Brevet FR2608815A1 — publié le 19880624

La présente invention concerne un système pour détecter la surchauffe d'ambiance de différents espaces. Afin de pouvoir protéger des structures et des équipements contre des surchauffes provoquées, par exemple, par des fuites ou des ruptures de canalisations d'air chaud prélevé, par exemple, sur des réacteurs d'aéronefs, il est habituel de mettre en place des systèmes permettant de détecter d'éventuelles surchauffes. De façon connue, de tels systèmes de détection se composent principalement des moyens suivants - une boucle de détection de surchauffe comprenant une pluralité d'éléments thermosensibles montés en série. Chaque élément thermosensible est soumis en permanence à la température ambiante de l'espace dans lequel il est placé, et se présente sous forme d'une âme centrale parcourue par le courant d'alimentation de la boucle et d'une gaine d'isolement, reliée à la masse, de ladite âme ; un dépassement d'un seuil prédéterminé de température se traduisant par une variation importante de l'impédance d'isolement de la gaine ; et - des moyens permettant d'effectuer le traitement des signaux détectés représentatifs de ladite variation d'impédance pour ainsi déterminer si une surchauffe a effectivement lieu dans un desdits espaces. L'inconvénient essentiel de tels systèmes connus de détection de surchauffe réside en ce qu'il n'est pas possible de déterminer simultanément l'emplacement de la surchauffe, c'est-à-dire l'espace particulier dans lequel se produit la surchauffe. Cet inconvénient est d'autant plus évident que la boucle de détection est longue et l'accès aux espaces surveillés difficile. La présente invention a pour but d'éviter cet inconvénient et concerne un système pour détecter la surchauffe d'ambiance de différents espaces permettant simultanément de déterminer lequel desdits espaces subit une surchauffe. A cet effet, le système pour détecter la surchauffe d'ambiance de différents espaces, du type comportant - des moyens d'alimentation électrique présentant deux bornes dont l'une est reliée à la masse, - une chaine d'une pluralité de n éléments thermosensibles montés en série, reliée auxdits moyens d'alimentation chaque élément, disposé dans l'un desdits espaces, étant de plus relié à la masse et étant sensible à une variation de la température d'ambiance dudit espace de sorte que, pour une température d'ambiance inférieure à un seuil prédéterminé, la liaison à la masse dudit élément présente une impédance très grande et, pour une température d'ambiance supérieure audit seuil, ladite liaison présente une impédance très faible, - des moyens de détection de la variation éventuelle d'impédance de la chaîne desdits éléments, et - des moyens de traitement des signaux détectés, est remarquabe, selon la présente invention, en ce qu'il comprend - (n-1) résistances dont chacune est intercalée entre deux éléments thermosensibles consécutifs, - une cascade d'une pluralité de (n-1) résistances montées en série, laquelle est montée en parallèle sur ladite chaîne d'éléments thermosensibles, - une pluralité de n interrupteurs montée de façon telle qu'une première borne de chacun d'entre eux est reliée au point commun entre deux résistances consécutives de la cascade de résistances, à l'exception des premier et dernier interrupteurs dont les premières bornes sont reliées, respectivement, en amont et en aval des première et dernière résistances de ladite cascade de résistances, les secondes bornes desdits interrupteurs étant reliées en commun à la borne non reliée à la masse desdits moyens d'alimentation électrique, - un appareil de mesure de tension monté en parallèle sur ladite chaîne d'éléments thermosensibles et ladite cascade -de résistances, et - un interrupteur dont une première borne est reliée à un point commun à la chaîne d'éléments thermosensibles et à la cascade de résistances, et dont la seconde borne est reliée à la masse. Ainsi, en commandant séquentiellement les interrupteurs de ladite pluralité de n interrupteurs et en mesurant, à chaque fois, la tension correspondante à l'aide dudit appareil de mesure de tension, il est possible, en comparant les différentes tensions mesurées avec les tensions correspondantes sans surchauffe, de détecter une éventuelle surchauffe et de la localiser dans l'un des espaces surveillés, comme cela sera expliqué plus en détail par la suite. De préférence, lesdites (n-l) résistances intercalées entre deux éléments thermosensibles consécutifs sont identiques entre elles, et, en outre, les (n-l) résistances de ladite cascade de résistances sont, de préférence, identiques entre elles. En particulier, les résistances intercalées entre deux éléments thermosensibles consécutifs sont identiques aux résistances de ladite cascade de résistances. Selon une autre caractéristique de l'invention, une première extrémité de ladite chaîne d'éléments thermosensibles est reliée à l'extrémité correspondante de ladite cascade de résistances par l'intermédiaire de deux résistances montées en série de part et d'autre d'un premier point relié à une première borne dudit appareil de mesure de tension, et la seconde extrémité de ladite chaîne d'éléments thermosensibles est reliée à l'extrémité correspondante de ladite cascade de résistances par l'intermédiaire de deux résistances montées en série de part et d'autre d'un second point relié à la seconde borne dudit appareil de mesure de tension. De préférence, lesdites résistances montées entre ladite chaîne d'éléments thermosensibles et ladite cascade de résistances sont identiques entre elles et sont, avantageusement, identiques aux résistances intercalées entre deux éléments thermosensibles consécutifs et aux résistances de la cascade de résistances. En outre, le système selon l'invention peut comporter un processeur destiné à commander l'ensemble desdits interrupteurs selon une séquence prédéterminée, et relié audit appareil de mesure de tension. En particulier, dans une première étape de ladite séquence, le processeur ferme le premier interrupteur de ladite pluralité de n interrupteurs et l'interrupteur relié entre l'ensemble de la chaine d'éléments thermosensibles et ae la cascade de résistances, et la masse, pour ainsi pouvoir tester la continuité de la chaîne d'éléments thermosensibles par l'intermédiaire dudit appareil de mesure de tension. Puis, dans une seconde étape de ladite séquence, le processeur maintient ouvert l'interrupteur relié entre l'ensemble de la chaîne d'éléments thermosensibles et de la cascade de résistances, et la masse, et ferme l'un après l'autre les interrupteurs de ladite pluralité de.n interrupteurs, l'interrupteur qui a été précédemment fermé étant à chaque fois rouvert, une mesure de tension par ledit appareil de mesure de tension étant réalisée après chaque fermeture d'un interrupteur et ouverture de l'interrupteur précédent pour ainsi pouvoir détecter et localiser une éventuelle surchauffe dans un desdits espaces. Enfin, ledit processeur peut être relié, en aval, à un dispositif périphérique d'affichage et/ou d'alarme. Les figures du dessin annexé feront bien comprendre comment l'invention peut être réalisée. Sur ces figures, des références identiques désignent des éléments semblables. La figure i montre un système de détection conforme à l'invention. La figure 2 est un schéma électrique équivalent du système de la figure 1 quand on teste la continuité du circuit. La figure 3 est un schéma semblable à celui de la figure 2 quand on cherche à détecter une éventuelle surchauffe et lorsque, en fait, la température à laquelle se trouve chacun des éléments thermosensibles est inférieure à un seuil critique, l'interrupteur de rang i étant fermé. Les figures 4 et 5 sont des schémas semblables à celui de la figure 3 lorsqu'un élément thermosensible de rang i est soumis à une température supérieure audit seuil, et lorsque les interrupteurs de rang 1 et de rang i sont fermés, respectivement. L'exemple de réalisation du système conforme à l'invention, montré sur la figure 1, comporte une chaîne AB constituée d'une alternance de n éléments thermosensibles 1.i (avec 1 # i S n pour lesdits éléments) et de n-l résistances identiques 2.i (avec 1 4 i # n-l pour lesdites résistances), une résistance 2.i étant disposée entre l'élément 1.i et l'élément 1.(i+i). Chacun des éléments 1.i est constitué, de manière connue, d'une âme centrale, montée en série dans la chaîne AB, et d'une gaine d'isolement. L'impédance série de cette âme centrale est faible et est négligeable par rapport à la valeur des résistances 2.i. Par ailleurs, l'impédance d'isolement de la gaine de chacun desdits éléments 1.i est susceptible de varier entre une valeur très grande (pratiquement infinie), lorsque la température de l'ambiance dans laquelle est disposé ledit élément est inférieure à un seuil critique, et une valeur très faible (pratiquement nulle) lorsque ladite température est supérieure audit seuil. Ainsi, lorsque ladite température est inférieure audit seuil, chaque élément 1.i se comporte comme un conducteur de résistance nulle intégré en série dans la chaîne AB, mais, lorsque ladite température est supérieure audit seuil, chaque élément 1.i se comporte comme une dérivation à la masse. Lorsque le système selon l'invention est destiné à détecter la surchauffe d'ambiance de différents espaces, chaque élément 1.i est disposé dans l'un desdits espaces. En outre7 le système selon l'invention comporte une cascade CD constituée d'une pluralité de n-l résistances 3.i (avec li i $ n-l pour lesdites résistances), montées en série et identiques aux résistances 2.i, ladite cascade CD étant montée en parallèle sur ladite chaine AB d'éléments thermosensibles. Les extrémités A et C de ladite chaine d'éléments 1.i et de ladite cascade de résistances 3.i sont reliées entre elles par deux résistances 4 et 5 montées en série de part et d'autre d'un point E. De même, les extrémités B et D desdites chaîne et cascade sont reliées entre elles par deux résistances 6 et 7 montées en série de part et d'autre d'un point F. Les résistances 4 à 7 sont identiques entre elles et sont, de préférence, identiques aux résistances 2.i et 3.i. Une pluralité de n interrupteurs 8.i (avec i i s n pour lesdits interrupteurs) est montée de façon que, pour chacun, une première de ses bornes se trouve reliée au point commun entre deux résistances 3.i consécutives, l'interrupteur 8.i étant relié entre la résistance 3.(i-1) et la résistance 3.i, et cela à l'exception des premier 8.1 et dernier 8.n interrupteurs dont les premières bornes sot reliées, respectivement, en amont et en aval des première 3.1 et dernière 3(n-i) résistances de la cascade CD.De plus, les secondes bornes des interrupteurs 8.i sont reliées en commun à un point G, lui-même relié à une borne 10a d'une source 10 d'alimentation électrique du système susceptible de fournir une tension U entre le point G et la masse, l'autre borne 10b de la source 10 étant reliée à la masse. Une première borne lia d'un voltmètre 11 ou analogue est reliée au point E entre les résistances 4 et 5 et une seconde borne 71b du voltmètre 11 est reliée au point F entre les résitances 6 et 7. Un interrupteur 9 est relié, d'une part, au point F et, d'autre part, à la masse. Le fonctionnement du dispositif est piloté par un processeur 12, commandant les interrupteurs 8.i par des liaisons 13 et l'interrupteur 9 par une liaison 14. Une liaison 15 permet d'adresser au processeur 12 les mesures du voltmètre 11. Enfin, un dispositif périphérique 16, d'affichage et/ou d'alarme, est relié au processeur 12 par une liaison 17. Le fonctionnement du système conforme à l'invention est le suivant. Dans un premier temps, pour tester la continuité de la chane AB d'éléments thermosensibles, le processeur 12 ferme l'interrupteur 8.1 et l'interrupteur 9. Le schéma électrique équivalent du système conforme à l'invention est alors donné par la figure 2. La source 10 de tension U alimente, dans ce cas, deux branches en parallèle - une première branche u, 8.1, C,D,F comportant les n-1 résistances 3.i et la résistance 6, et - une seconde branche G, 8.1, C,E,A,B,F comportant les résistances 4 et 5, les n-l résistances 2.i et la résistance 7. Le courant circulant dans cette dernière branche engendre aux bornes de la résistance 4 une tension de valeur V11, et le voltmètre 11 indique la tension U-V11 en fonctionnement normal, c'est-à-dire quand il n'existe pas de coupure dans la chaîne AB d'éléments thermosensibles et quand aucun desdits éléments thermosensibles n'est soumis à une surchauffe. Dans le cas ou il existe une coupure dans la chaîne AB d'éléments thermosensibles et qu'aucune surchauffe n'est détectée par un élément thermosensible, la tension mesurée par le voltmètre 11 sera égale à la tension U d'alimentation. Si maintenant il existe une coupure dans la chaîne AB d'éléments thermosensibles et qu'une surchauffe-est détectée par un élément thermosensible, deux cas peuvent se présenter a) si la coupure est en amont de la zone surchauffée, la tension mesurée par le voltmètre 11 sera égale à la tension U d'alimentation b) si la coupure est en aval de la zone surchauffée, la tension mesurée par le voltmètre 11 sera inférieure à la tension U d'alimentation et dépendra de l'emplacement de la surchauffe. Ainsi, si la tension mesurée par le voltmètre 11 est égale à la tension U d'alimentation, l'existence d'une coupure dans le circuit est certaine. En revanche, si la tension mesurée par le voltmètre 11 est inférieure à la tension U d'alimentation, on ne pourra conclure qu'en mettant en oeuvre la séquence de détection de surchauffe, décrite par la suite ; la comparaison des valeurs de tension mesurées avec les valeurs prévues permettant de déterminer l'existence ou non d'une coupure. Dans un deuxième temps, le processeur 12 maintient l'interrupteur 9 ouvert et ferme l'un après l'autre les interrupteurs 8.i, l'interrupteur 8.(il1) qui a été précédemment fermé étant à chaque fois rouvert. Une mesure de tension par le voltmètre 77 est réalisée après chaque fermeture d'un interrupteur 8.i et ouverture de l'interrupteur précédent 8.(i-1) pour ainsi pouvoir détecter et localiser une éventuelle surchauffe dans un desdits espaces. Si la température à laquelle se trouve chacun des éléments 1.i est inférieure audit seuil critique, le schéma électrique équivalent du système selon l'invention, lorsque l'interrupteur 8.i est fermé, est donné par la figure 3. Dans le cas où l'interrupteur 9 est ouvert et quand il n1 existe pas de surchauffe dans l'un quelconque des espaces surveillés, et quel que soit l'interrupteur 8.i qui est fermé, la tension mesurée par le voltmètre 11 sera toujours nulle, chaque élément 1.i se comportant alors simplement comme un conducteur de résistance nulle intégré en série dans la chaine AB. Sur les figures 4 et 5, on a supposé que l'élément 1.i, de rang i, était soumis à une température supérieure audit seuil critique, de sorte que son impédance d'isolement devient très faible et qu'il se comporte comme un court-circuiç à la masse. Si, dans ces conditions, on recommence la séquence de mesures décrite précédemment a) lorsque l'interrupteur 8.1 est fermé, les autres interrupteurs 8.i, ainsi que l'interrupteur 9, étant ouverts (figure 4), la source 10 alimente deux branches en parallèle, à savoir - la branche G, 8.1, C,D,F,B comportant les n-1 résistances 3.i, la résistance 6, la résistance 7 et les n-l-i résistances 2.i à 2.(n1) 2.(n-1) - la branche G, 8.1, C,E,A, 7.i comportant les résistances 4 et 5 et les i-1 résistances 2.1 à 2.(i-1). Le potentiel du point E est donc déterminé par le pont de résistances comportant, d'une part, la résistance 4 et, d'autre part, le montage série de la résistance 5 et des i-1 résistances 2.1 à 2.(i-1). De meme, le potentiel du point F est alors déterminé par le pont de résistances comportant, d'une part, le montage série des n-1 résistances 3i et de la résistance 6 et, d'autre part, le montage série de la résistance 7 et des n-1-i résistances 2.i à 2.(n-1). Les potentiels des points E et F sont donc différents et le voltmètre 11 indique une valeur de tension non nulle. b) Lorsque l'interrupteur 8.2 est fermé, les autres interrupteurs 8.i et l'interrupteur 9 étant ouverts, la source 10 alimente deux branches en parallèle, à savoir - la branche G, 8.2, D,F,B comportant les n-2 résistances 3.2 à 3.(n-1), la résistance 6, la résistance 7 et les n-l-i résistances 2.i à 2.(n-1) - la branche G, 8.2, C,E,A, 1.i comportant la résistance 3.1, les résistances 4 et 5 et les i-1 résistances 2.1 à 2.(i-1). Là encore, il en résulte pour les points E et F des potentiels différents, de sorte que le voltmètre 11 indique alors une autre valeur de tension non nulle. c) Le processus se poursuit pas à pas et, lorsque le processeur 12 ferme l'interrupteur 8.i, de rang i (figure 5), les autres interrupteurs 8.1 à 8.(i-1) et 8.(i+7) à 8.n et l'interrupteur 9 étant ouverts, la source 10 alimente les deux branches suivantes en parallèle, à savoir - la branche G, 8.i, D,F,B comportant les n-1-i résistances 3.i à 3.(n-1), la résistance 6, la résistance 7 et les n-1-i résistances 2.i à 2.(n-1) - la branche G, 8.i, C,E,A, 1.i comportant les i-l résistances 3.1 à 3.(i-i), les résistances 4 et 5 et les i-7 résistances 2.1 à 2.(i-1). Dans ce cas, il y a donc le montage série de i-l résistances 3.i et de la résistance 4 d'un côté du point E et le montage série de la résistance 5 et de i-7 résistances 2.i de l'autre côté dudit point E. Par suite, le potentiel du point E est égal à U, dans l'hypothèse où toutes les résistances sont identiques. De même, il y a alors le montage série de n-l-i résistances 3.i et de la résistance 6 d'un côté du point F et le montage série de la résistance 7 et de n-1-i résistances 2.i de l'autre côté dudit point. Le potentiel du point F est donc également égal à U. 2 Il en résulte que les potentiels des points E et F sont égaux et que le voltmètre 11 indique une valeur de tension nulle. d) Si le processeur 12 continue le processus de fermeture et d'ouverture des interrupteurs 8.i, jusqu'à l'interrupteur 8n, l'interrupteur 9 restant ouvert, le voltmètre 11 indique pour chaque état une valeur non nulle, pour des raisons identiques à celles mentionnées aux points a) et b) précédents. Ainsi, dans le cas où un élément 1.i est soumis à un échauffement excessif 1 - Chaque valeur de tension indiquée par le voltmètre 11 lors de la fermeture d'un interrupteur 8 de rang différent de i est non nulle. 2 - Lorsque l'interrupteur 8.i de rang i, correspondant au rang de l'élément 1.i subissant un échauffement excessif, est fermé, le voltmètre 11 indique une tension nulle. A partir de ces deux critères 1) et 2), le processeur détermine a) l'existence d'une surchauffe sur un élément -1.i b) la localisation dudit élément 1.i soumis à ladite surchauffe. REVENDICATIONS 1 - Système pour détecter la surchauffe d'ambiance de différents espaces1 du type comportant - des moyens d'alimentation électrique présentant deux bornes dont l'une est reliée à la masse, - une chaine d'une pluralité de n éléments thermosen sibles montés en série, reliée auxdits moyens d'alimentation ; chaque élément, disposé dans l'un desdits espaces, étant de plus relié à la masse et étant sensible à une variation de la température d'ambiance dudit espace de sorte que, pour une température d'ambiance inférieure à un seuil prédéterminé, la liaison à la masse dudit élément présente une impédance très grande et, pour une température d'ambiance supérieure audit seuil, ladite liaison présente une impédance très faible, - des moyens de détection de la variation éventuelle d'impédance de la chaîne desdits éléments, et - des moyens de traitement des signaux détectés, caractérisé en ce qu'il comprend - (n-î) résistances (2.i) (14 i Cn-1) dont chacune est intercalée entre deux éléments thermosensibles (1.i) ( i n) consécutifs, - une cascade (CD) d'une pluralité de (n-l) résistan ces (3.i) (14 i S n-l) montées en série, laquelle est montée en parallèle sur ladite chaîne (AB) d'éléments thermosensibles (1.i), - une pluralité de n interrupteurs (8.i) (1 4 i S n) montée de façon telle qu'une première borne de chacun d'entre eux est reliée au point commun entre deux résistances consécutives de la cascade (CD) de résistances (3.i), à l'exception des premier (8.1) et dernier (8.n) interrupteurs dont les premières bornes sont reliées, respectivement, en amont et en aval des première (3.1) et dernière (3.(n-1)) résistances de ladite cascade (CD) de résistances (3.i), les secondes bornes desdits interrupteurs (8.i). étant reliées en commun à la borne (10a) non reliée à la masse desdits moyens (10) d'alimentation électrique, - un appareil de mesure de tension (11) monté en parallèle sur ladite chaine (AB) d'éléments thermosensibles (1.i) et ladite cascade (CD) de résistances (3.i), et - un interrupteur (9) dont une première borne est reliée à un point commun (F) à la chaîne (AB) d'éléments thermosensibles (1.i) et à la cascade (CD) de résistances,et dont la seconde borne est reliée à la masse. 2 - Système selon la revendication 1, caractérisé en ce que lesdites (n-l) résistances (2.i) intercalées entre deux éléments thermosensibles (1.i) consécutifs sont identiques entre elles. 3 - Système selon la revendication 1 ou la revendication 2, caractérisé en ce que les (n-l) résistances (3.i) de ladite cascade (CD) de résistances sont identiques entre elles. 4 - Système selon les revendications 2 et 3, caractérisé en ce que les résistances (2.i) intercalées entre deux éléments thermosensibles (1.i) consécutifs sont identiques aux résistances (3.i) de ladite cascade (CD) de résistances. 5 - Système selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce qu'une première extrémité de ladite chaine (AB) éléments thermosensibles (1.i) est reliée à l'extrémité correspondante de ladite cascade (CD) de résistances (3.i) par l'intermédiaire de deux résistances (4,5) montées en série de part et d'autre d'un premier point (E) relié à une première borne (lia) dudit appareil de mesure de tension (11), et en ce que la seconde extrémité de ladite chaîne (AB) d'éléments thermosensibles (l-i) est reliée à l'extrémité correspondante de ladite cascade (CD) de résistances (3.i) par l'intermédiaire de deux résistances (6,7) montées en série de part et d'autre d'un second point (F) relié à la seconde borne (1 lb) dudit appareil de mesure de tension (11). 6 - Système selon la revendication 5, caractérisé en ce que lesdites résistances (4-7) montées entre ladite chaîne (AB) d'éléments thermosensibles (I.i) et ladite cascade (CD) de résistances (3.i) sont igenti- ques entre elles. 7 - Système selon les revendications 4 et 6, caractérisé en ce que lesdites résistances (4-7) montées entre la chaîne (AB) d'éléments thermosensibles (I.i) et la cascade (CD) de résistances (3.i) sont identiques aux résistances (2.i) intercalées entre deux éléments thermosensibles (I.i) consécutifs et aux résistances (3.i) de la cascade (CD) de résistances. 8 - Système selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce qu'il comporte un processeur (12) destiné à commander l'ensemble desdits interrupteurs (8.i,9) selon une séquence prédéterminée, et relié audit appareil de mesure de tension (11). 9 - Système selon la revendication 8, caractérisé en ce que, dans une première étape de ladite séquence, le processeur (12) ferme le premier interrupteur (8.1) de ladite pluralité de n interrupteurs et l'interrupteur (9) relié entre l'ensemble de la chaîne (AB) d'éléments thermosensibles (I.i) et de la cascade (CD) de résistances (3.i), et la masse, pour ainsi pouvoir tester la continuité de la chaîne (AB) d'éléments thermosensibles (1.i), par l'intermédiaire dudit appareil de mesure de tension (11). 10 - Système selon la revendication 8 ou la revendication 9, caractérisé en ce que, dans une seconde étape de ladite séquence, le processeur (12) maintient ouvert l'interrupteur (9) relié entre l'ensemble de la chaine (AB) d'éléments thermosensibles (1.i) et de la cascade (CD) de résistances (3.i), et la masse, et ferme l'un après l'autre les interrupteurs (8.i) de ladite pluralité de n interrupteurs, l'interrupteur (8.(i-1)) qui a été précédemment fermé étant à chaque fois rouvert, une mesure de tension par ledit appareil de mesure de tension (il) étant réalisée après chaque fermeture d'un interrupteur (8.i) et ouverture de l'interrupteur précédent (8-(i-1)) pour ainsi pouvoir détecter et localiser une éventuelle surchauffe dans un desdits espaces. 11 - Système selon l'une quelconque des revendications 8 à 10, caractérisé en ce que ledit processeur (12) est relié, en aval, à un dispositif périphérique (16) d'affichage et/ou d'alarme.