Brevet FR2579802A1 — publié le 19861003

La présente invention concerne un détecteur optique de fumées placé dans une chambre noire de forme cylindrique, isolée de l'extérieur par des parois à fenêtres garnies de chicanes. Le dispositif de détection logé à l'intérieur comprend deux sources lumineuses fonctionnant par impulsions et un organe photosensible constitué par un phototransistor orienté qui ne perçoit totalement la lumière émise par la source que lorsque celle-çi est diffusée et réfractée par les particules de fumée traversant la chambre. On connait de nombreux détecteurs d'incendie basés sur des principes physiques différents. Rappelons le détecteur de fumées utilisant la différence d'ionisation produite par une fumée sur l'air de l'atmosphère d'un local, le détecteur thermique, sensible à l'élévation anormale de la température d'un local ou de son environnement, les détecteurs chimiques à oxyde de carbone ou à gaz carbonique affichant une alarme lorsque le taux de ces produits de combustion dépasse un seuil d'alerte, les détecteurs de flamme, les dispositifs de détection infra-rouge. Tous ces dispositifs présentent de multiples inconvénients tels que : déclnchement de fausse alerte intempestive, temps de réponse important, sensibilité anormale aux agents de pollution. Le dispositif objet du présent brevet permet d'obvier cés inconvénients et surtout de confirmer l'alarme annoncée par un détecteur de type précédemment cité, lorsque ce dernier fait partie d'une installation de surveillance. Cependant, tous les détecteurs optiques connus consomment une grande quantité d'énergie électrique; ils sont en outre sensibles à l'humidité, a la chaleur et aux variations d'intensité lumineuse de la source émettrice. Aussi pour résoudre ces problèmes d'échauffement et de consommation électrique, on a imaginé dans ce présent dépôt un dispositif à impulsion, tandis que pour satisfaire aux conditions imposées par la norme NFS 61950 relative aux détecteurs optiques ponctuels de fumées qui stipule Toute diminution de la puissance lumineuse émise de nature a empêcher le fonctionnement du détecteur lors d'un essai d'efficacité doit être compensée dans l'organisation interne du détecteur ou faire apparaitre, sur le tableau regroupant les informations de l'installation complète, le signal de dérangement. Le nouveau détecteur optique travaille en impulsions lumineuses et contrôle de l'émetteur au récepteur , l'intensité du rayon lumineux. Le déclenchement de l'alarme n'étant obtenu que lorsque le rayon lumineux diffusé au travers des particules de fumée est perçu par un phototransistor placé dans la chambre noire La présente invention dénommée n Nouveau détecteur optique ponctuel de fumées " se caractérise par un ensemble d'éléments plastiques s~emboitant les uns dans les autres au moyen de clips, et comprenant un socle ou capot détrompeur, un circuit électronique vélocimétrique de détection d'alarme , un générateur d'impulsions lumineuses, un contrôle du rayon lumineux émis, une chambre noire portant un émetteur de lumière, un récepteur du rayon lumineux du type phototransistor et doté de chicanes , un couvercle équipé d'un second émetteur de lumière , l'ensemble étant coiffé par le circuit électronique du détecteur émetteur d'impulsions lumineuses. La présente invention ainsi décrite présente de nombreux avantages et notamment - Une parfaite fiabilité dans toutes les atmosphères humides - Un taux de fausse alarme minimal - Un faible échauffement/ - Une simplicité de fabrication, de contrôle et de réglage9 - Une faible consommation électriqueo - Une grande dynamique de détection avec un temps de réponse très faible. L'invention sera mieux comprise grâce aux dessins annexés qui ne sont donnés qu'à titre indicatif et non limitatif. Les figures 1, 2, 3, 4 et 5 représentent en coupe les différents éléments constituant le détecteur optique et notamment le socle ou capot détrompeur (figure 1), le circuit électronique (Figure 2), le couvercle de la chambre noire (figure 3), la chambre noire (figure 4) et le corps du détecteur (figure 5). Les figures 6 et 7 représentent la chambre noire vue en coupe verticale et vue de dessus, permettant de montrer la disposition de l'émetteur de lumière , par rapport au récepteur de rayon lumineux du type phototransistor. r La figure 8 représente une section horizontale ae la chambre noire montrant les chicanes qui l'équipent . Les figures. 9 et 10 représentent le couvercle de la chambre noire dessiné suivant une coupe verticale et une section horizontale La figure 11 représente le schéma électronique du circuit vélocimétrique utilisé pour alimenter et analyser les signaux lumineux et déclencher 1 'alarme Suivant une première caractéristique de lfineention ainsi quelle est représentée aux figures 1, 2, 3, 4 et 5, le détecteur optique de fumées se compose d'un socle cylindrique inférieur (1) réalisé en plastique thermodurcissable moulé, monobloc (4) servant de support à l'ensemble du détecteur et dénommé capot détrompeur.Ce capot détrompeur reçoit une languette métallique én forme de Z (2) qui sert de connection à l'alimentation électrique et est fixée par une vis (3) qui relie le capot détrompeur au circuit électronique (6) . Cette vis (3) se fixe dans la colonnette filetée (5) dessinée sur la figure 2 du circuit électronique L'encoche (24) placée à la base du socle du capot détrompeur (1) est utilisée pour loger l'ergot (16) moulé sur le capot extérieur plastique dessiné sur la figure 5 et destiné à fixer ce dernier Sur la figure 2 on trouve le circuit électronique (6) dont le centre comprend un orifice (21) dans lequel se loge la tubulure creuse (8) placée sur le couvercle de chambre noire de la figure 3 A la figure 2 on trouve la colonnette (5) permettant de raccorder le capot détrompeur (1) au circuit imprimé.Le rivet creux métallique (17) du circuit imprimé logé dans la tubulure (18) du corps extérieur du détecteur représenté -figure 5 sert d'antirotàtion et de prise TEST Sur le circuit électronique (6) on a dessiné la diode LED (7) qui constitue le voyant lumineux indiquant l'état d'alarme au feu. Aux figures 3 et 4 on trouve la chambre noire plastique (12) et son couvercle (10) équipé à la base de chicanes (14) destinées à provoquer l'écoulement de l'air sans introduire de lumière parasite. Cette chambre noire est fermée par le couvercle (10) moulé plastique portant un des deux émetteurs de lumière (9), et est surmonté d'une tubulure creuse (8) servant à l'écoulement de l'air contenu dans la chambre noire La chambre noire (12) et son couvercle (10) s'emboitent par force l'un dans l'autre et sont retenus par l'ergot (11) moulé dans le plastique du couvercle (10). La couronne supérieure de la chambre noire (12) est dotée d'une échancrure (13) destinée au réglage La chambre noire (12) qui porte un second émetteur de lumière et un récepteur à phototransistor (non représenté ici), pivote autour du couvercle afin d'obtenir un réglage mécanique et optique satisfaisant entre l'émetteur du couvercle (9) , l'émetteur de la chambre noire et son récepteur Le capot extérieur représenté à la figure 5 réalisé en plastique moulé, comporte des fenêtres d'aération (21) et des parois latérales (15) sur lesquelles sont moulés les ergots (16) servant à réunir par clips le capot au socle (1) et l'orifice (18) utilisé en antirotation et au passage des fiches TEST Suivant une autre caractéristique importante de l'invention on a représenté sur les figures 6 et 7 la chambre noire suivant une coupe verticale et horizontale ( chambre déjà présentée à la figure 4 ). Cette Chambre noire a la forme d'un cylindre terminé à la base par un tronc de cône; elle est moulée en plastique du type ABS. Les chicanes (14) apparaissent sur la partie inférieure de la chambre tandis que la partie supérieure a la forme d'un cylindre (12) portant deux orifices (9) et (19) utilisés pour reçevoir l'émetteur de lumière et le récepteur Sur la partie supérieure (12) de la chambre, on a découpé une échancrure (13) destinée à faciliter la rotation de celle-ci par rapport à son couvercle ; les languettes (20) servent à permettre le pivotage de la chambre par rapport au corps afin que le phototransistor (9) soit implanté toujours au même endroit, de façon à réduire au maximum la longueur des fils le réunissant au circuit imprimé Suivant une autre caractéristique de l'invention, on a représenté à la figure 8 une section horizontale de la chambre réalisée au niveau des chicanes .La forme de ces chicanes (14), moulées en plastique, permet l'écoulement de l'air chargé ou non de fumées, et isole l'intérieur de toute lumière parasite On a-tracé, au niveau des chicanes (14), les points de raccordement (23) les reliant à la partie haute de la chambre (12) Les languettes (20) sont destinées au détrompage de la chambre par rapport au corps, et les entailles (22) sont utilisées comme antirotation de la chambre . On a dessiné sur les figures 9 et 10 le couvercle de la chambre noire suivant une coupe verticale et une coupe horizontale . Ce couvercle est un cylindre formé d'une pièce plastique moulée monobloc (10) dont le fond porte un tube creux (8) jouant lerole de cheminée pour l'évacuation de l'air. Les éléments émetteur-récepteur sont situés au niveau de la sortie des fumées. Cette chambre noire a la forme d'un cylindre terminé à la base par un tronc de cône; elle est moulée en plastique du type ABS. Les chicanes (14) apparaissent sur la partie inférieure de la chambre tandis que la partie supérieure a la forme d'un cylindre (12) portant deux orifices cylindriques (9) et (19) utilisés pour reçevoir l'émetteur de lumière et le récepteur Sur la partie supérieure (12) de la chambre, on a découpé'une échancrure (13) destinée à faciliter la rotation de celle-ci par rapport à son couvercle au moyen de la languette (20) sans gêner l'émetteur (9). Suivant une autre caractéristique de l'invention, on a représenté à la figure 8 une section horizontale de la chambre réalisée au niveau des chicanes. La forme de ces chicanes (14) moulées en plastique permet l'écoulement de l'air chargé ou non de fumées, et isole l'intérieur de toute lumière parasite On a tracé au niveau des chicanes (14) les points de raccordement (23) les reliant à la partie haute de la chambre (12). Les languettes (20) sont destinées à permettre la rotation manuelle de cette chambre sur son couvercle et les entailles (22) sont utilisées pour réunir n chambre et couvercle n par un dispositif type nbayonnetten. On a dessiné sur les figures 9 et 10 le couvercle de la chambre noire suivant une coupe verticale et une coupe horizontale. Ce couvercle est un cylindre formé d'une pièce plastique moulée monobloc (10) dont le fond porte un tube creux (8) jouant le rôle de cheminée pour l'évacuation de l'air. Sur les parois latérales (10) du couvercle, un orifice (9) permet de loger le second émetteur de lumière type LED, tandis que la moulure extérieure (11) sert à fixer le couvercle de la chambre (12) au moyen d'une rainure (22) façonnée sur celle-ci. Suivant une autre caractéristique importante de l'invention, on a représenté à la figure 11 le schéma électronique vélocimétrique évoqué à la figure 2 Le circuit est alimenté en courant continu aux bornes + et Ce courant continu est transformé en générateur d'impulsions qui alimente les deux émetteurs de lumière par le circuit comprenant un amplificateur opérationnel ICI associé aux capacités C1, C2, aux résistances R1, R2, R3, et au transistor bipolaire Q1 Dans ce circuit la capacité C1 associée à la résistance R3 fixe la fréquence de récurence, les résistances R1, R2 imposent l'intensité du courant, la capacité C2 définit la largeur de l'impulsion, et le transistor Q1 fonctionne en tant qu'amplificateur de courant Le phototransistor constitue le récepteur de lumière, il est représenté sur le schéma électronique par le symbole Q2 associé à un circuit d'adaptation constitué par le transistor Q3, et les résistances R4, R5 et R6 . Lessrésistances R5 et R6 constituent une limite de courant qui, pour un certain niveau de tension, déclenche l'alarme "FEU" . La fonction vélocimétrique est constituée par la capacité C3 associée à la diode D3 et la résistance R7 L'intégration Ju signal thermovélocimétrique est obtenu au moyen de la capacité C4. Pour déclencher l'alarme dès que le courant augmente lentement, le circuit. des résistances R9, R10 associé à la diode D4 provoque l'augmentation de l'ampli opérationnel IC2 qui bascule et déclenche l'alarme.L'information alarme est perçue alors au plot Al associé à la diode D10 et la résistance R18. L'information alarme est mémorisée par le circuit comportant le thyristor Q6, la capacité C7 et la résistance R16 Lors de la mise sous tension du détecteur, la capacité C5 absorbe l'excès de courent, évitant de provoquer la fonction dérangement. Cette fonction est obtenue par le circuit comportant l'amplificateur opérationnel IC3 , les résistances R8, Roll, R13, R14 et le transistor Q4 qui, au moment ou le courant parasite augmente, bascule, devient conducteur et transmet au plot A3 le signal de dérangement Le transistor Q5 associé à la diode Z1 et la capacité C6 constitue un circuit de stabilisation qui limite la concommation de courant Les diodes D8 et D9 isolent le plotAl, permettant de brancher en parallèle différents détecteurs optiques de fumées pour commander un répétiteur d'action commun FONCTIONNEMENT :: Le contrôle du rayon lumineux est obtenu en recevant au niveau du phototransistor, une très faible partie du rayon lumineux emis par des voyants LED Pour limiter les consommations électriques, ces voyants lumineux sont alimentés sous forme d'impulsions lumineuses de fbrte intensité de durée égale à 1 seconde au moyen du circuit ICl complété par le transistor Ql, les résistances Rl, R2 et la capacité C2 Pour limiter l'influence des dérives trop importantes le fonctionnement de l'électronique du détecteur est vélocimétrique, et les impulsions sont transformées en courant continu au moyen d'un circuit intégrateur constitué par la capacité C4. Cette tension continue est analysée par l'ampli opérationnel IC2 sn présence de fumée, la conduction du transistor Q2 augmente et. la tension de l'émetteur Q3 croît., L'entrée inverseuse de l'amplifica- teur opérationnel IC2 conserve le potentiel'qui la polarisait initialement au moyen du réseau diode-rësistance-capacitë D3-R7;;C3 Lorsque l'entrée non inverseuse atteint une tension supérieure à l'état initial, l'amplificateur IC2 bascule et entraine la conduction du thyristor.Q6 qui déclenche l'alarme visualisée par l'illumination du voyant LED D7 et transmet l'information ALARME FEU au tableau de signalisation sur la borne A2 L'amplificateur opérationnel IC3 , lorsqu'il bascule, informe d'un dérangement dû à un défaut de fonctionnement de l'émetteur. Dans ce cas, l'émetteur du transistor Q3 descend en-dessous du potentiel relevé aux bornes de la résistance R 11 . L'amplificateur IC3 bascule et entraine la conduction du transistor Q4 qui courtcircuite la ligne d'information A2 A3 pour transmettre le signal de dérangement au tableau de signalisation. Un réglage électrique au point TEST est obtenu au moyen d'une orientation angulaire du couvercle qui contient un des deux émetteurs de lumière par rapport au récepteur de type phototransistor. Revendication 1 - Nouveau détecteur optique ponctuel de fumées caractérisé par un ensemble d'éléments plastiques s'emboitant les uns dans les autres au moyen de clips et comprenant un socle, ou capot détrompeur, un circuit électronique vélocimétri que de détection d'alarme, un générateur d'impulsions lumineuses un ensemble électronique signalant le dérangement, un contrôle de rayon lumineux, une chambre noire dotée de chicanes portant un émetteur et un récepteur de lumière du type phototransistor et un couvercle équipé d'un second émetteur de lumière, l'ensemble étant coiffé par le corps du détecteur proprement dit Revendication 2 - Dispositif selon la revendication 1 caractérisé en ce que le moyen optique de détection est constitué de deux émetteurs de lumière ponctuels, l'un situé sur les parois de la chambre noire, l'autre sur les parois du couvercle , et d'un récepteur de rayons lumineux du type phototransistor (19), le récepteur étant séparé de l'émetteur par un angle de 1350 Revendication 3 - Dispositif selon la revendication 1 caractérisé en ce que le réglage angulaire assurant l'efficacité optique est obtenu au moyen du couvercle (10; portant un des deux émetteurs{9), qui pivote sur la chambre noire (12) portant le second émetteur de lumière et le récepteur (19) type phototransistor. Revendication. 4 - Dispositif selon la revendication 1 caractérisé en ce que la chambre noire plastique (12) est isolée de la lumière extérieure parasite au moyen de chicanes (14) assurant la circulation de l'air et des fumées dans cette chambre (12) pour être évacuées ultérieurement par une tubulure creuse (8) placée sur le couvercle (10) de la chambre Revendication 5 - Dispositif selon la revendication 1 caractérisé en ce que la consommation d'énergie électrique importante entrainant un échauffement parasite du détecteur est éliminée au moyen d'une alimentation sous forme d'impulsion lumineuse obtenue à partir d'un circuit électronique comprenant un amplificateur opérationnel IC-lcomplété par un transistor Q1, des capacités C1 et C2 et des résistances mortes R1 et RI Revendication 6 - Dispositif suivant la revendication 1 caractérisé en ce que la fréquence des impulsions et leur durée sont obtenues au moyen d'un couple capacité C1 et résistance R3 destiné à définir la fréquence, et d'un autre couple électroni que composé d'une capacité C2 et des résistances R1 et R2 utilisé pour assurer la durée de l'impulsion. Revendication 7 - Dispositif selon la revendication 1 caractérisé en ce que le moyen de contrôler l'intensité du rayon lumineux ponctuel et d'éviter des défauts de fonctionnement est obtenu au moyen d'un amplificateur opérationnel IC3 associé à une résistance R13 et à un transistor Q4 connecté sur les bernés de l'émetteur de lumière; lorsque le transistor Q4 voit sa conduction diminuer, cette diminution est proportionnelle à l'intensité du rayon lumineux et entraine le déclenchement du signal de dérangement à la centrale de contrôle. Revendication 8 - Dispositif selon la revendication 1 caractérisé en ce que le moyen de détecter l'alarme provoquée par une progression lente de l'intensité lumineuse perçue par le phototransistor (19) est un circuit vélocimétrique comportant un amplificateur opérationnel In 2 relié à un réseau diode t résistance-capacité D3-R7-Cf alimenté par du courant continu Revendication 9 - Dispositif selon la revendication 1 caractérisé en ce que l'alarme est perçue au moyen du récepteur photo transistor Q2 adapté par le transistor p3, celle-ci est transmise au voyant LED D7 qui s'allume et conduit l'informa tion alarme par l'intermédiaire de l'amplificateur opérationnel IC 3 associé au transistor Q6 au niveau du plot A2 .