Brevet FR2304916A1 — publié le 19761015

ta présente invention concerne un dispositif de détection de fumées, gaz ou aérosols utilisant le principe connu de deux chambres d'ionisation montées électriouement en serine. On connaît déjà plusieurs types de détecteurs de ce genre dans lesquels les variations de potentiel de l'électrode commune aux deux chambres dues au passage de gaz, fumées ou aérosols dans l'une d'elles,sont appliquées à un organe électrique, tel qu'un tube à vide ou à gaz, ou à un transistor susceptible de modifier l'état d'un circuit électrique de signalisation. Toutefois, ces dispositifs souvent conçus pour être utilisés à l'intérieur de locaux, présentent parfois des difficultés diverses d'emploi ( réglage de la sensibilité adaptée au local ou lieu d'utilisation) ou délivrent parfois des informations d'alarme fantaisistes dues à des causes diverses, telles que vent, défaut d'isolement, coupure d'alimentation, etce,.... En outre, ces appareils utilisent très souvent des tensions électriques élevées d'alimentation propres à provoquer des sources d'in.cendie en cas de destruction. De plus, la chambre de référence est très souvent rendue étanche, ne permettant pas de réaliser des niveaux de détection variabie' suivant la pollu.tion de l'environnement. t'invention,objet'du présent brevet a pour but de pallier à ces inconvénients, et principalement - impossibilité ou difficulté de réglage de sensibilité - déclenchement d'alarmes intempestives provoqué par des champe électriques parasites - absence de système de sécurité signalant des défauts de fonctionnement d'un détecteur - nécessité d'employer une tension d'alimentation élevée; - obtention d'un signal parasite créé lors du branchement ou du débranchement d'un détecteur localisé En permettant notamment - ce régler instentanément la sensibilité - de neutraliser certaines causes d'alarmes intempestive - d'intégrer le signal du bruit de fond afin d'adapter le détecteur aux conditions de l'environnement ; - de mémoriser électriquement le déclenchement d'une alarme ;; - de changer le niveau chimique de référence de la chambre en faisant varier la composition de son gaz - de signaler les défaute rie fonctionnement - d'utiliser une source d'alimentation inférieure ou égale à 50 V L'invention consiste dans la mise en oeuvre de moyens connus - chambres à ionisation d'analyse et de référence - composant électronique sous forme de circuits supérieurs et de moyens nouveaux, entre autres circuit électronique de déclenchement automatique de détection-alarme - circuit électronique de signalisation automatique de défaut de fonctionnement, d'intégration et de mémorisation - dispositif mécanique. de neutralisation d'agents per turbateurs physique - alimentation basse tension - en viie d'obtenir un produit nouveau - détecteur à ionisation offrants de nouvelles possibilités d'emploi. ta description ci-après est donnée à titre d'exemple de réalisation de l'invention qui se présente sous la forme d'un appareil compact. ta fig. 1 représente une vue en demi-coupe de l'appareil. La fig. 2 représente le schéma électrique du dispo- sitif. L'appareil comporte : (cf. fig.1) - une rosace - un boîtier - une chambre d'ionisation intérieure o "de référence9, - une chambre d'ionisation extérieure ou "d'an@lyse" - une source radioactive unique - un dispositif électronique de déclenchement d'alarme - un dispositif mécanique de neutralisation d'alearme intempestive - un dispositif électronique de signalisation de défaute - un dispositif de réglage du seuil d'alarme - un dispositif électronique d'intégration. En se reportant à la figure 1 en trouve : Les deux chambres(1)et(2)constituent respectivement la chambre de référence et la chambre d'analyse. Ces dernieres sont isolées l'une de l'autre part une membrane (3) fixée sur un verre époxy, fixées au socle par l'intermédiaire de joints aux silicones (4) Cette membr- ne conductrice sépare les deux chambres et sert à la fois, de support à la source radioactive d'émetteur alpha (américium par exemple) et d'électrode commune aux deux chambres. Cette électrode est positive. Les électrodes négatives (6) et (7) sont constituées par des disques plans en regard de la source commune d'américium (5). L'un de ces disques (6) relié au circuit imprimé (8) par une tige centrale (9) constitue l'électrode négative de la chambre de référence. La distance électrode négative source est réglable à l'aide de la tige centrale (9). La chambre de référence est u-ne enceinte communiquant avec la chambre d'ana- lyse par un orifice (10). Cette disposition permet d'attenner les variations lentes de la pollution environnante. La source alpha d'américium (5) ayant pour but d' ioniser l'atmosphère. Cette atmosphère référentielle peut avoir une composition en rapport avec le lieu de l'environnement. Ainsi l'atmosphère contenue dans cette chambre d'ionisation peut être contaminée par des traces de fumées @u d'oxyde de carbone ou autres polluants (sous forme de composé carbonyle par exemple) ou de sels chimiques. ta tension de vapeur résultante de ces sels augmente le brait de fond, corrige le signal électrique issu de ces deux: cellules, et annihile l'effet de la pollution atmosphérique. Cette disposition permet de réaliser des cellules de détection de fvmées sans avoir à modifier fondamentalement le circuit électrique d'alerte. l'électrode négative (7) de la chambre d'analyse (2) est fixée sur un support (11) mobile permettant de régler la distance de cette électrode à l'électrode positive,(3) support de la source radioactive. Cette disposition permet un réglage plus aisé nécessité ar l'adaptation du détecteur aux aléas de la fabrication de série. La chambre d'ionisation ou d'analyse (2) 'comporte donc la source ionisante (5) montée sur l'électrode positive avec en regard l'électrode négative de hauteur réglable, les deux électrodes étant raccordées au circuit imprimé (8) . Des ailettes de protection (13) séparées les unes des autres par un grillage (12) sont raccordées à une embase par un dispositif de vissage et constituent la protection externe. L'ensemble étant connecté au pole négatif du circuit électrique (8) en constituant ainsi une cage de Faraday (14). Sur l'embase on trouve les connecteurs femelles de raccordement (15) ainsi que le voyant de signalisation (16) d'alerte locale. le dispositif de neutralisatlon d'alarmes intempestives dues à des courants d'air violents. Les gaz ou fumées pénétrant dans la chambre d'analyse sont canalisé entre les ailettes, relativement minces et rapprochées. La forme et les dimensions de ces ailettes sont telles que la sectlon de passage offerte aux courants d'air est réduite par rapport à la section totale de la chambre d'analyse d'autant plus que le passage est diminué en hauteur par la présence des ceintures (17) et (18). Ainsi l'action des courants d'air qui tendralent à perturber la répartition des ions dans la chambre d'analyse et à faire varier le potentiel de l'électrode commune se trouve pratiquement neutralisée. L'ensemble de l'enveloppe extérieure : corps, ailettes, grillage est relié au pôle négatif du circuit et constitue un blindage qui soustrait les organes électriques, et en particulier le transistor à effet de champ, à l'action des chapes électriques extérieurs. Suivant le schéma de la figure 2 représentant le circuit électrique le détecteur à ionisation est alimenté sous une tension continue qui peut être par exemple de 24 volts. et qui est ensuite réduite et stabilisée par les résistances RA et la diode zener Z1. La tension obtenue est appliquée aux deux chambres- d'ionisation montées en série. L'électrode commune de ces chambres d'ionisation est raccordée à la grille d'un transistor à effet de champ T1 dont la source est reliée au pôle négatif du circuit par l'intermédiaire du potentiomètre P. Une tension prélevée sur le potentiomètre P-est appliquée à la base d'un transistor T2 et peut amorcer la gachette T3 d'un thyristor après avoir débloqué la diode zener Z Ainsi lorsque la tension d'équilibre du circuit diminue par un manque d'isolement ce processus entraîne une baisse de la tension d'alimentation de T2 qui se bloque, le collecteur de T2 tend vers une polarité positive au travers de la resistance Rt par voie de conséquence la diode zener Z@ alimente et actionne la gachette du thyristor T3. La résistance R6 et la capacité C3 permettent d'attenuer l'effet parasite de la mise -sôus tension du circuit (ou d'un branchement quelconque). En outre ce circuit capacitif permet d-'intêgrer la variation du courant du transistor T1 au point d'équilibre. Le contrôle du point d'équilibre entre les deux cellules peut être m@suré et enre@istré à l'aide de la prise de test B. L'enregistrement en continu du courant de compensation débité par T1 et co@@espondant @u déséquilibre des cellules permet de contrôler en conti@u la composition en fumées de l'atmosphère. En @utre, il peut être branché sur cette prise test un enregis trement ()9ç) à mémoire permettant de dater le début d'un sinistre. Enfin, les c@p@@ités C2 et C1 remettent le "point chaud" ce la ligne de détection à le masse ; cette liaison est néces- saire lorsque les détecteurs sont soumis à l'action parasite d'un champ électrique alternatif. Le fonctionnement du détecteur est commandé par la diffé rence de potentiel continu et constant qui est imposé entre l'électrode positive de la chambre de référence et l'électrode négative de la cha@bre d'analyse. Ces deux chambres sont rendues conductrices par la source ionisante alpha. Il circule au repos un faible courant d'ionisation réglable par le poten tiometre P, et le potentiel de l'électrode commune prend une valeur d'équilibre qui dépend de l'activité de la source ioni sante, de la forme des électrodes, et des dimensions respectives des deux chambres. On sait que si des fumées ou gaz de combustion pénètrent dans la chambre d'analyse, il se produit une. baisse appréciable du courant d'ionisation ce qui a pour effet d'augmenter l'impé- dance de ladite chambre ce qui entraîne une êlevation du poten tiel de l'électrode compoune. En effet, suivant le schéma, le détecteur à ionisation est alimenté sous une tension continue, or le potentiel de S suivant sensiblement 3.es variations du potentiel de la grille du transistor à effet de champ donc de l'électrode commune, le potentiel de S s'élève également jusqu'au déblocage de la zener Z3. Le Thyristor T3 s'amorce alimentant le panneau d'alarme figuré par la lampe L. te panneau d'alarme réuni à la fois la. borne i.nd.i.quant l'alerte,A,la borne de contrôle de l'absence de détecteur A2J et la borne de contrôle du circuit électrique,A3. En effet, cette description n'interesse pas seulement un détecteur mais toute une série de détecteurs brnnchés en série ou en parallèle et raccordés à un seul panneau de visualisation de l'alerte. REVENDICATIONS 1- Dispositif de détection de pollntion de fumées, gaz ou aérosols utilisant le principe de deux chambres à ionisation montées en série et travaillant en différentielle, caractérisé par le fait que chaque détecteur comporte deux chambres: l'une d'analyse et l'autre de référence séparées par une électrode commune servant ainsi de support à la source d'ionisation alpha, la chambre de référence étant en communication avec la chambre d'analyse par un orifice par lequel il est possible d'injecter un composé chimique permettant d'adapter le détecteur à une pollution particulière, l'électrode commune ainsi perforée étant constituée d'une membrane conductrice branchée sur le circuit imprimé par l'intermédiaire d'isolant de silicone, ce circuit imprimé alimenté en basse tension comporte un transistor à effet de champ reliant la cellule de détection à la gachette amorçable d'un thyristor par l'intermédiaire d'un circuit d'adaptation électrique où se trouve une borne permettant d'enregistrer et de mémoriser les variations d'ionisation de la chambre, le tout, cellules,circuit électronique étant emboité dans une armature servant de cage de Faraday et communiquant avec' l'extérieur par le jeu d'ailettes. 2- Dispositif suivant la revendication 1, caractérisé par le fait que le détecteur comporte deux chambres analyse et référence ionisées au moyen d'une seule source radioactive. 3- Dispositif suivant les revendications 1 et 2 caractérisé par le fait que le détecteur comporte une chambre de référence communiquant au moyen d'un orifice avec la chambre d'analyse permettant d'agir sur le niveau de référence de ladite chambre. 4- Dispositif suivant les revendications 1 et 3, caractérisé par le fait que l'atmosphère de la chambre de référence peut être modifiée artificiellement au moyen de sels chimiques générants un gaz polluant. 5- Dispositif suivant les revendications t et 4, caractérisé par le fait que l'armature négative constituant la cage de Faraday extérieure de l'ensemble amorti l'effet du vent au moyen d'ailettes moulées dans l'armature et servant de brise vent et protégant la chambre d'analyse. 6- Dispositif suivant la revendicationl, caractérisé par le fait que les électrodes positives soit de la chambre de référence soit de la chambre d'analyse sont mobiles et peuvent être réglées par rapport à l'électrode négative au moyen de vis filetées. 7- Dispositif suivant la revendication 1,caractérisé par le fait que les détecteurs sont alimentés au moyen de courant continu basse tension. 8- Dispositif suivant les revendications 1 et 7, caractérisé par le fait que la variation du courant d'ionisation peut être suivie par la variation du potentiel de grille d'un transistor à effet de champ au moyen d'une prise test branchée sur la source du dit transistor. 9- Dispositif suivant les revendications 1, 7, 8, caractérisé par le fait que la mémorisation du courant d'ionisation des chambres est réalisée au moyen d'un enregistreur magnétique directement branché sur cette prise test elle-même connectée à la source d'un transistor à effet de champ associé aux cellules détectrices. 10- Dispositif suivant les revendications 1,7,8,et 9, caractérisé par le fait que les moyens de contrôle de la variation d'impédance des cellules détectrices sont un circuit thyristor polarisé amorçant un second circuit transistor diode zener amplificateur. 11- Dispositif suivant les revendications 1,7 et8, caractérisé par le fait que l'ensemble soumis à un champ alternatif peut se décharger au moyen de capacités branchées entre le pôle plus et moins.