PT1709428E

PT1709428E - Processo papa avaliar um sinal de luz difusa e detector de luz utilizado para conduzir o respectivo processo

Info

Publication number: PT1709428E
Application number: PT04804227T
Authority: PT
Inventors: Andreas Siemens
Original assignee: Wagner Alarm Sicherung
Priority date: 2004-01-27
Filing date: 2004-12-22
Publication date: 2007-10-15
Also published as: CA2550054A1; CA2550054C; WO2005071390A1; RU2006127166A; KR100955994B1; US20070139649A1; AU2004314376B2; ATE374363T1; KR20060127885A; DK1709428T3; CN1898551A; DE502004005099D1; US7440100B2; ES2291967T3; HK1094249A1; PL1709428T3; RU2351918C2; EP1709428B1; DE102004004098B3; AU2004314376A1

Description

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DESCRIÇÃO

PROCESSO PARA AVALIAR UM SINAL DE LUZ DIFUSA E DETECTOR DE LUZ UTILIZADO PARA CONDUZIR O RESPECTIVO PROCESSO

OBJECTO DA INVENÇÃO A presente invenção refere-se a um processo para avaliar um sinal de luz difusa que é produzido por um receptor de luz difusa na detecção de partículas, especialmente de partículas finas, num meio de suporte. A invenção refere-se também a um detector de luz difusa para a realização do processo acima mencionado, que consiste numa caixa com uma abertura de admissão e uma abertura de saida, por entre as quais existe um percurso pelo qual passa um fluxo do meio de suporte, com uma fonte de luz que dirige a luz para um centro de luz difusa que se encontra no percurso do fluxo, com um receptor de luz difusa para uma parte da luz que é dispersa por partículas existentes no centro de luz difusa, e com um amplificador do sinal de luz difusa para a amplificação do sinal de luz difusa, sendo o amplificador de luz difusa é utilizado como amplificador de integração.

ANTECEDENTES DA INVENÇÃO

Conhecem-se processos e dispositivos deste género para 1 4997 a avaliação de um sinal de luz difusa que são utilizados especialmente em detectores de luz difusa contidos em sistemas de detecção de incêndio por aspiração. Estes servem para a detecção de partículas sólidas ou líquidas, consistindo o meio de suporte numa quantidade parcial representativa do ar ambiente de um espaço a vigiar ou do ar refrigerador de um aparelho a vigiar. Num sistema de detecção de incêndio por aspiração, esta quantidade de ar representativa é aspirada activamente por meio de um ventilador e entra na abertura de admissão do detector de luz difusa. Em aparelhos a vigiar, como por exemplo equipamentos electrónicos de processamento de dados ou sistemas electrónicos semelhantes, como por exemplo sistemas de medição, de controlo e de regulação, é em princípio também possível utilizar o próprio fluxo do ar refrigerador dos aparelhos, para introduzir uma quantidade parcial representativa do ar refrigerador dos aparelhos como meio de suporte, na abertura de admissão do detector de luz difusa. Neste caso não se necessita de um ventilador que o aspire activamente.

Um detector de luz difusa do género inicialmente mencionado, funciona usualmente do seguinte modo:

Enquanto o fluxo do meio de suporte passa pelo centro de luz difusa do detector de luz difusa durante o seu percurso pela caixa, a luz da fonte de luz atravessa o centro de luz difusa e, por conseguinte, o meio de suporte 2 4997 que passa pelo mesmo e, se não for dispersa por partículas existentes no meio de suporte, é absorvida por uma armadilha de luz que se encontra do lado oposto. Esta é a forma de funcionamento normal e predominante.

No caso de um raio de luz vindo da fonte de luz encontrar uma partícula, por exemplo uma partícula de fumo ou um aerossol de fumo, que fornece um primeiro indício para a existência de um fogo incipiente, esta partícula desvia uma fracção da luz, como luz difusa, da sua direcção original. A seguir, esta luz difusa é captada por um receptor de elevadíssima sensibilidade à luz, o chamado receptor de luz difusa e a sua intensidade é medida por meio de um circuito de avaliação que se segue. Se um determinado valor limiar da intensidade luminosa for ultrapassado, é emitido um alerta.

Para que um sistema óptico deste género funcione sem falhas e com elevada sensibilidade, são necessárias não apenas uma adaptação precisa às variáveis do ambiente e particularidades construtivas, como também uma avaliação adequada do sinal. Assim, por exemplo, conforme o local onde o receptor de luz difusa é colocado, a sensibilidade do detector tem de ser alterada. Desta maneira, em espaços de elevada limpeza, como os que encontramos por exemplo na fabricação de chips, a sensibilidade do detector tem de ser ajustada para ser muito mais elevada que em salas de escritório, uma vez que nestas é necessário que a 3 4997 existência de quantidades mínimas de partículas de pó e partículas em suspensão existentes no ar provoque um alerta.

Uma vez que a intensidade luminosa emitida pela fonte de luz do detector está directamente relacionada com a temperatura, é também necessário equipar o detector com um dispositivo de controlo da temperatura. Em caso de uma subida da temperatura, é teoricamente necessário aumentar a potência luminosa da fonte de luz, por exemplo através de um aumento da corrente de alimentação. No entanto isto provoca, além dos elevados custos enerqéticos, uma diminuição inversamente proporcional da sua vida útil, principalmente em díodos laser. Mesmo no caso de não se atingir a corrente de alimentação máxima do LED, o seu funcionamento na proximidade do limite superior máximo de corrente reduz imenso a sua duração de vida.

De um modo geral, a configuração de detectores de luz difusa ópticos de elevada sensibilidade torna necessária uma avaliação precisa e adaptada do sinal.

Do estado da técnica conhece-se, em relação a este assunto, a publicação EP 0 733 894 Bl, que trata da adaptação à temperatura de um sensor fotoeléctrico para a detecção de partículas finíssimas como, por exemplo, fumo ou poeira no ar. Este detector apresenta uma fonte de luz e um dispositivo de recepção da luz que produz um sinal de 4 4997 saída do sensor em consequência da detecção de uma dispersão de luz. Esta dispersão é provocada pela presença de partículas finíssimas na luz emitida pela fonte de luz. 0 detector apresenta um dispositivo de controlo que regula a quantidade de luz emitida pela fonte de luz, com base num valor de temperatura medido, sendo a emissão da fonte de luz efectuada em impulsos. No caso da sua temperatura ultrapassar um determinado valor limiar, o dispositivo de controlo altera o espaço de tempo entre os impulsos de luz individuais. Desta forma o arrefecimento da fonte de luz é facilitado. Este ciclo de regulação é efectuado até se ultrapassar um valor limiar superior, sendo então accionado um sinal de alerta, uma vez que um funcionamento incorrecto do detector ou a subida da temperatura se deve à subida da temperatura ambiente em consequência de um incêndio.

No entanto, o inconveniente deste dispositivo consiste em que ao aumentar o intervalo entre os respectivos impulsos de luz é aumentado o "intervalo morto" do detector. Isto prejudica a precisão. É certo que este dispositivo resolve no essencial o problema da interdependência entre a temperatura e a potência luminosa da fonte de luz, mas não apresenta nenhuma possibilidade de compensar a alteração da sensibilidade do detector, de calibrar o detector ou de avaliar o sinal de luz difusa, obtido de acordo com as definições determinadas previamente. 5 4997 A calibração de um detector de luz difusa de tipo comercial é realizada usualmente por meio de um sinal de referência. Para projectar e verificar, assim como demonstrar sistemas de detecção de incêndio, sabe-se como realizar ensaios de fumo com um processo para criação de aerossóis de fumo, em que a amostra a ensaiar é pirolisada através de aquecimento. Estes ensaios servem, entre outras coisas, para verificar onde os detectores devem ser colocados num sistema electrónico ou numa sala. Para facilitar, neste caso, uma verificação tão realista quanto possível, utilizam-se processos para criação de aerossóis de fumo por meio dos quais pode ser criado um valor de referência para uma formação de fumo, por meio do qual os detectores de fumo são verificados ou calibrados. 0 documento US 6,184,537 BI revela um detector de luz difusa que compreende uma caixa com um percurso que é atravessado por um fluxo do meio de suporte. No interior da caixa existem um emissor e um detector, dirigidos a um centro de luz difusa e separados um do outro através de áreas de blindagem adequadas. Assim que o meio de suporte atravessa o centro de luz difusa, o raio de luz emitido pelo emissor é reflectido pelas partículas finíssimas possivelmente existentes no meio de suporte e registado pelo detector.

No documento US 2003/0001746 AI é também descrito um detector de luz difusa que apresenta uma caixa com várias 6 4997 aberturas, de forma a que um meio de suporte possa penetrar na caixa através destas aberturas. No interior da caixa existem também um emissor, por exemplo um LED, e um detector, dirigidos a um centro de luz difusa. Tal como na patente US 6,184,537 BI já descrita anteriormente, um meio de suporte atravessa este centro de luz difusa, sendo que partículas finíssimas existentes no meio de suporte reflectem o raio de luz do emissor e a luz reflectida é registada pelo detector. Para a calibração e o ajuste da sensibilidade deste detector de luz difusa está previsto um amplificador de integração para a amplificação do sinal detectado, no qual a calibração pode ser efectuada através de uma alteração do tempo de integração. A publicação de patente alemã DE 4 329 847 Cl descreve um processo para a criação de aerossóis de fumo para projectar verificar e demonstrar a eficácia de sistemas de detecção de incêndio, assim como um aparelho de pirólise para a realização deste processo. Neste processo, uma peça a testar, por exemplo um cabo eléctrico ou algo semelhante, é mantida durante um intervalo de tempo definido a uma temperatura constante ou quase constante. 0 dispositivo e o processo com ele relacionado trabalham na assim chamada "fase de pirólise", na qual são libertados aerossóis de fumo pobres em energia e invisíveis. 0 intervalo de detecção de sistemas modernos de detecção precoce de incêndio está posicionado nesta primeira fase de um incêndio incipiente. Conforme as exigências referentes à 7 precisão de detecção, deve então ser possível, entre outras coisas, proceder a uma adaptação do detector de luz difusa em relação a este sinal de referência.

DESCRIÇÃO DA INVENÇÃO

Com base nos pontos acima mencionados, o presente invento propõe-se a aperfeiçoar um processo para a avaliação de um sinal de luz difusa, de forma que seja mais eficaz, mais universal e mais preciso. Além disso, o invento propõe-se a resolver o problema de disponibilizar um detector de luz difusa para a realização do processo acima mencionado, cujo funcionamento seja mais preciso, mais universal, menos propício a falhas e mais barato em comparação com os detectores de luz difusa que se conhecem do estado da técnica.

Este problema é resolvido através de um processo de acordo com a reivindicação 1 e, respectivamente, através de um dispositivo de acordo com a reivindicação 12. Este problema é portanto resolvido em especial através de um processo para a avaliação de um sinal de luz difusa que é produzido por um receptor de luz difusa quando este detecta especialmente partículas finas num meio de suporte, sendo que o sinal de luz difusa passa por um estágio de algoritmo de filtração para a avaliação do sinal de luz difusa em função de determinados algoritmos de filtração, e o sinal de luz difusa é filtrado de forma diferente em função do 4997 seu declive, no estágio de algoritmo de filtração, antes de ser comparado com valores limiares previamente definidos.

Este problema é resolvido também através de um detector de luz difusa que apresenta uma caixa com uma abertura de admissão e uma abertura de saída, entre as quais um fluxo do meio de suporte atravessa a caixa, com uma fonte de luz que dirige luz para um centro de luz difusa que se encontra no percurso do fluxo, com um receptor de luz difusa para uma parte da luz que é dispersa por partículas existentes no centro de luz difusa, e com um amplificador do sinal de luz difusa para a amplificação do sinal de luz difusa, sendo que o amplificador de luz difusa está configurado como um amplificador de integração e que o detector de luz difusa apresenta além disso um estágio de algoritmo de filtração para a filtração do sinal de luz difusa, em função do seu declive.

Um ponto essencial do invento é o de que a passagem pelos diferentes estágios de calibração e compensação torna possível uma adaptação exacta do sinal de luz difusa. Conforme as necessidades da detecção do sinal de luz difusa, a precisão e as variáveis ambientais existentes, é então possível adaptar o detector de luz difusa de maneira a ser possível uma detecção exacta e sem falhas de luz difusa.

Em cada passo acima mencionado são realizadas as 9 4997 seguintes adaptações:

No estágio de calibração, o detector de luz difusa é calibrado por meio de um sinal de referência. Através desta adaptação são tomadas em consideração, entre outras coisas, as respectivas condições ambientais, uma vez que, conforme o local onde o detector se encontra, o meio de suporte pode apresentar um "grau de poluição básico" diferente do apresentado em condições de funcionamento normais.

No estágio de compensação da deriva, a calibração acima mencionada estende-se ao longo de um período maior, isto é, na maioria dos casos 2 a 3 dias. Assim, a determinação da média do valor de câmara, pela qual se obtém um valor de referência de câmara, sendo o valor de câmara o sinal de luz difusa que o detector de luz difusa recebe quando não existe fumo ou um aerossol de fumo no centro de luz difusa, melhora a precisão do detector de luz difusa, uma vez que o ajuste da sua sensibilidade pode ser efectuado tendo em conta esta média. 0 estágio de compensação térmica serve para a adaptação do detector de luz difusa à relação de dependência que existe entre a temperatura e a potência luminosa emitida. Aí é tido em conta o facto de que, com um aumento da temperatura, a potência luminosa emitida de facto por uma fonte de luz, diminui e também vice-versa. 10 4997 0 estágio de ajuste da sensibilidade torna possível a adaptação do detector de luz difusa aos níveis de sensibilidade exigidos, segundo as necessidades da área de aplicação do detector.

Finalmente, o estágio do algoritmo de filtração torna possível a análise de um sinal de luz difusa em função de determinados algoritmos de filtração, para garantir uma emissão segura e sem falhas das alertas.

Uma combinação destes diferentes estágios de adaptação e calibração conduz a um processo de detecção que trabalha com extrema precisão, tem múltiplas aplicações e, além disso, poucas falhas. Evidentemente e para poupar custos é possível suprimir um ou outro dos estágios de adaptação, se estes não forem absolutamente necessários.

Um processo para a avaliação de um sinal de luz difusa no qual o detector de luz difusa apresenta um amplificador de integração como amplificador do sinal de luz difusa e onde o tempo de integração do amplificador de integração no estágio de calibração é ajustado de forma a que o sinal de luz difusa corresponda ao sinal de referência de um detector de referência, é um aperfeiçoamento conveniente do processo mencionado inicialmente. Através de uma alteração do tempo de integração é possível uma adaptação muito pouco dispendiosa e automatizável do detector de luz difusa a um sinal de referência. Entre outras coisas é também possível 11 4997 realizar esta adaptação ao adaptar a corrente de alimentação da fonte de luz - de forma a alterar a energia luminosa emitida - o que no entanto prejudica a duração de vida da fonte de luz e provoca um aumento da necessidade de energia. Neste processo, de acordo com o invento, a corrente de alimentação da fonte de luz fica constante. A sensibilidade de um detector de luz difusa pode ser alterada, de acordo com o invento, utilizando diferentes processos. Um desses processos é pela alteração da largura de impulso da corrente de alimentação da fonte de luz. Por "largura de impulso" entende-se neste caso a duração de um impulso de luz. Através de uma diminuição da largura de impulso é reduzida a sensibilidade do detector de luz difusa, através de um aumento da largura de impulso a sensibilidade é aumentada. Outra possibilidade é a alteração do tempo de integração de um amplificador de integração eventualmente existente, que funciona como amplificador do sinal de luz difusa. Também neste processo o aumento do tempo de integração do amplificador de integração conduz a um aumento da sensibilidade, ao passo que a diminuição do tempo de integração conduz a um detector de luz difusa com um comportamento de resposta menos sensível. Ambos os processos para a alteração da sensibilidade de um detector de luz difusa são muito pouco dispendiosos, poupam o material e permitem, por exemplo, de uma forma muito simples, uma adaptação do detector de luz difusa a condições alteradas. Evidentemente é possível que 12 4997 não apenas a alteração do tempo de integração como também a alteração da largura de impulso sejam realizadas gradual ou continuamente. Neste contexto, "gradualmente" significa por exemplo uma graduação definida da sensibilidade em passos percentuais, de forma a que o detector de luz difusa trabalhe a 25, 50, 75 e 100 % de sensibilidade. O ajuste destes graus de sensibilidade é realizado de forma conveniente por meio de elementos de comutação, por exemplo um comutador DIL. Evidentemente é também possível a adaptação da sensibilidade através de um interface de comunicação, por exemplo através de um PC ou uma rede. Desta maneira é possível uma adaptação de detectores de luz difusa ou uma adaptação de sistemas de detecção de incêndio completos, através de uma central de comando. A questão de se o sistema permite uma adaptação gradual ou contínua do tempo de integração ou da largura de impulso, depende dos condicionalismos do sistema de vigilância. Para se garantir uma vigilância eficaz e sensível, como é necessário, por exemplo , em espaços de elevada limpeza, os detectores de luz difusa já devem fornecer um sinal de detecção em caso de presença de quantidades mínimas de partículas no ar, o que por conseguinte torna necessária uma adaptação finíssima da sensibilidade. É evidente que a adaptação da sensibilidade pode ser realizada não apenas por comutadores convencionais ou por meio de interfaces de comunicação para PC ou redes, como também através de comunicação sem fios. 13 4997 A relação que existe entre a temperatura e a emissão de luz da fonte de luz já foi descrita mais detalhadamente no inicio. No estágio de compensação térmica utiliza-se, por isso, um sensor de temperatura colocado no percurso do fluxo do meio de suporte, para a compensação térmica do sinal de luz difusa. Isto significa que a temperatura do meio de suporte ou do ambiente é verificada continuamente ou em impulsos, para que seja realizada uma adaptação da fonte de luz que emite a luz no detector de luz difusa. Portanto, sendo detectada uma subida da temperatura do meio de suporte no percurso do fluxo, pode ser realizada uma adaptação directa da fonte de luz para garantir uma emissão constante de luz. É conveniente que esta compensação térmica seja efectuada através da alteração da largura de impulso da corrente de alimentação da fonte de luz agregada ao receptor de luz difusa. Isto significa que em caso de uma subida da temperatura do meio de suporte detectada pelo sensor de temperatura, a largura de impulso da corrente de alimentação da fonte de luz é diminuída. A consequência disso é uma redução do aquecimento da fonte de luz e, por conseguinte, também do meio de suporte. Caso se detecte em vez disso uma descida da temperatura, a largura de impulso da corrente de alimentação da fonte de luz pode ser aumentada, o que provoca um aumento da temperatura. No entanto, em todos os casos a corrente de alimentação da fonte de luz fica constante. 14 4997 É vantajoso que o sinal de luz difusa, antes de ser comparado a valores limiares previamente definidos, em especial valores limiares de alerta, seja filtrado de forma diferente em função do seu declive. Desta forma podem ser detectadas e eliminadas grandezas enganadoras e ser evitado um alerta errado, uma vez que apenas grandezas de alerta efectivamente existentes, ou seja, grandezas superiores a um determinado valor limiar, provocam um sinal de saída de alerta. Neste âmbito é por exemplo tido em conta o espaço de tempo durante o qual o sinal de luz difusa ultrapassa um valor limiar, especialmente um valor limiar de alerta. Só após um espaço de tempo definido, ocorre a emissão de um sinal de alerta. A sujeição do sinal de entrada a um filtro passa-baixo logo que o seu declive ultrapasse um valor limiar previamente definido resulta num dispositivo detector de luz difusa com uma óptima razão sinal/ruído uma vez que desvios curtos e repentinos do sinal de entrada, que são frequentemente provocados por impurezas do ar, isto é, pequenas quantidades de partículas de pó na corrente de ar a vigiar, não são reconhecidos como valores de alerta.

Uma outra possibilidade de obter um melhor algoritmo de detecção e menos alertas errados num detector de luz difusa, é a criação de um valor de referência da câmara. Este valor de referência da câmara é determinado como média do valor de câmara do detector de luz difusa durante um espaço de tempo prolongado. Isto ocorre no estágio de compensação da deriva. 0 valor de câmara é o sinal de luz 15 4997 difusa que resulta quando não existe fumo no centro de luz difusa do detector de luz difusa. Este sinal de luz difusa forma-se de preferência não apenas em superfícies de reflexão próprias do detector, como também devido a impurezas existentes no ar. A determinação da média deste valor de câmara no estáqio de compensação da deriva ao longo de vários dias, isto é, de preferência 2 a 3 dias, conduz portanto a uma calibração muito precisa do aparelho. Sob as condições de serviço, esta média do valor referência da câmara pode então ser subtraído ao sinal de luz difusa. Desta forma é obtido um sinal de luz difusa isento de erros resultantes de impurezas existentes no ar, de condições ambientais ou de valores de reflexão próprias do detector etc.

Para a realização das etapas processuais acima mencionadas, é apresentado um detector de luz difusa, que compreende uma caixa, com uma abertura de admissão e uma abertura de saída na caixa, por entre as quais existe um percurso pelo qual passa um fluxo do meio de suporte, com uma fonte de luz que dirige luz para um centro de luz difusa que se encontra no percurso do fluxo, com um receptor de luz difusa para uma parte da luz que é dispersa por partículas existentes no centro de luz difusa, e com um amplificador do sinal de luz difusa para a amplificação do sinal de luz difusa, sendo que o amplificador do sinal de luz difusa é utilizado como amplificador de integração. A amplificação do sinal de luz difusa tem, evidentemente, a 16 4997 vantagem de pequenas alterações do sinal de luz difusa conseguirem ser detectadas, sendo que a utilização do amplificador do sinal de luz difusa sob a forma de amplificador de integração torna possível a adaptação da detecção de luz difusa sem utilização de componentes construtivos adicionais. No que diz respeito à compensação térmica, o amplificador de integração torna possível através do prolongamento dos períodos de observação isto é, do tempo de integração, compensar a descida da potência luminosa da fonte de luz que ocorre em caso de uma subida da temperatura no detector de luz difusa. Por um lado, esta possibilidade é pouco dispendiosa e, por outro lado, prolonga a duração de vida da fonte de luz, uma vez que a sua potência de luz emitida não necessita de ser obtida por um aumento da corrente de alimentação. Por conseguinte, a utilização do amplificador de integração como amplificador da luz difusa num detector de luz difusa, conduz a um dispositivo que trabalha energeticamente de forma muito eficiente.

Para efectuar um ajuste da sensibilidade no receptor de luz difusa, estão previstos meios de comutação, de preferência no detector de luz difusa. Para possibilitar uma comutação tão fácil quanto possível no aparelho, estes meios de comutação podem, por exemplo, ser comutadores DIL.

No entanto, é também possível que estes meios de comutação sejam realizados sob a forma de ligações "jumper" 17 4997 de forma a que não sejam dispendiosos. Para aumentar a manuseabilidade pelo utilizador e as possibilidades de vigilância, é razoável conceber um interface de comunicação, especialmente com um PC ou uma rede. Isto permite a vigilância centralizada de vários detectores de luz difusa ou o diagnóstico das suas falhas. Neste âmbito, as vias de comunicação podem ser disponibilizadas não apenas sob a forma de ligação sem fios como também com fios. Por esta razão é também razoável prever uma entrada de comutação, para comutar a sensibilidade do receptor de luz difusa. A colocação de um sensor de temperatura no percurso do fluxo do meio de suporte permite a compensação térmica, inicialmente mencionada. A colocação de um medidor de caudal no percurso do fluxo do meio de suporte, possibilita além disso a vigilância do detector de fluxo. Desta forma torna-se possível emitir um sinal ao serem detectadas fortes variações de fluxo, uma vez que estas fazem supor um funcionamento errado do detector ou do dispositivo de aspiração. Neste âmbito, a realização do sensor de fluxo de ar e/ou do sensor de temperatura com componentes termoeléctricos, representa uma possibilidade pouco dispendiosa e optimizada em relação às grandezas, para equipar o detector de luz difusa com sensores de funcionamento altamente precisos.

Outras formas de realização do invento constam das 18 4997 reivindicações.

DESCRIÇÃO DAS FIGURAS

De seguida, o invento é descrito por meio de exemplos de realização, os quais são melhor descritos através das figuras. Mostram:

Fig. 1 Um corte de vista lateral de um detector de luz difusa numa primeira forma de realização;

Fig. 2 Uma vista de cima num corte ao longo da linha A-A do detector de luz difusa na forma de realização da fig. 1;

Fig. 3 Uma vista de cima no corte de um detector de luz difusa numa segunda forma de realização;

Fig. 4 Uma vista de cima no corte de um detector de luz difusa numa terceira forma de realização;

Fig. 5 Um diagrama de sinal de entrada/saida de um detector de luz difusa;

Fig. 6 Um diagrama que representa a alteração da largura de impulso da corrente de alimentação de uma fonte de luz, em função da temperatura. 19 4997

Na descrição que se segue utilizam-se as mesmas referências numéricas para peças iguais ou equivalentes.

Descrição detalhada das figuras

Os três exemplos de realização de um detector de luz difusa 1, descritos a seguir, foram concebidos para servir como parte de um sistema de detecção de incêndio por aspiração. Por conseguinte, o meio de suporte descrito nas reivindicações é o ar. Este ar é aspirado por meio de um ventilador, como é habitual num sistema de detecção de incêndio por aspiração. Neste caso o ventilador é colocado directamente junto à caixa 10 do detector de luz difusa 1 ou dentro de um sistema de conduta de ar, afastado do detector de luz difusa 1. Os procedimentos e dispositivos formulados nas reivindicações são implementados ou utilizados nas três formas de realização que se seguem. A fig. 1 mostra um corte de vista lateral de um detector de luz difusa. Este compreende uma caixa 10 e uma placa 40 ligada à mesma. A caixa 10 tem uma abertura de admissão 3 e uma abertura de saída 5. Junto à abertura de admissão 3 há uma caixa de ventilador 6 que contém um ventilador (não representado) que cria uma corrente de ar 8 que atravessa o detector 1 ao longo de um percurso de fluxo 7. No presente caso é criada uma corrente de ar 8 que atravessa o detector de luz difusa 1 desde a abertura de admissão 3 até à abertura de saída 5. Evidentemente é 20 4997 também possível o ventilador previsto na caixa de ventilador 6, aspirar o ar, sendo assim criada uma corrente de ar 8' que atravessa o detector de luz difusa 1 em sentido contrário. Para impedir a entrada de luz estranha desde o exterior, o detector de luz difusa 1 apresenta armadilhas de luz 30, 32 dos dois lados. Além disso, o detector de luz difusa 1 está equipado com uma fonte de luz 9 que dirige um feixe de luz 20 para um centro de luz difusa 11 que se encontra no percurso de fluxo 7. Além disso, o detector 1 compreende um receptor 13 sob a forma de um fotodíodo. Além disso prevê-se um anteparo 26 entre o díodo fotoemissor 9 e o receptor de luz difusa 13, o qual impede que a luz emitida pela fonte de luz 9 incida directamente no receptor de luz difusa 13.

Na fig. 2 é representada uma vista superior do exemplo de realização da fig. 1, num corte. O corte corresponde à linha de corte A-A representada na fig. 1. O ar que atravessa o detector de luz difusa 1 desde a abertura de admissão 3 até à abertura de saída 5, passa pelo centro de luz difusa 11. Partículas finíssimas eventualmente existentes na corrente de ar 8 reflectem neste caso a luz emitida pela fonte de luz 9, neste caso um LED, para o receptor de luz difusa 13, o que a seguir provoca um sinal de detecção caso os valores limiares previamente definidos sejam ultrapassados. No percurso de fluxo 7 do detector de luz difusa 1 está disposto além disso um sensor de fluxo de ar 25 e um sensor de temperatura 23. O sensor de fluxo de 21 4997 ar 25 serve para verificar se uma corrente de ar 8, continua ou especificada de outra maneira, atravessa o detector de luz difusa 1. Em caso de haver variações do fluxo de ar é, por exemplo, possível emitir um respectivo sinal de alerta. 0 sensor de temperatura 23 controla a temperatura existente na corrente de ar 8 que atravessa o detector de luz difusa 1 ao longo do percurso de fluxo 7, por exemplo para tornar possível uma compensação térmica. A compensação térmica será melhor explicada na fig. 6. AS figuras 3 e 4 mostram um corte cada, num outro detector de luz difusa, numa vista de cima. Estas duas formas de realizaçao sao designadas por formas de realização dois e três. 0 detector de luz difusa cujo corte está aqui representado, apresenta mais uma vez a fonte de luz 9 e o receptor 13, sendo que o feixe de luz 20 da fonte de luz 9 e o feixe de recepção 22 do receptor de luz difusa 13 se cruzam (como no primeiro exemplo de realização), coincidindo numa determinada secção com a linha central 58 do percurso de fluxo 7. O canal de corrente que guia o percurso de fluxo 7 apresenta neste caso uma curva, não apenas a montante do centro de luz difusa 11 como também a jusante do centro de luz difusa 11. As armadilhas de luz 30 e 32 criadas desta maneira impedem, como já aconteceu no primeiro exemplo de realização, a penetração de luz estranha desde o exterior. Além disso, a segunda forma de realização, representada na fig. 3, apresenta anteparos 26 e 28, os quais impedem que a luz emitida pela fonte de luz 22 4997 9 seja reflectida directamente para o receptor de luz difusa 13. Também neste caso estão dispostos um sensor de temperatura 23 e um sensor de fluxo de ar 25 na linha central 58 do percurso de fluxo 7, para recolher os dados de calibração e de vigilância relevantes para a detecção. A terceira forma de realização de um detector de luz difusa, representada na fig. 4, apresenta armadilhas de luz 30 e 32, tal como as formas de realização descritas anteriormente. Os eixos centrais 18 e 14 da fonte de luz 9 e do receptor 13, respectivamente, estão orientados numa determinada secção - isto é, até às duas curvas 30 e 32 do percurso de fluxo 7 - de forma a serem paralelos à linha central 58 do percurso de fluxo 7 ou coincidirem com esta. Nesta forma de realização estão mais uma vez previstos anteparos 26 e 28 que impedem a detecção de grandezas enganadoras. Na zona da abertura de admissão 3 estão também dispostos mais uma vez um sensor de fluxo de ar 25 e um sensor de temperatura 23, no canal de fluxo ai formado. Desta forma, uma corrente de ar 8 que atravessa o detector de luz difusa 1, é controlada em relação à sua temperatura e à sua velocidade de fluxo, antes de chegar ao centro de luz difusa 11.

As etapas processuais descritas nas presentes reivindicações, são aplicadas aos detectores de luz difusa 1 que acabam de ser descritos. Neste âmbito é possível que o sinal de luz difusa captada pelo receptor de luz difusa 23 4997 13 passe por um estágio de calibração, por um estágio de compensação da deriva, por um estágio de compensação térmica, por um estágio de ajuste da sensibilidade ou por um estágio de algoritmo de filtração, em qualquer ordem sequencial. 0 estágio de calibração e o estágio de compensação da deriva servem, neste caso, para a adaptação do respectivo receptor de luz difusa, entre outras coisas, a meios de suporte diferentes que atravessam o detector de fluxo, devendo ser tomada como base para a calibração, uma corrente de ar 8 encontrada sob condições normais no respectivo local de aplicação. É evidente que um detector de luz difusa utilizado em salas de escritório deve ser calibrado com vista a uma outra corrente de ar 8 do que um detector de luz difusa utilizado em espaços de elevada limpeza. No estágio de calibração e/ou no estágio de

compensação da deriva, este facto é tido em conta. A diferença entre estes dois estágios é que no estágio de compensação da deriva a média do assim chamado valor de câmara, isto é, o sinal de luz difusa que é detectada pelo receptor de luz difusa 13 caso não existam no centro de luz difusa 11 fumo ou substâncias estranhas semelhantes que possam provocar um alerta, é determinada durante um espaço de tempo prolongado, isto significa na maioria dos casos dois a três dias. Para obter uma calibração do detector de luz difusa 1, o assim chamado valor de referência da câmara é subtraído, de seguida, ao sinal de luz difusa detectado. Uma adaptação à temperatura da corrente de ar 8 é possível em consequência do sinal de temperatura captado pelo sensor 24 4997 de temperatura 23. Neste caso é tido em conta, como foi mencionado inicialmente, o facto de que com um aumento da temperatura a potência luminosa emitida pela fonte de luz 9 diminui. Então, para se obter um rendimento de detecção do detector de luz difusa 1 que seja independente da temperatura, é realizada uma adaptação correspondente no estágio de compensação térmica. Além disso, o sinal de luz difusa detectado nas diferentes formas de realização, pelo receptor de luz difusa 13, é filtrado de forma diferente num estágio de algoritmo de filtração, sendo possível filtrar o sinal de luz difusa em função do seu declive, antes de ser comparado aos valores limiares previamente definidos que provocam um sinal de alerta, para eliminar sinais enganadores eventualmente existentes.

Para se garantir em todos os três detectores de luz difusa uma vigilância tão exacta e sensível quanto possível da corrente de ar 8, os diferentes exemplos de realização estão equipados com um amplificador da luz difusa (não representado) que, por exemplo, sob a forma de um amplificador de integração, amplifica o sinal de luz difusa detectado pelo receptor de luz difusa 13. Neste âmbito, este amplificador de integração torna, por exemplo, possível uma alteração da sensibilidade do receptor de luz difusa 1, através de uma alteração do tempo de integração. Quanto maior for o tempo de integração escolhido, tanto mais sensível fica o funcionamento do detector de luz difusa 1, podendo esta alteração ser realizada de forma 25 4997 gradual ou contínua. A fig. 5 mostra um diagrama de sinal de entrada/saída. Neste caso, o sinal de entrada 2 corresponde a um sinal não filtrado, tal como é detectado pelo receptor de luz difusa 13 no detector de luz difusa 1. 0 sinal de saída 4, pelo contrário, corresponde a um sinal já alterado pela utilização de algoritmos de filtração especiais. No sinal de entrada 2 são visíveis quatro valores de pico A, B, C, D, dos quais apenas o valor de pico C ultrapassa o valor limiar "1" durante um espaço de tempo prolongado, pelo que é provocada um alerta ou um sinal de detecção. As assim chamadas grandezas enganadoras A, B e D são, pelo contrário, eliminadas pelo algoritmo de filtração e não conduzem a um sinal de alerta. Neste âmbito é necessário tomar em consideração que também as grandezas enganadoras B e D ultrapassam o valor limiar "1", mas que esta situação não tem a duração suficiente, não sendo desta maneira reconhecidas pelo filtro interno como sendo uma grandeza de alerta e, por conseguinte, sendo eliminadas. Através de um estabelecimento de filtros adaptados, fica desta maneira possível optimizar o ajuste de um detector de luz difusa às condições ambientais ou algo semelhante.

Na fig. 6 é representada uma possibilidade para a compensação térmica dos três detectores de fluxo das figuras 1 a 3. É apresentado em primeiro na figura 6.1 um diagrama do serviço em impulsos da fonte de luz 9. Em 26 4997 serviço normal, este apresenta uma fase de impulso 50, com uma largura de impulso de, por exemplo, três milissegundos, seguida de uma fase de repouso 52 de um segundo. Nesta fase de repouso 52, a fonte de luz 9 aquecida durante a fase de impulso 50 arrefece-se, de forma a se poder esperar sob condições normais uma evolução de temperatura homogénea no canal de corrente de ar. No entanto, no caso do sensor de fluxo de ar 25 verificar um aumento da temperatura, é possível diminuir sucessivamente a largura de impulso da fase de impulso 50, tal como se representa nas figuras 6.2 e 6.3, para se conseguir uma menor temperatura resultante da fonte de luz 9. É evidente que a alteração da largura de impulso da emissão de luz - esta corresponde a uma alteração da largura de impulso da corrente de alimentação da fonte de luz 9 - provoca também uma diminuição da sensibilidade que, por conseguinte, pode ser compensada no estágio de ajuste da sensibilidade ou num outro estágio de calibração.

Alertamos aqui para o facto de que todos os componentes acima descritos, por si só e em qualquer combinação, em especial os pormenores representados nos desenhos, são reivindicados como sendo essenciais para o invento. Alterações dos mesmos são familiares ao perito na técnica. 27 4997

Lista de referências numéricas 1 Detector 2 Sinal de entrada 3 Abertura de admissão 4 Sinal de saida 5 Abertura de saida 6 Caixa do ventilador 7 Percurso de fluxo 8 Corrente de ar 9 Fonte de luz 10 Caixa 11 Centro de luz difusa 13 Receptor de luz difusa 14 Eixo central 17 Amplificador do sinal de luz difusa 18 Eixo central 19 Meio de comutação 20 Feixe de luz 21 Meio de comutação 22 Feixe de luz captado pelo receptor 23 Sensor de temperatura 25 Sensor de fluxo de ar 26 Anteparo 28 Anteparo 30 Armadilha de luz 32 Armadilha de luz 40 Placa 28 4997 4997 50 52 58

Fase de impulso Fase de repouso

Linha central do percurso de fluxo

Lisboa, 2 de Outubro de 2007 29

Claims

4997 REIVINDICAÇÕES 1. Processo para a avaliação de um sinal de luz difusa que é produzido por um receptor de luz difusa na detecção de partículas, especialmente de partículas finas, num meio de suporte, caracterizado por o sinal de luz difusa passar por um estágio de algoritmo de filtração para a avaliação do sinal de luz difusa em função de determinados algoritmos de filtração e o sinal de luz difusa ser filtrado de forma diferente em função do seu declive, no estágio de algoritmo de filtração, antes de ser comparado a valores limiares previamente definidos.
2. Processo de acordo com a reivindicação 1, caracterizado por o sinal de luz difusa passar, além disso, por um estágio de calibração, para ser calibrado por meio de um sinal de referência, e/ou por um estágio de compensação da deriva, para a adaptação às condições ambientais existentes, durante um espaço de tempo de pelo menos 24 horas, e/ou por um estágio de compensação térmica para compensar a dependência que o rendimento de luz emitida por uma fonte de luz tem da temperatura, e/ou por um estágio de ajuste da sensibilidade para a adaptação a uma sensibilidade exigida.
3. Processo de acordo com a reivindicação 2, com um amplificador de integração como amplificador do sinal de luz difusa, caracterizado por o tempo de integração do 1 4997 amplificador de integração no estágio de calibração ser ajustado de forma a que o sinal de luz difusa corresponda ao sinal de referência de um detector de referência.
4. Processo de acordo com a reivindicação 2 ou 3, caracterizado por a sensibilidade do receptor de luz difusa (13) no estágio de ajuste da sensibilidade ser regulada através da alteração da largura de impulso da corrente de alimentação de uma fonte de luz (9) associada ao receptor de luz difusa (13).
5. Processo de acordo com a reivindicação 2 ou 3, caracterizado por a sensibilidade do receptor de luz difusa no estágio de ajuste da sensibilidade ser regulada através de alteração do tempo de integração de um amplificador de integração que funciona como amplificador do sinal de luz difusa.
6. Processo de acordo com a reivindicação 5, caracterizado por a alteração do tempo de integração ser realizada gradualmente ou continuamente.
7. Processo de acordo com a reivindicação 4, caracterizado por a alteração da largura de impulso ser realizada gradualmente ou continuamente.
8. Processo de acordo com uma das reivindicações 2 a 7, caracterizado por no estágio de compensação térmica ser 2 4997 utilizado um sensor de temperatura (23) disposto no percurso de fluxo (7) do meio de suporte, para a compensação térmica do sinal de luz difusa.
9. Processo de acordo com a reivindicação 8, caracterizado por a compensação térmica ser realizada através de alteração da largura de impulso da corrente de alimentação de uma fonte de luz (9) agregada ao receptor de luz difusa (13).
10. Processo de acordo com uma das reivindicações 2 a 9, caracterizado por o sinal de luz difusa ser filtrado por um filtro passa-baixo no caso do seu declive ultrapassar um valor limiar previamente definido.
11. Processo de acordo com uma das reivindicações 2 a 10, caracterizado por no estágio de compensação da deriva ser determinada a média de um valor de câmara durante um espaço de tempo prolongado, para se obter um valor de referência da câmara.
12. Detector de luz difusa para a realização do processo de acordo com uma das reivindicações 1 a 11, com uma caixa (1), com uma abertura de admissão (3) e uma abertura de saída (5) na caixa (1), entre as quais um fluxo do meio de suporte atravessa a caixa (1) num percurso de fluxo (7), com uma fonte de luz (9) que emite luz para um centro de luz difusa (11) que se encontra no percurso de 3 4997 fluxo (7), com um receptor de luz difusa (13) para uma parte da luz que é dispersa através de partículas no centro de luz difusa (11), e com um amplificador do sinal de luz difusa (17) para a amplificação do sinal de luz difusa, sendo que o amplificador do sinal de luz difusa é realizado como amplificador de integração (17), caracterizado por um estágio de algoritmo de filtração, para filtrar o sinal de luz difusa em função do seu declive.
13. Detector de luz difusa de acordo com a reivindicação 12, caracterizado por estarem previstos meios de comutação (19, 21) para o ajuste da sensibilidade do receptor de luz difusa (13).
14. Detector de luz difusa de acordo com a reivindicação 12 ou 13, caracterizado por estar previsto um interface de comunicação, em especial com um PC ou com uma rede.
15. Detector de luz difusa de acordo com uma das reivindicações 12 a 14, caracterizado por estar prevista uma entrada de comutação, para comutar a sensibilidade do receptor de luz difusa (13).
16. Detector de luz difusa de acordo com uma das reivindicações 12 a 15, caracterizado por possuir um sensor de temperatura (23) disposto no percurso de fluxo (7) do meio de suporte. 4 4997
17. Detector de luz difusa de acordo com uma das reivindicações 12 a 16, caracterizado por possuir um sensor de fluxo (25) disposto no percurso de fluxo (7) do meio de suporte.
18. Detector de luz difusa de acordo com a reivindicação 17, caracterizado por o sensor de fluxo (25) consistir num sensor de fluxo de ar termoeléctrico e num sensor de temperatura termoeléctrico. Lisboa, 2 de Outubro de 2007 5