Brevet FR2546627A1 — publié le 19841130

La présente invention concerne des perfectionnements apportés au détecteur de fumées à chambres d'ionisation capacitif utilisant une électronique d'alarmê de type vélocimètrique . C'est ainsi que cette invention permet de construire des détecteurs à partir de modules interchangeables réalisés en éléments plastique moulés , fixés au moyen de clips ou de dispositif à baSonnette On sait que les détecteurs à ionisation comportent deux chambres, l'une de référence , l'autre d'analyse , de dimensions semblables et ionisées par une seule source radioactive alpha d'américium .Pour apprécier les différences d'ionisation entre les deux chambres , on utilise deux électrodes polarisées par un courant électrique continu basse tension , qui jouent le relie de sondes Les variations de champ électrique mesurées provoquées par de la. fumée sont amplifiées pour commander une alarme visuelle ou sonore Les détecteurs qui fonctionnent sur ce principe disposent d'une chambre de référence de faible volume et isolée de l'extérieur , l'autre chambre d'analyse est ouverte à l'ambiance . Elles comportent chacune une électrode spécifique et une électrode commune constituant deux condensateurs montés en série e Ces derniers ont une armature commune sur laquelle on a disposé une source radioactive alpha destinée à ioniser l'atmosphère des deux chambres Lorsque la chambre d'analyse reçoit des émanations de fumées, il s'établit une différence d'ionisation entre cette chambre et la chambre de référence dont l'atmosphère est confinée . La différence d'ionisation crée une variation du courant électrique qui est traitée par une électronique vélocimètrique destinée à transformer le signal en alarme Pour dliminer~les variations alJatoires du champ électrique dû au bruit de fond de la cellule, le circuit électronique vélocimètrique compare la vitesse rapide de la montée des signaux issus d'un sinistre, à la vitesse lente de la montée du champ électrique dl aux variations du bruit de fond de la cellule Ce type de détecteur était réalisé jusqu' ce jour au moyen d'jan corps monobloc unique comprenant la chambre d'analyse et de référence, l'électronique et le socle de fixation. De plus, la valeur de la source radioactive nécessaire pour assurer une ionisation équilibrée entre les deux chambres était importante. Cette disposition n'était pas compatible avec les conditions imposées par la Commission chargez de réglementer l'emploi des radioéléments artificiels dans les détecteurs de fumées. Afin de pallier à ces inconJ ielits, la-presente invention propos un nouveau détecteur de fumées à chambre d'ionisation et à faible source radioactive, construit à partir de modules inter changeables, et équipé d'un dispositif électronique de traitement des signaux du type vélocimètrique à moyenne impédance. Le nouveau détecteur de fumées à modules interchangeables objet de la présente invention se caractérise en ce qu'il comporte différents modules plastiques tels que socle inférieur et socle supérieur, enjoliveur et capot détrompeur, fabriqués en plastique moulé; le capot détrompeur à fixation baTonnette relie ces modules plastiques au corps métallique du détecteur comprenant les chambres::d'analyse de grand volume, et de référence de faible volume , ionisées par une seule source radioactive de faible intensité, le circuit électronique vélocimètrique utilisé pour différencier l'alarme de l'évolution du bruit de fond de la cellule, le corps extérieur du détecteur contenant une grille métsllique et des ailettes d'orientation destinées à canaliser l'air extérieur La présente invention présdnte de nombreux avantages et notamment - une réalisation facile à faible coût de fabrication. - une interchangeabilité d'éléments modulaires. - une résistance à la corrosion. - une sensibiIité accrue aux émanations de fumées A ces avantages, ce détecteur répond aux conditions particulières d'emploi des radioéléments artificiels dans les détecteurs de adoptées~par la Commission du 29 Décembre 1980;-en n'utilisant qu'une source radioactive émettrice alpha égale ou inférieure à 18 P Curie Cette invention sera mieux comprise grâce aux figures annexées et qui ne constituent qu'une réalisation préférentielle conforme à l'invention. - La figure 1 représente le détecteur de fumées vu en coupe. - La figure 2 représente le circuit électronique velocimétrique chargé d'exploiter les signaux pour les transforme en alarme. Suivant une caractéristique importante de l'invention, on a représenté à la figure 1 le détecteur de fumées suivant un tracé en coupe. Ce détecteur se compose d'un socle cylindrique inférieur (17) réalisé en plastique thermodurcissable moulé et monobloc servant- d'élément de fixation à l'ensemble du détecteur. Ce socle inférieur (17).reçoit un élément modulaire plastique et cylindriq (28) constituant le socle supérieur. La fixation de ces deux socles est obtenue au moyen d'un ergot (20) pénétrant dans une gorge usinée dans le socle inférieur (17) Le socle inférieur reçoit aussi un enjoliveur plastique (10) qui se fixe sur le socle inférieur (17) au moyen d'un ergot moulé gu niveau (19) du socle inférieur et formant un dispositif à clips. Le capot détrompeur (24) cylindrique est réalisé en plastique thermodurcissable, il se fixe sur le socle supérieur (28) au moyen d'un dispositif à baïonnette constitué par un ergot (21) solidaire de (24) qui se loge sous la languette (22) moulée dans le socle supérieur (28) Le capot détrompeur (24) porte, au moyen de vis de fixation (23), le corps métallique du détecteur (16). Ces vis de fixation servent d'éléments de liaison électrique entre le circuit imprimé (8) et l'alimentation générale branchue au niveau de la vis (27) Ce raccordement électrique est garanti au moyen des languettes de cuivre (153 solidaires à la fois des vis (23) et de la vis (27), reliée à une alimentation électrique extérieure basse tension de 20 volts. Le corps métallique (16) du détecteur est relié au capot détrompeur (24) au moyen d'un clips (25) . Ce clips complète la fixation par les vis (23) raccordant le circuit imprimé (8) au capot détrompeur (24) ; la vis (29) fixe - le circuit imprimé (8) au corps métallique du détecteur (16) . Cette disposition permet de dégager le corps du détecteur (16) contenant les composants actifsdu socle supérieur (28) au moyen de la fixation baïonnette représentée par l'ergot (21) logé sous la languette (22) Le circuit imprimé (8) est connecté à l'une des électrodes (6) positive du condensateur constituant une paroi de la chambre de référence (1) au moyen de la vis (9) . Cette chambre de référence (1) est constituée par l'électrode positive (6) ayant la forme d'un disque et de la membrane conductrice (3) portant la source radioactive (5). La membrane (3) rigide ' conductrice est collée à l'électrode positive (6) au moyen d'un joint isolant et adhésif (26) La chambre de-référence (1) ainsi constituée a une atmosphère ionisée par la source d'américum.émettrice alpha (5) qui rayonne dans cette enceinte une intensité de 8 P Curie Pour maintenir la composition de l'atmosphère constante, la chambre de référence (1) communique avee l'extérieur au moyen de l'orifice (30) pratiqué dans le disque électrode (6) .On évite la pollution de la chambre de référence (1) au travers de l'orifice (30) en protégeant ce dernier par un filtre mécanique de mousse (31) collé sur la surface externe de l'électrode positive (6) . Les raccordements électriques de la membrane conductrice (3) portant la source radioactive (5) au circuit imprimé (8) sont obtenus au moyen de conducteurs électriques (18) enrobés d'isolant siliconé .La mise à la terre de la carcasse de la chambre de référence (1) est obtenue au moyen du fil blindé t4 La chambre d'analyse (2) est comprise entre la membrane (3) portant la source radioactive (5) et le disque (7) formant l'armature négative du condensateur : l'atmosphère de cette chambre d'analyse (2) est ionisée par la source (5) sous une intensité radioactive de 12 Curie . Cette chambre d'analyse (2) communique avec l'extérieur au moyen de la grille métallique (12) utilisée à la fois comme filtre antipoussière et comme cage de. Faraday Le volume de cette chambre d'analyse (2) peut varier en fonction de la distance séparant la source radioactive (5) du disque (7) Cette distance est réglée en agissant sur le support (11) du disque (7) qui se visse ou se dévisse à volonté . Lesailettes d'orientation (14) canalisent l'entrée d'air ; elles se fixent sur le corps du détecteur (16) au moyen d'une couronne cylindriqu compacte (13) métallique assurant la conductivité électrique. Suivant une autre caractéristique de l'invention , on a représenté sur la figure 2 le circuit électrique vélocimétri que existant sur le circuit imprimé (P) de la figure 1 La cellule eomposée de la chambre de référence et d'analyse est polarisée sous une tension continue de 20 volte stabilisée .en courant. L'électrode de la chambre d'analyse est raccordée directement k la polarité négative de l'alimentation basse tension du dispositif. L'électrode (6) de la chambre de référence est raccordée à la polarité positive de l'alimentation par l'intermédiaire du transistor T 10 et de la diode D 5 jouant le r81e de régulateur de tension. La membrane conductrice (3) portant la source radioactive (5) est connectée au transistor à effet de champ T 1 qui fonctionne comme un adaptateur d'impédance. Les signaux électriques sans comparés entre les couples d'électrodes (7)-(5) et (6)-(5) au moyen du circuit diodes - capacités résistances constitué par D1 D2 C1 RI connecté au transistor T 2 Ce circuit mémorise à travers la capacité Ci l'évolution lente du bruit de fond de la cellule et corrige le niveau électrique de l'ensemble de cette cellule par la conduction de T2 . Il est possible de contrSler à volonté le niveau électrique du bruit de fond de cette cellule au moyen de la prise de test PT1 Les signaux électriques émanant de. la variation lente du bruit de fond de la cellule où ceux provenant des parasites électriques sont, à un niveau donné, inversés en polarité et traités par l'amplificateur T7 .Ce dernier a une impédance réglable obtenue au moyen de la résistance R 15 dont la valeur dans cet exemple est de 1,2 K JQo Cette valeur a été retenue pour sensibiliser au maximum l'électronique aux signaux d'alarme. L'amplificateur T 7 dispose d'une compensation de dérive représentée par la diode D 4, la résistance R il et la capacité C 2 reliant ce circuit à la polarité négative. Cet amplificateur T 7 et sa conpensation de dérive permet de corriger électriquement et automatiquement les variations physiques de la cellule, et de jouer ainsi un r8le de discrimination entre le signal d'alarme et l'évolution du bruit de fond de la cellule. Le transistor T 9 est associé à la constante de temps représentée par le circuit capacité résistance comprenant R 17, C3 C4 et R 18 Cet ensemble permet d'analyser la vitesse de montée du signal et di mémoriser sous forme d'impulsions, qui sont stockées dans le thysistor T il . Lorsque le nombre d'impulsions dépasse une valeur pré-établie, elle déclanche une alarme qui est transmise à la centrale de l'installation ou visualisée sur une diode LED D D 7 appartenant au détecteur.Cette diode est régulée parle circuit résistance-diode R 22 - D 6 On peut afficher une répétition du signal au moyen de l'alimentation A 1, au travers de la diode D 8 Pour différencier l'alarme d'une perte d'isolement de la cellule, on a équipé le dispositif d'un n circuit bascule n sans verrouilla qui élimine les variations brèves de court-circuit du courant de détection.Ce n circuit-bascule " comprend la diode D 3 associée aux transistors T 3 et T 4, et aux résistances R 7 et R 6 Ce circuit D3 T3 T4 R7 et R6 est complété par le transistor T, .12 qui devient conaucteur lorsque le circuit-bascule fonctionne et qu 8t affiche sur le pannean de commande A 3/l'information . f Un circuit temporisateur appellé circuit retard pst constat par la résistance R 20, la capacité chimique C 6 et le transistor T 10, qui ont pour fonction d'éliminer les parasites provoqués à l'occasion d'un branchement inopiné d'un détecteur qui ne serait p parfaitement équilibré du point de vue ionisation radioactive où polarisation électrique. Fonctionnement : Lorsque l'on a fixé les différents éléments modulaires interchangeables (eu), (10) et (18) , on place le corps du détecteur (16)au moyen de son capot détrompeur (24), qui se fixe par un dispositif à bafonnette (21) L'équilibre de l'ionisation étant atteinte et le détecteur alimenté sous courant basse tension, on effectue un réglage de l'amplificateur T 7 en déchargeant la capacité C 2, soit par un court-circuit manuel, soit an travers du circuit comprenant le transistor à effet de champ T 8 et la résistance R 19 . Cette remise à zéro est maintenue pendant 30 secondes pour les cellules dont la fabrication nécessite une mise à l'équilibre d'ionisation et de polarisation. Lorsque le circuit est équilibré et que le détecteur est en position de veille le courant perçu par le transistor à effet de champ T 2 correspond aux fluctuations du bruit de fond électrique de la cellule. La valeur de ce courant est mémorisée par le circuit capacitif constitué de la diode D 2, du transistor T 2 , de la capacité C 1 . Lorsque la chambre d'analyse perçoit une fumée , son impédance varie considérablement, générant un courant électrique qui augmente la conduction de T i . Ce courant est perçu par le circuit constitué par la résistance R 10 et le transistor T 5 qui ont pour fonction d'inverser la polarité du signal avant de subir l'amplifi cation par T 7 . Ce dernier subit une compensation électrique au moyen de la diode D 4, la résistance R 11 et la capacité C 2 La comparaison provoque le passage d'un courant amoçant le transistor unijonction programmable T 9 9 lui-mme temporisé par R 17 et'R 18 associée à la capacité C 4 Cette dispositioMrovoque une impulsion enregistrée par le thysistor T 11 qui fournit un courant électrique au travers de la diodeLED D- 7, qui s'allume Le circuit transistorisé T 6 et la diode zener Z 1 servent de butée électrique pour l'alarme en cas de compensation maximale du bruit de fond de la cellule Lorsque le courant ne peut 'équilibrer par suite de coupure où court-circuit, le déséquilibre devez transistors T3 et T4 associé à la résistance R 7 et a la diode D 3 constituent un un circuit qui bascule sans verrouillage. Cette opération permet de commander l'alimentation électrique de la diode D 7 associée à sa résistance R 22 qui s'allume et signale le dérangement sur le tableau A 2 Revendication I - Détecteur de fumées à modules inter changeables caractéris8 en ce qu'il comporte différents modules plastiques tel que socle inférieur et supérieur, enjoliveur et capot détrompeur fabriques en plastique moulé, le capot détrompeur a fixation balonnette relie le corps métallique du détecteur comprenant la chambre d'analyse de grand volume9 et celle de référence de faible volume, ionisées par une seule source radioactive de faible intensité, le circuit electronique vélocimétrique utilisé pour différencier l'alarme de l'évolution du bruit de fond de la cellule, le corps extérieur du détecteur contenant une grille métallique et des ailettes d'orientation destinées à canaliser l'air extérieur Revendication 2 - Dispositif suivant la revendication 1 caractérisé en ce que les éléments plastiques constituant le socle inférieur de fixation (17) le socle supérieur (28) et l'enjoliveur (lo) sont réunis entre eux au moyen de clips (20) et (19) les rendant facilement interchangeables. Revendiettion 3 - Dispositif suivant la revendication 1 caractérisé en ce que le corps métallique (16) du détecteur de fumées est fixé aux éléments plastiques (17) '(28) et (10) formant n socle n au moen d'un capot détrompeur (24) vissé sur le corps du détecteur dont la languette (21) constituant un dispositif de fixation à baïonnette Revendication h - Dispositif suivant la revendication 1 caractérisé en ce que l'ionisation de la chambre de référence (1) et de l'a chambre d'analyse (2) est réalisée au moyen d'une source radioactive alpha d'américum de faible intensité inférieure à 18 g Curie Revendication 5 - Dispositif suivant la revendication 1 caractérisé en ce que le moyen d'ioniser les chambres d'analyse et de référence avec une source radioactive de faible intensité ( inférieur à 18 g Curie ) est une source (5) ionisant plus faiblement la chambre de référence (1) que la chambr d'analyse (2) Revendication 6 - Dispositif suivant la revendication 1 caractérisé es ce que le moyen de mesurer les variations électriques de l'ionisation de l'atmosphère est constitué de trois électrodes polarisées en courant continu basse tension deux électrodes (1) et (2) constituant les armatures d'un condensateur, la troisième est une membrane conductrice (3) portant la source radioactive (5) et isolee' e' des plaques du condensateur par un joint (26) Revendication 7 - Dispositif suivant la revendication 1 caractérisé en ce que le moyen de différencier les signaux d'alarme des variations électriques du bruit de fond de la cellul est une électronique vélocimètrique qui mémorise sur une capacité C 1 associée à un transistor T 2, les variations lentes du bruit de fond de la cellule et effectue une correetion automatique. Revendication 8 - Dispositif suivant la revendication 1 caractérisé en ce que le signal d'alarme est enregistré au moyen d'un amplificateur à transistor T 7 dont l'impédance est réglable et qui dispose d'une compensation de dérive caractériséf par une diode D 4, une résistance R il, et une capacité C 2 Revendication 9 - Dispositif suivant la revendication 1 caractérisé en ce que l'on discrimine les variations lentes du bruit de fond de la cellule des signaux rapides d'alarme au moyen d'un circuit comprenant une constante de temps représentée par les capacités C3 C4 et les résistances R 17 et R 18 et comptenr d'impulsions représenté par le thysistor T il Revendication 10 - Dispositif suivant la revendication 1 caractérisé en ce que les pertes d'isolement et autres parasites sont différenciés des signaux d'alarme au moyen d'un circuit bascule sans verrouillage comprenant la diode D3, les transistors T3 et T4 qui agit sur T12 et le rend conducteur. pour annoncer l'alarme.