Brevet FR2561778A1 — publié le 19850927

- 1 - Détecteur électronique de particules chargées pour la détection d'incendie. L'invention concerne un détecteur électronique de particules chargées pour la surveillance de l'atmosphère d'un local par exemple, notamment pour la détection des incendies. Le problème de la détection d'incendie par la détection d'ions est bien connu. Usuellement, on provoque l'ionisation de l'air d'une chambre au moyen d'une source radioactive ou d'une étincelle électrique périodique, et on mesure,à l'état de veille, un courant ionique. Lorsqu'un feu se décla- re, des particules lourdes de fumée par exemple, sont véhi- culées dans le local jusqu'à la chambre de détection o elles perturbent la circulation des ions en-les captant ou en les bloquant. Le courant ionique mesuré diminue alors et on utili- se cette diminution pour déclencher une alarme. Il faut remar- quer que l'humidité diminue également le courant ionique. Pour éviter que cette humidité ne déclenche de fausses alarmes, il est usuel de disposer une chambre de référence à l'abri de l'humidité, ou bien de procéder à une compensation électroni- que de la sensibilité du détecteur. Dans ce cas, il devient très difficile de détecter un feu couvant, par exemple. En effet, avec ces feux sans gros dégagement de chaleur, les courants de convection ne sont pas assez forts pour transpor- ter des particules lourdes au déteclur en un temps raisonna- ble. En conséquence, le temps de réponse des détecteurs à un feu couvant est très long, ce qui constitue un inconvénient pour le respect des règles de sécurité. L'un des buts de la présente invention est de réaliser un détecteur dans lequel, contrairement aux détec- teurs connus, la présence de particules, émises par un début d'incendie, par exemple, augmente le courant traversant le détecteur. Un autre but de l'invention est de procurer un détecteur de particules chargées remarquablement simple et pouvant fonctionner sous différents types d'alimentations, avec une consommation extrêmement faible. L'invention a pour objet un détecteur électro- nique de particules chargées, du type comportant un capteur à deux électrodes alimenté en tension, caractérisé en ce que ledit capteur a son point de fonctionnement en courant situé vers la zone de la décharge de Townsend, et en ce que la capture d'ions par ledit capteur provoque une augmenta- tion du courant qui le traverse. Selon d'autres caractéristiques de l'invention: -* - l'une des électrodes du capteur est reliée au point d'alimentation par l'intermédiaire d'une résistance de très forte valeur, tandis que l'autre électrode est reliée au point de mesure et, de là, à la masse par l'intermé- diaire d'une résistance; - lorsque le-capteur est alimenté, la capture d'ions entraîne une remontée du potentiel au point de mesure; - les électrodes sont constituées par des fils repliés en alpha. A titre d'exemple, on a représenté au dessin annexé: Figure 1- un schéma électrique simplifié d'un mode de réalisation du détecteur de particules chargées selon l'invention; Figure 2 à 11- divers modes de réalisation des électrodes du détecteur de la figure 1. En se reportant au dessin, on peut voir un capteur 1 des particules chargées, qui constitue la partie sensi- ble du détecteur. Le boîtier de ce capteur n'est pas repré- senté. Ce bottier doit être ouvert aux gaz susceptibles de le traverser et comporte de préférence une grille lais- sant passer les gaz et les particules chargées émises par un début d'incendie. Les électrodes 2 et 3 du capteur 1 feront l'objet d'une description ultérieure. Le capteur-1 est relié à la masse par une résis- tance 4 dont la. valeur est par exemple de l'ordre de 10 mégohms. Entre le capteur 1 et la résistance 4 est prévu un premier point de mesure 5. Le capteur 1 est relié à une source d'alimentation par l'intermédiaire d'une résistance série 6 de très grande valeur, de l'ordre de 1 gigohm. La source d'alimentation est symbolisée par le point7. Elle est découplée de la masse par une capacité 8. L'alimentation du circuit est schématisée par un transformateur élévateur de tension dont le primaire 12 est alimenté entre les bornes 13, 14 et dont le secondaire 15 est branché entre, d'une part la masse, et d'autre part le point 7 par l'intermédiaire d'une diode 16. Il faut préciser que l'alimentation du circuit peut être continue, au point 7, avec une tension de l'ordre de 1.000 V par exemple; qu'elle peut 8tre redressée, selon le schéma de la figure 1, le primaire étant alimenté en alternatif; et enfin qu'elle peut être impulsionnelle, toujours dans le cas de la figure 1, le primaire étant alors alimenté par des impulsions provenant par exemple de la décharge d'un condensateur. Compte-tenu de la valeur de la résistance 6, et de la valeur de la tension d'alimentation, le courant susceptible de traverser le capteur 1 est de l'ordre de 10-9 à 10 12 A. Le point de fonctionnement du capteur doit se situer vers la zone de la décharge de Townsend, qui est une décharge non entretenue, c'est-à-dire bien en dessous, en intensité, de la zone de l'avalanche auto-entretenue correspondant à l'effet Corona. La forme des électrodes 2, 3 est prévue pour limiter le champ électrique entre elles,- de façon à éviter les décharges. C'est pourquoi les électro- des ne sont pas constituées par des pointes. en regard l'une de l'autre, mais plutôt par des doigts (figure 2), des boules (figure 3), des fils repliés en demi-cercle (figure 4) ou en alpha (figure 5), ou bien encore des fils droits dis- posés dans des plans parallèles (figure 6), la projection de l'un des fils sur le plan de l'autre fil coupant ce dernier, des fils parallèles (figure 7), des fils en hélice disposés parallèlement (figure 8) ou dans des plans parallèles (figure 9). On peut encore avoir l'une des électrodes en forme de bobine répartie sur un cylindre et l'autre électrode disposée dans l'axe du cylindre, soit droite (figure 10), soit en hélice (figure 11). Ces modes de réalisation des électrodes ne sont décrits qu'à titre d'illustration. De préférence, les électrodes sont en fil replié par exemple en alpha, selon le schéma de la figure 5. Cette forme d'électrode se révèle particulièrement efficace pour capter les particules chargées et non complètement brûlées émises par un feu et notamment par un feu couvant. Lorsque ces particules sont captées par les électrodes, elles s'y déchargent, ce qui crée un courant, mais elles s'y enflamment de nouveau, ce qui crée une émisssion d'ions secondaires également captés, d'o il résulte une augmenta- tion nette du courant. Cette combustion secondaire est améliorée en constituant, ou en recouvrant, les électrodes de métaux ou d'alliages spéciaux. Il en résulte une amélioration de la sensibili- té du capteur et un auto-nettoyage des électrodes: le capteur peut ainsi travailler sous une tension d'alimenta- tion plus faible. La différence fondamentale par rapport aux cap- teurs ioniques classiques est que dans le capteur selon l'invention, les ions captés et les ions secondaires, égale- ment captés, augmentent le courant dans le capteur. En revanche, les variations de température ambiante, les courants d'air, la présence de particules non chargées, sont sans influence sensible sur le courant dans le capteur, ce qui évite les fausses alarmes. Il faut cependant reconnaître que l'humidité affecte les qualités du capteur en faisant diminuer le courant qui le traverse. Si l'on revient au schéma de la figure 1, on peut analyser le fonctionnement du détecteur de la façon simplifiée suivante en l'absence d'ions le point de mesure 5 est à un potentiel stable; en présence d'ions captés, le courant dans le capteur augmente et le potentiel de ce point varie. L'alimentation du capteur peut être continue, alternative redressée, ou impulsionnelle avec des impulsions d'échantillonnage de l'ordre de 10 à 20 ms par seconde, par exemple. L'invention est particulièrement bien adaptée à la détection des débuts d'incendie, notamment des feux couvants, par son capteur qui capte les petites particules chargées émises au démarrage du feu. Elle est également adaptée à la détection des fumées, des gaz, des vapeurs (de sodium, par exemple), des poussières, des aérosols, ou des ions. REVENDICATIONS 1. Détecteur électronique de particules chargées, du type comportant un capteur à deux électrodes alimenté en tension, caractérisé en ce que ledit capteur (1) a son point de fonctionnement en courant situé vers la zone de la décharge de Townsend, et en ce que la capture d'ions par ledit capteur (1) provoque une augmentation du courant qui le traverse. 2. Détecteur selon la revendication 1, carac- térisé en ce que les électrodes (2, 3) sont constituées par des fils repliés en alpha. 3. Détecteur selon la revendication 1, caractérisé en ce que l'une des électrodes (2} du capteur est reliée au point (7) d'alimentation par l'intermédiaire d'une résistance (6) de très forte valeur, tandis que. l'autre électrode (3) est reliée au point de mesure (5) et, de là, à la masse par l'intermédiaire d'une résistance (4). 5. Détecteur selon la revendication 3, caractérisé en ce que lorsque le capteur est alimenté, la capture d'ions entraîne une remontée du potentiel au point de mesure (5.).