there is contained an assembly indicated as a whole with the number 14.
L'assemblato 14 comprende una scheda a circuito stampato 15 sulla quale sono superficialmente assemblati un trasmettitore 17, vantaggiosamente costituito da un led, ed un ricevitore 16, vantaggiosamente costituito da un fotodiodo, operanti nell’ infrarosso. The assembly 14 comprises a printed circuit board 15 on which a transmitter 17, advantageously constituted by a LED, and a receiver 16, advantageously constituted by a photodiode, operating in the infrared are assembled on the surface.
Il trasmettitore 17 ed il ricevitore 16 sono posti sulla scheda 15 non in vista diretta, ma in modo tale che i fasci rispettivamente di emissione e di ricezione si intersechino. The transmitter 17 and the receiver 16 are placed on the board 15 not in direct view, but in such a way that the emitting and receiving beams, respectively, intersect.
In questa forma realizzativa, i fasci di emissione e di ricezione sono posti a 45° rispetto alla posizione di vista diretta. In this embodiment, the emitting and receiving beams are placed at 45 ° with respect to the direct view position.
Sulla scheda a circuito stampato 15 sono poi posizionati un secondo led 18, visibile dall'esterno, ed un termistore 19. A second LED 18, visible from the outside, and a thermistor 19 are then positioned on the printed circuit board 15.
La scheda 15 è associata in incastro amovibile ad un primo coperchio 20 di protezione dei componenti elettronici sviluppantesi perimetralmente monolitico ad una camera ottica 21. The board 15 is associated in removable interlocking with a first cover 20 for the protection of the electronic components which develops perimetrically monolithic to an optical chamber 21.
La camera ottica 21 è costituita da una porzione inferiore 22 di rilevazione del fluido e da una porzione superiore 23 di circolazione del fluido. The optical chamber 21 consists of a lower portion 22 for detecting the fluid and an upper portion 23 for circulating the fluid.
La camera ottica 21 ha forma sostanzialmente cilindrica. The optical chamber 21 has a substantially cylindrical shape.
La porzione di rilevazione 22 si sviluppa inferiormente oltre l'ingombro del primo coperchio 20, attraverso un corrispondente foro passante 24 praticato sulla scheda a circuito stampato 15. The detection portion 22 extends below the overall dimensions of the first cover 20, through a corresponding through hole 24 made on the printed circuit board 15.
La porzione di rilevazione 22 è inoltre provvista di due aperture 25 praticate sulla parete perimetrale 26 per il led 17 ed il fotodiodo 16, i cui raggi rispettivamente di emissione e di ricezione, si intersecano quindi all'interno della porzione 22 stessa. The detection portion 22 is also provided with two openings 25 made on the perimeter wall 26 for the LED 17 and the photodiode 16, the emission and reception rays of which, respectively, intersect inside the portion 22 itself.
La parete perimetrale 26 interna della porzione inferiore 22 è dotata di dentellature 27 in maniera tale da ridurre al minimo il segnale derivante da riflessioni interne che vengono raccolte dal fotodiodo 16. The inner perimeter wall 26 of the lower portion 22 is provided with indentations 27 in such a way as to minimize the signal deriving from internal reflections which are collected by the photodiode 16.
Nonostante l'ingombro sostanzialmente cilindrico, la porzione inferiore 22 è sagomata con rientranze laterali 28 in corrispondenza delle aperture 25 per alloggiare vantaggiosamente il led 17 ed il fotodiodo 16. Despite the substantially cylindrical dimensions, the lower portion 22 is shaped with lateral recesses 28 in correspondence with the openings 25 to advantageously house the LED 17 and the photodiode 16.
La porzione superiore 23 di circolazione, si sviluppa dalla parte opposta a quella di sviluppo della porzione inferiore 22 rispetto al primo coperchio 20, a forma sostanzialmente cilindrica, ed è perimetralmente definita da una pluralità di condotti 29 di accesso per il fluido. The upper circulation portion 23 develops on the opposite side to that of development of the lower portion 22 with respect to the first lid 20, with a substantially cylindrical shape, and is peripherally defined by a plurality of access ducts 29 for the fluid.
I condotti 29 sono definiti da setti 30, in sezione sostanzialmente a “V” disposti con il vertice in successione lungo il perimetro circolare della camera ottica 21 e sviluppantesi in direzione sostanzialmente ortogonale al piano di giacitura del primo coperchio 20. The ducts 29 are defined by partitions 30, in substantially "V" section arranged with the vertex in succession along the circular perimeter of the optical chamber 21 and extending in a direction substantially orthogonal to the plane of the first cover 20.
Le estremità superiori 31 dei setti 30, trovano alloggio in corrispondenti sedi 32 ricavate sulla porzione interna piana di un secondo coperchio 33 per la porzione superiore 23. The upper ends 31 of the baffles 30 are housed in corresponding seats 32 obtained on the flat internal portion of a second cover 33 for the upper portion 23.
Il secondo coperchio 33 ha una porzione perimetrale 34 sviluppantesi ortogonalmente al proprio piano di giacitura costituita in retino, come da normative, atto a coprire la pluralità di condotti 29 per un accesso controllato di fluido all'interno della camera ottica 21. The second cover 33 has a perimeter portion 34 extending orthogonally to its own lying plane constituted in a mesh, as per regulations, suitable for covering the plurality of ducts 29 for controlled access of fluid inside the optical chamber 21.
La porzione interna piana del secondo coperchio 33 è anch'essa provvista di dentellatura 35. The flat internal portion of the second lid 33 is also provided with indentation 35.
Come detto precedentemente, la scheda a circuito stampato 15 è associata in incastro amovibile al primo coperchio 20; l'incastro amovibile è permesso grazie a dentini 36 elastici a flessione che si sviluppano monolitici al primo coperchio 20 e ortogonalmente al suo piano di giacitura. As previously mentioned, the printed circuit board 15 is associated in removable interlocking with the first cover 20; the removable joint is made possible thanks to elastic bending teeth 36 which develop monolithic at the first lid 20 and perpendicular to its lying plane.
Come detto, la scheda a circuito stampato 15 oltre al fotodiodo 16 ed al led 17 è provvista anche di un secondo led 18 e di un termistore 19. As mentioned, the printed circuit board 15 in addition to the photodiode 16 and the LED 17 is also provided with a second LED 18 and a thermistor 19.
Il secondo led 18 non è affacciato all'interno della camera ottica 21 bensì è visibile dall'esterno del rilevatore 10 perché disposto in corrispondenza di fori passanti 37 praticati sul primo coperchio 20 e sul corpo scatolare 11. The second LED 18 does not face the inside of the optical chamber 21 but is visible from the outside of the detector 10 because it is arranged in correspondence with through holes 37 made on the first cover 20 and on the box-like body 11.
Il termistore 19 è costituito da una porzione sensibile 38, in questa forma realizzativa costituita in materiale con coefficiente di temperatura negativo, associato ad un supporto 39 il quale si sviluppa ortogonalmente alla scheda a circuito stampato 15 passando attraverso la camera ottica 21 e infine attraverso un foro passante 40 del secondo coperchio 33. The thermistor 19 consists of a sensitive portion 38, in this embodiment made of material with a negative temperature coefficient, associated with a support 39 which extends orthogonally to the printed circuit board 15 passing through the optical chamber 21 and finally through a through hole 40 of the second cover 33.
In pratica, la porzione sensibile 38 è esterna alla camera ottica 21, ma contenuta entro il corpo scatolare 11 in corrispondenza della sua porzione superiore 12 provvista di aperture laterali 13. In practice, the sensitive portion 38 is external to the optical chamber 21, but contained within the box-like body 11 in correspondence with its upper portion 12 provided with side openings 13.
Per quanto riguarda il funzionamento, il rilevatore 10 precedentemente descritto è un rilevatore del tipo ottico-termico. As far as its operation is concerned, the detector 10 described above is a detector of the optical-thermal type.
Il sensore rileva la presenza del fumo grazie alla coppia emettitorericevitore operante nell'infrarosso. The sensor detects the presence of smoke thanks to the emitter-receiver pair operating in the infrared.
Il trasmettitore 17, led, ed il ricevitore 16, fotodiodo, sono posizionati nella camera ottica 21 in maniera da non essere in vista diretta: quando del fumo entra nel volume corrispondente all'intersezione del fascio emesso dal led 17 e della visuale del fotodiodo 16, diffonde parte della luce incidente, emessa dal trasmettitore 17, che viene rilevata e convertita in un segnale elettrico, corrente, da parte del fotodiodo 16. The transmitter 17, LED, and the receiver 16, photodiode, are positioned in the optical chamber 21 so as not to be in direct view: when smoke enters the volume corresponding to the intersection of the beam emitted by the LED 17 and the view of the photodiode 16 , diffuses part of the incident light, emitted by the transmitter 17, which is detected and converted into an electrical signal, current, by the photodiode 16.
Il termistore 19, sostenuto da un supporto 39, è posizionato al di fuori del profilo della camera ottica 21. The thermistor 19, supported by a support 39, is positioned outside the profile of the optical chamber 21.
In tale posizione, la parte sensibile 38 del termistore 19 è posto al flusso dell'aria, rendendo più efficiente il monitoraggio della temperatura ambiente da parte del rilevatore 10. In this position, the sensitive part 38 of the thermistor 19 is placed in the air flow, making the monitoring of the ambient temperature by the detector 10 more efficient.
Vantaggiosamente, led 17 e fotodiodo 16 possono essere sostituiti da un trasmettitore ed un ricevitore operanti nel visibile. Advantageously, LED 17 and photodiode 16 can be replaced by a transmitter and a receiver operating in the visible.
Si è in pratica constatato, come la presente invenzione, abbia conseguito il compito e gli scopi ad essa preposti. In practice it has been found that the present invention has achieved the intended aim and objects.
In particolare si vede come la configurazione meccanica garantisca una elevata velocità di produzione e d'assemblaggio ed una economicità di produzione utilizzando componenti elettronici standard. In particular, it can be seen how the mechanical configuration guarantees a high speed of production and assembly and an economy of production using standard electronic components.
Non solo, questa particolare realizzazione permette anche di ottenere un rilevatore la cui sensibilità ai disturbi a radiofrequenza è particolarmente bassa, in quanto la lunghezza dei collegamenti dei vari componenti elettronici è molto ridotta. Not only that, this particular embodiment also allows to obtain a detector whose sensitivity to radio frequency disturbances is particularly low, since the length of the connections of the various electronic components is very short.
Inoltre l'efficienza del processo produttivo e l'economicità della procedura di assemblaggio non influenzano la qualità globale del rilevatore. Furthermore, the efficiency of the production process and the cost-effectiveness of the assembly procedure do not affect the overall quality of the detector.
Infine, l'altezza totale della camera ottica è stata mantenuta la massima possibile, compatibilmente con i vincoli meccanici al contorno, in maniera da distanziare il volume attivo dal secondo coperchio della camera stessa. Finally, the total height of the optical chamber was kept as high as possible, compatibly with the mechanical constraints on the boundary, in order to distance the active volume from the second cover of the chamber itself.
Attraverso prove di funzionamento in ambienti molto polverosi, si è verificato che la presenza della polvere all'interno della camera passante, in particolare accumulata in corrispondenza del coperchio, influisce marginalmente sull' efficienza del rilevatore. Through functional tests in very dusty environments, it has been verified that the presence of dust inside the passing chamber, in particular accumulated in correspondence with the cover, marginally affects the efficiency of the detector.
La presente invenzione è soggetta a numerose modifiche e varianti tutte rientranti nell'ambito del concetto inventivo. The present invention is subject to numerous modifications and variations, all of which are within the scope of the inventive concept.
Tutti i dettagli sono sostituibili da altri elementi tecnicamente equivalenti. All the details can be replaced by other technically equivalent elements.
In pratica, i materiali impiegati, nonché le dimensioni, purché compatibili con l'utilizzo contingente, potranno essere qualsiasi a seconda delle esigenze. In practice, the materials employed, as well as the dimensions, so long as they are compatible with the contingent use, may be any according to requirements.
Claims (16)
Priority Applications (14)
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