Brevet FR2461245A1 — publié le 19810130

i La présente invention, concernant un système de signalisation ou d'alarme, est plus spéci- fiquement relative à des capteurs de rayonnement et à des circuits de commande pour de tels capteurs, dans un dispositif de détection. Dans les demandes de brevet antérieures en Israël NO 54.137, 54-138 et 54.139, on décrit des appareils de prévention d'incendie et d'explosions qui utilisent les signaux de sortie combinés de détec- teurs d'ultra-violet (UV) et d'infra-rouge (IR). Il est connu qu'habituellement les détecteurs d'infra- rouge sont étalonnés avec, comme réponse, un niveau de rayonnement de seuil prédéterminé et fixé. Cet étalonnage fixe crée des difficultés lorsque le fond du rayonnement change, car la réponse du capteur à un signal de rayonnement prédéterminé varie en fonction du "bruit" de fond. Les inventeurs sont également conscients que la présence d'un rayonnement ultra-violet parasite de fond peut entra ner de fausses alertes. Par consé- quent, il est souhaitable d'emptcher ces dernières lors de la détection continue du rayonnement ultra- violet. La présente invention cherche à fournir un dispositif capteur de rayonnement dont la réponse à un signal d'entrée prédéterminé donné est pratiquement constante en présence d'un fond variable. L'invention cherche également à fournir un dispositif de détection de rayonnement qui n'engendre pas de signal de sortie détecté en présence d'un signal d'entrée de rayonnement ultra-violet continu. Selon un mode de réalisation de la présente invention on veut donc réaliser un dispositif de détec- tion de rayonnement à auto-étalonnage qui comprend les composants suivants: un élément détecteur; un dispositif d'étalonnage pour maintenir une réponse sensiblement constante de l'élément détecteur de rayonnement à un signal de rayonnement d'entrée prédéterminé en dépit des modifications du niveau de rayonnement de fond détecté par l'élément détecteur. Toujours selon un mode de réalisation de l'invention, on réalise un dispositif de commande pour système de détection de rayonnement, qui comprend un détecteur d'ultra-violet et un autre détecteur de radia- tions incluant des moyens pour inhiber le signal de sortie combiné du système, avec la présence continue détectée du rayonnement ultra-violet. En plus, selon un mode de réalisation de l'invention, le dispositif de détection de rayonne- ment à auto-étalonnage comprend un détecteur de rayon- nement et un filament d'étalonnage disposé pour former une liaison par rayonnement prédéterminée. Le détec- teur et le filament peuvent être montés fixes dans un milieu qui permet une communication optique entre eux, L'invention sera plus complètement comprise et appréciée par la description détaillée suivante,. fournie à titre non limitatif, avec référence aux dessins, parmi lesquels: - la figure 1 est un schémabloc d'un dispositif de détection de rayonnement, construit et fonctionnant suivant un mode de réalisation de l'inven- tion; - la figure 2, un schéma détaillé du circuit de la figure 1 et - la figure 3, un diagramme fonctionnel illustrant le fonctionnement des circuits des figures 1 et 2. On se référera maintenant à la figure 1 qui est un schémabloc de la détection et du circuit de commande construit et fonctionnant suivant un mode de réalisation de l'invention. Un étage d'entrée 10 (qui est typiquement un régulateur de tension Laxbda 1512) reçoit une tension d'alimentation d'entrée et fournit un signal de sortie stabilisé de 12 volts à 246 1245 une unité élévatrice 12, qui comprend de manière typique un transformateur et un oscilla-Leur, et à un étage d'entrée 14 d'infra-rouge. Un capteur d'ultra-violet 16 (tel que Edison 630) reçoit une tension élevée (approximativement 500 V continus) fournie par l'unité élévatrice12. Le capteur 16 produit des impulsions de sortie tant qu'il reçoit le rayonnement ultraviolet. Un compteur 18 (tel que 4017) reçoit les impulsions de sortie du capteur 16 et fournit un signal de sortie à deux circuits monostables 20 et 22 quand il a reçu un nombre prédéter- miné d'impulsions de sortie du capteur 16 avant restau- ration du compteur par un circuit d'horloge 38. Ce nombre correspond à un seuil prédéterminé établi pour la réception du rayonnement ultra-violet. Un circuit monostable 20 reste basculé (ou "armé") lorsque le signal de sortie du compteur 18 lui est appliqué et pendant un intervalle de temps subséquent t10 Le temps tI peut être par exemple de 5 secondes. Ainsi, si les signaux de sortie du compteur sont émis avec une fréquence d'au moins d, le circuit monostable 20 reste dans son état et indique la présence continue d'un rayonnement ultra-violet. Le signal de sortie du circuit monostable 20 sert à restaurer le circuit d'étage d'étalonnage 24, le circuit d'arrdt d'étalonnage 26 et à mettre en service le circuit de porte ET 28. Le circuit 24 fonc- tionne en réponse à la restauration du circuit mono- stable 20 pour fournir un signal de sortie au circuit de commande d'étalonnage 30 de façon à produire l'éta- lonnage du capteur d'infra-rouge 32. Cet étalonnage se produit donc lors de la fin de la réception du rayonnement ultra-violet. Le circuit 26 agit pour fournir un signal au circuit de commande d'étalonnage 30 pour terminer l'étalonnage du capteur d'infra-rouge immédiatement au retour du circuit monostable 20 à un état armé. Le circuit 28 agit pour inhiber la sortie d'une porte ET 34 pendant un intervalle de temps prédéterminé t3, qui est typiquement de 60 secondes, dés après le basculement du circuit monostable 20. Le signal de sortie du circuit monostable 22 est une impulsion de durée t2, typiquement de 100 ms, qui est appliqué à la porte ET 34. Le capteur d'infra-rouge 32 est associé de manière fixe à un élément d'étalonnage 36, tel qu'un filament, représentant une flamme étalon et peut être enfermé avec lui dans une enceinte de résine époxy qui permet une liaison entre eux par rayonnement. Cette combinaison permet d'étalonner le capteur d'infra- rouge par rapport à la flamme étalon dans des conditions de fonctionnement variées et quel que soit le fond, de manière à fournir des résultats uniformément précis. Le fonctionnement de l'élément d'étalonnage est commandé par un circuit de commande d'étalonnage 30 qui applique également un signal de sortie à l'étage d'entrée d'infra- rouge 14. Le signal de sortie du capteur d'infra- rouge, (qui peut être du type P 398R de Hamamatsu) est appliqué, par l'intermédiaire de l'étage d'entrée d'infra-rouge 14, à la porte ET 34. Le contrôleur d'étalonnage 30 empêche que le signal de sortie du capteur 32 n'atteigne la porte ET 34 au cours de l'étalonnage. La porte ET 34 agit de façon à fournir un signal de sortie de détection au circuit d'utilisation (non représenté) lors de l'existence simultanée de signaux de sortie de l'étage d'entrée 14 et du circuit monostable 22, ce qui indique la détection simultanée de rayonnementsultra-violet et infrarouge différents de la> présence continue d'un rayonnement ultra-violet étranger et à condition de ne pas ttre inhibé par le circuit 28 qui témoigne de la présence continue d'ultra-violet fourni par une source parasite. On se référera maintenant à la figure 2, qui est un schéma des circuits représentés sous forme de "blocs" ou rectangles sur la figure 1. Chaque fois qu'il est possible on utilisera les mêmes repères que sur la figure 1. L'étage d'entrée de tension 10 comprend une paire de diodes D1 et D2 et des condensateurs C1, 02, C3 et C4 reliés entre eux avec une puce de raccor- dement "LAS", c'est-à-dire servant de photo-interrupteur (ou interrupteur actionné par une énergie lumineuse) (lambda 1512) comme représenté. L'unité élévatrice 12 comprend une paire de transistors Ql et Q2 dont les bases sont reliées entre elles par des diodes D3 et D4; en association avec des condensateurs C5 et C6 et des résistances Rl et R2 montés comme il est montré à l'entrée d'un transformateur 13; à la sortie de ce dernier sont branchés un condensateur C7 et un redres- seur comprenant des diodes D5 et D6 et des condensa- teurs C8 et C9 montés en pont comme il est représenté, un sommet de ce pont étant relié, par l'intermédiaire d'une résistance R4 et d'un condensateur 010 en shunt sur la masse, au capteur d'ultra-violet 16. le signal de sortie du capteur d'ultra- violet est appliqué au compteur 18 et au circuit associé 38 comprenant les diodes D7, D8 et D9, les résistances R5, R6 et R7, le condensateur Cil et deux étages inverseurs 15 et 17. Le signal de sortie du compteur 18 est appliqué au circuit monostable 20 comprenant une diode D16, un condensateur C15, une résistance R15 et un étage inverseur 19 dont le signal de sortie est appli- qué aux trois circuits 24, 26 et 28. le circuit 24 comprend un condensateur 018, une résistance R20 et deux étages inverseurs 21 et 41, une résistance R 29, une résistance R30 et un transistor Q4, qui sont branchés comme il est représenté. Le circuit 26 com- prend une résistance R22 et un transistor Q5 et le circuit 28, une diode D18, un condensateur C19, une résistance R21, un étage inverseur 23 et une diode D20. Un circuit monostable 22 reçoit également le signal de sortie du compteur 18 et comprend une diode D17, un condensateur 016, une diode D19 et une résistance R16 et applique son signal de sortie au circuit de porte ET 34. Le circuit ET 34 comprend une diode D 21, un Zener D22, et une diode électro- luminescente LED/D23 ainsi que des paires de résistances R23-R24 et R25R26, chacune constituant un diviseur de tension qui fournit les signaux d'entrée respectifs, positif et négatif, d'un amplificateur opérationnel 27 à la sortie duquel sont branchés les susdites diodes D21-D23. Le circuit de commande d'étalonnage 30 comprend une horloge 29 qui reçoit (en N et M) des signaux d'entrée fournis par les circuits 24 et 26 et qui fournit un signal de sortie, par l'intermédiaire d'une diode D11 et d'une résistance variable R12, à un élément 36 émetteur d'infra-rouge qui sert d'élé- ment d'étalonnage d'infra-rouge, lequel est disposé, comme il a été indiqué ci-dessus, de manière fixe et prédéterminée au voisinage du capteur d'infra-rouge 32, avec liaison par rayonnement. les résistances R9 et R10 ainsi que les condensateurs C12 et C13 sont associés à l'horloge 29 comme on voit sur la figure 2. L'émetteur d'infrarouge 36 est relié, par l'intermédiaire d'une résistance R13 mise à la masse et d'une diode D13, au point commun de jonction de la résistance F14 et de la diode D14. Ce point commun est également relié, par l'intermédiaire d'une diode D12 et d'une résistance R11, à la base du transistor Q3. Le signal de sortie du capteur infra-rouge 32 est appliqué à l'étage d'entrée d'infra-rouge 14, comprenant une diode D10, une résistance R8 et un con- densateur C20 branché entre la masse et l'entrée positive d'un amplificateur opérationnel 33. La sortie de l'am- plificateur opérationnel 33 alimente, par l'intermé- diaire de la résistance R14 et de la diode D14, l'entrée infra-rouge du circuit de porte ET 34 sur la borne positive de l'amplificateur opérationnel 27. La borne d'entrée négative de l'amplifica- teur opérationnel 33 est reliée à un condensateur C14 qui est chargé par l'étage 35 monté en émetteur suiveur et par l'intermédiaire du transistor Q3 à une tension de référence. La commande du transistor Q3 est procurée par le circuit de commande d'étalonnage 30O Un amplificateur opérationnel 37 charge également le condensateur 014, mais seulement lorsque le détec- teur est excité, en fournissant une tension de réfé- rence élevée, afin d'empêcher une fausse indication de détection d'un rayonnement infra-rouge jusqu'à ce que la tension soit stabilisée. Les résistances R17, R18 et R19 et le condensateur C17 sont associés à l'amplificateur 37 comme il est représenté. On se référera maintenant à la figure 3 qui est un diagramme à sens de circulation illustrant le fonctionnement des circuits des figures 1 et 2. Lors de l'alimentation des circuits, le capteur d'infra- rouge est automatiquement et immédiatement é-talonnéo L'étalonnage est répété à chaque intervalle de durée t4 (typiquement de 30 secondes). S'il y a une détection par le détecteur d'ultra-violet l'étalonnage du capteur d'infra-rouge est terminé. Si le capteur d'infra-rouge détecte alors la présence d'un rayonnement infra- rouge, un signal de détection d'ultra-violet et d'infra- rouge est appliqué à la porte ET en fournissant un signal d'actionnement. Que le capteur d'infra-rouge ait ou non opéré une détection, le circuit apprécie si la détection d'ultra-violet a été continue pendant au moins 5 secon- des. Dans le cas contraire, le capteur d'infra-rouge est étalonné une fois que la détection d'ultra-violet est terminée. Si le signal d'ultra-violet a été continu pen- dairL au moins cinq secondes (temps t3), le circuit procède à l'interrogation Dour savoir si une durée t3 (60 secon- des) s'est écoulée après l'apparition du signal de sortie de détection d'ultra-violet. S'il en est bien ainsi, le fonctionnement de la combinaison de détecteurs via la porte ET est inhibé et reste dans cet état jusqu'à ce que le signal de détection d'ultra-violet soit terminé, à la suite de quoi l'étalonnage d'infra-rouge s'effectue à nouveau. Si le signal de détection d'ultra- violet n'a pas existé pendant 60 secondes, le détecteur n'est pas inhibé et le signal de détection indiquant la détection combinée d'ultra-violet et d'infra-rouge peut passer par la porte ET 34 pour aller au circuit d'utilisation. Les spécialistes comprendront que l'inven- tion ne doit pas se limiter à ce qui a été souligné en particulier et à ce qui a-été décrit ici. 246 1 245 REVENDI CATIONS 1. Dispositif de détection de rayonnement à auto-étalonnage, caractérisé en ce qu'il comprend - un élément détecteur (32, 16) et - un dispositif d'étalonnage (30, 36, 24, 26, 28) pour maintenir une réponse sensiblement constante de l'élément détecteur à un signal de rayonnement d'entrée prédéterminé, en dépit des variations du niveau du rayonnement de fond détecté par l'élément détecteur. 2. Dispositif selon revendication 1, caractérisé en ce que ledit dispositif d'étalonnage comprend un filament d'étalonnage (36) qui est disposé pour former une liaison par rayonnement prédéterminée avec ledit élément détecteur. 3,Dispositifselon revendication 2, carac- térisé en ce que ledit filament d'étalonnage, lorsqu'il est excité, représente une flamme étalon prédéterminée. 4. Dispositif selon l'une des revendica- tions précédentes, caractérisé en ce qu'il est incor- poré dans un appareil de détection d'incendie et d'explosion. 5. Dispositif selon l'une des revendica- tions précédentes, caractérisé en ce que ledit élé- ment détecteur comprend un détecteur d'infra-rouge (32). 6. Dispositif selon l'une des revendica- tions précédentes, caractérisé en ce qu'il comprend également un détecteur d'ultra-violet (16). 7. Dispositif selon l'une des revendica- tions précédentes, caractérisé en ce que ledit élément détecteur comprend un détecteur d'ultra-violet (16). 8. Dispositif selon l'une des reve c ica- tions précédentes, caractérisé en ce que ledit élément/ d'infra-rouge (32) et ledit dispositif d'étalonnage (36) sont disposés dans un milieu rigide qui permet la communication du rayonnement entre eux. 9. Dispositif selon revendication 8, caractérisé en ce que ledit milieu est constitué par une résine époxy. 10. Dispositif de commande pour actionner une multiplicité de capteurs de rayonnement comportant un signal de sortie combiné, caractérisé en ce qu'il comprend: - des moyens pour étalonner périodiquement au moins l'un desdits capteurs de rayonnement et - des moyens pour inhiber le signal de sortie combiné des capteurs en réponse à un signal de rayonnement d'entrée continu de durée prédéterminée. 11. Dispositif de commande selon revendi- cation 10, caractérisé en ce qu'il est combiné avec le dispositif de détection de rayonnement à auto-étalon- nage selon l'une des revendications 1 à 9. 12. Dispositif selon l'une des revendica- tions précédentes, caractérisé en ce qu'au moins l'un desdits capteurs de rayonnement est un capteur d'infra- rouge et en ce que le moyen d'inhibition répond à un signal d'entrée de rayonnement ultra-violet de durée prédéterminée.