Brevet FR2607938A1 — publié le 19880610

Le détecteur de fumées objet de la présente invention est un condensateur à air qui produit un signal d'alarme lorsque l'atmosphère séparant les armatures du condensateur voit sa constante diélectrique varier sous l'effet de fumées L'atmosphère placée entre les armatures ayant sa constante diélectrique stabilisée au repos par une source radioactive de faible intensité La plupart des détecteurs de fumées utilisant une source radioactive et vendus actuellement dans le commerce comportent deux chambres :: - une chambre dite d'analyse, soumise à un rayonnement ionisant, et qui communique avec l'atmosphère extérieure, - une chambre dite de référence, soumise à un rayonnement ionisant complètement étanche Chacune de ces deux chambres est équipée de sondes polarisées Lorsque l'atmosphère de la chambre d'analyse détecte de la fumée, il apparait une tension entre les deux sondes que l'on utilise pour déclancher un signal d'alarme . Le circuit électronique de traitement des signaux est un circuit dit de haute impédance sensible aux parasites électriques Ce type de détecteur présente de nombreux inconvénients et notamment - un risque important de pollution radioactive. - un danger de contamination du personnel chargé de construire ou de réparer le détecteur - ne vitesse de réponse lente, la chambre d'analyse étant protégée de l'extérieur par une grille afin d'éliminer les dangers de la radioactivité - une sensibilité aux parasites électriques. La présente invention, en utilisant des mesures de constantes diélectriques , a pour but d'obvier à ces inconvénients , et se caractérise par l'utilisation d'une source radioactive émettrice alpha de très faible intensité ( 0,5 curie ) Ce détecteur de fumées fonctionne comme un condensateur à air dont la capacité peut être calculée par l'équation C = c = s 4 qe C = représente la capacité exprimée en microfarad s = la surface des armatures e = la distance qui sépare les armatures La constante diélectrique est proportionnelle à la composition chimique de l'air situé entre les armatures du condensateur Si l'on place sur l'une des armatures une source radioactive de très faible intensité émettant un rayonnement alpha , la constante diélectrique de l'air, et par conséquent, la capacité du condensateur , va se fixer à une valeur moyenne dépendante de l'intensité du rayonnement ionisant Compte tenu que l'ionisation n'est pas à saturation , un changement de composition de l'air séparant les armatures provoqué par la présence de fumées, fournira une variation de l'impédance électrique qui pourra être détectée et servir à déclancher un signal d'alarme En se reportant à la figure 1 , on a représenté le principe de fonctionnement du détecteur le condensateur à air représenté en coupe est constitué de deux armatures métalliques, l'une en forme de capot (DJ emprisonnant un grand volume d'air, et l'autre en forme de dsique (B) supportant la source radioactive L'électrode collectrice (C) placée très près de la source radioactive délimite deux espaces, l'un, grand, limité par l'électrode (CJ , et l'aramture (D) soumis à une ionisation non saturante , et l'autre, petit, limité par l'électrode (C) et le disque (B), contient la source radioactive Ce faible espace est soumis à une ionisation saturante avec une atmosphère dont la permittivité électrique est constante Le condensateur à air constitué des armatures (BJ et (D) est polarisé par une alimentation électrique continue (A) le circuit d'adaptation d'impédance (Z) permet d'équilibrer le circuit et d'imposer les valeurs de tensions (U) et du courant (I) aptes au bon fonctionnement du détecteur Ainsi définie, l'invention dénommée " Nouveau détecteur de fumées modulaire " est caractérisée en ce qu'elle comporte un socle inférieur , un enjoliveur , un socle supérieur et un capot détrompeur réalisé en plastique moulé , des dispositifs de fixation par clips et baionnettes , un capot portant le circuit électronique vélocimétrique, des voyants lumineux de bon fonctionnement , une prise test de contrôle , à la base du capot, la cellule de détection avec sa source radioactive, l'électrode collectrice, les armatures des condensateurs , un grillage métallique et un capot plastique de protection Ainsi définie, la présente invention présente de nombreux avantages et notamment - une grande fiabilité de fonctionnement - un risque de pollution radioactive nul quels que soient les aléas subits par le détecteur - une facilité de construction - une facilité de restauration des détecteurs par l'interchangeabilité des modules - - une insensibilité à la corrosion atmosphérique - un taux de fausse alerte nul Ajoutons à ces avantages que ce type de détecteur associé à une électronique de mesure vélocimétrique, répond à la norme française relative aux détecteurs de fumées référencée sous le nO NFS 61950 d'Avril 1971 L'invention sera mieux comprise grâce aux figures et dessins annexés et qui ne sont donnés qu'à titre indicatif et non limitatif, pour une réalisation préférentielle choisie par l'inventeur - La figure 1 représente le principe de fonctionnement - Les figures 2, 3 et 4 représentent les socles inférieur et supérieur et l'enjoliveur réalisés en plastique moulé - La figure 5 représente une vue du dessus des socles supérieur et inférieur emboités - Les figures 6, 7 et 9 représentent le capot détrompeur, la cellule contenant le dispositif capacitif de détection des fumées, la grille de protection et son capot protecteur - La figure 10 représente l'électronique de détection et d'alarme Suivant une caractéristique de l'invention, on a représenté aux figures 2, 3 et 4 les socles inférieur (1) et supérieur (2), l'enjoliveur (3), réalisés en plastique moulé et dessinés suivant un plan vertical L'enjoliveur (3) est fixé sur le socle inférieur (1) au moyen de l'ergot !25) qui s'encastre dans le logement (18) pratiqué sur toute la circonférence du socle. Le socle supérieur (2J s'emboite dans le socle inférieur (1) au moyen de l'ergot (4) qui se loge dans la rainure (21) du socle inférieur L'alimentation électrique extérieure est obtenue par un raccordement des fils au niveau de la vis (8/ . Cette dernière est complétée par un étrier de languette (23) , une languette métallique (22) et une lame souple (24) servant de point de connection électrique Suivant une autre caractéristique de l'invention on a représenté sur la figure 5 le socle inférieur (1) et le socle supérieur (2) emboités et vus de dessus . les vis (8) masquent les languettes (22) (23) (24) servant à la connection électrique de l'alimentation extérieure Chaque vis représente suivant son emplacement,une alimentation électrique positive ou négative La barrette (26) en plastique, est un élément solidaire du socle (2J Les languettes (19) placées dans la matrice du socle supérieur (2) et solidaires de ce dernier, servent à recevoir l'ergot baïonnette du capot détrompeut, non représenté sur cette figure Suivant une autre caractéristique de l'invention, on areprésenté aux figures 6, 7, 8 et 9 successivement le capot détrompeur (5) en plastique moulé, qui s'emboite sur le socle supérieur au moyen de l'ergot baïonnette (6). Ce socle (5) sert à supporter l'ensemble de la cellule de mesure au moyen de la vis de fixation (9) qui est utilisée aussi pour l'alimentation électrique au moyen de la languette (7) . le capot détrompeur (5) reçoit aussi le corps plastique (14) au niveau d'une encoche (30) pratiquée sur toute la circonférence du capot détrompeur (5) et qui loge l'ergot (34) du corps plastique (14). Ce dernier, représenté sur les figures 8 et 9 sert d'élément de protection de l'ensemble, et contient les organes sensibles de la cellule Suivant une caractéristique importante de l'invention, on a représenté à la figure 6 la cellule munie des deux armatures du condensateur, l'une formant le capot (12) et l'autre constituée par le plateau métallique (31) La source radioactive (32) est fixée par collage sur l'électrode (31) du condensateur. Son extrëmité est garnie d'un isolant électrique (29) servant de fixation par collage de l'armature (12) . L'électrode collectrice (33) est réunie au transistor T1 et isolée électriquement par le tube plastique (27) .Cette électrode collectrice est maintenue avec un écartement constant de l'armature (31) au moyen d'un joint isolant (28) On a représenté sur la figure 6 le circuit imprimé (20) qui porte le voyant lumineux de bon fonctionnement (10) constitué d'une diode LED et la prise de test (11) servant à contrôler son fonctionnement. Les plots (16) sont des fils conducteurs isolés qui constituent les liaisons électriques entre les armatures (12) et (31) du condensateur électrique et le circuit imprimé (20) La figure 7 représente la grille (13) protégeant des parasites électriques la cellule de détection (15) qui constitue un élément solidaire du corps plastique (14) moulé au niveau (34) Suivant une caractéristique importante de l'invention , on a représenté à la figure 10 le circuit électronique vélocimétrique de mesure et d'amplification des signaux électriques destinés à déclancher l'alarme En se reportant à cette figure, les armatures du condensateur (12) et (31) sont raccordées aux pôles + et - de l'alimentation électrique de courant continu 20 v. L'électrode (31) porte la source radioactive (32) destinée à ioniser plus fortement le .volume d'air compris entre la sonde (33) et l'électro- de (31) de façon à obtenir une constante diélectrique stable de -latmosphère comprise entre la sonde (33) et l'électrode (12) L'électrode collectrice (33) gui apprécie les variations du courant d'ionisation existant entre les armatures est connectée au transistor à effet de champ T1 associé au transistor PNP T2 Les capacités C1 et C2, dont l'une est chimique , filtrent la tension d'alimentation de la cellule de détection du condensateur à air constitué par les armatures (12) et (31) La source du transistor T1 est raccordée au diviseur potenitométrique R3 R4 Le point milieu de ce diviseur est relié à une diode D2 de jonction puis à une acpacité chimique C5 séparées par la résistance R6 avant d'être connecté à l'alimentation électrique de polarité négative la capacité C5 se décharge au travers du transistor uni jonction programmable T3 relié au diviseur de tension R3 R4 par la diode D 11 Le transistor T3 commande le thysistor T6 portégé par la résistance R 13 et la capacité chimique C 7 Le circuit de résistance R8 R9 R10 fixe le potentiel minimal de la diode D3 et maximal de la diode D4 Le circuit correspondant aux potentiels hauts du détecteur est constitué par les transistors T4 et T5 et la résistance réactive R 11 . Le circuit d'alarme est représenté par la résistance R 15, les diodes D7 et D 10 . La diode D 7 est du type LED associée à la résistance R 14 elle visualise l'alarme. La diode D 1 filtre l'alimentation positive du détecteur. A 1 est une borne permettant une transmission à l'extérieur de l'alarme. A 2 et A 3 sont des bornes de transmission signalant soit une alarme, soit un dérangement . Elles sont associées à la diode D 5 et au transistor T 4 Le circuit constitué par le transistor T 4 et la diode D 6 commande l'éclairement de la diode LED D 7 Fonctionnement En se reportant à la figure 1 , si l'espace compris entre l'électrode collectrice (33) et l'armature (12) reçoit les fumées , la constante diélectrique de l'air diminue, entrainant une diminution de la capacité du détecteur. Cette variation est transformée par le transistor T1 en tension Les variations rapides de la tension T1 dûes à une alarme sont différenciées par le transistor T3 qui commute et commande T6, afin de transmettre l'alarme à une centrale . Cette opération est réalisée au travers du réseau R 15 et D 10 La capacité chimique C 5 mémorise les variations lentes de la tension de la cellule afin de les différencier des variations rapides dûtes aux émanations de fumées causées par un sinistre Dans le cas où la chambre de mesure comprise (12) et (33) subit un phénomène de saturation , le transistor T3 abscule grâce à la tension imposée par le circuit capacité - résistance C5, R8, R9, R10, associé à la diode D3 En cas de perte d'impédance de la cellule , le potentiel du point S augmente et atteint un potentiel supérieur au point V A Le transistor T5 commence à conduire le courant et entraine la conduction du transistor T4 . La conduction de l'ensemble est accélérée par la résistance R 11 . Cette diminution d'impédance est alors transmise comme information à la centrale au niveau des plots A2 et A3 au travers de la diode D5 et du transistor T4 Dans le cas où la perte d'impédance est simultannée avec une détection de fumées, il y a recouvrement des informations . Cependant, l'alarme est transmise grâce au fonctionnement vélocimétrique qui enregistre une différenciation entre les signaux Après une alarme, la décharge de la capacité C5 est nécessaire afin d'effectuer une remise à zéro de l'ensemble, au moyen du transistor T3 qui bascule et devient conducteur. L'alarme nécessite l'intervention de l'opérateur situé à la centrale en provoquant un arrêt du circuit général du détecteur qui commande le circuit C5 et T3 T3 est polarisé par la résistance R5 qui est de forte valeur et provoque une commutation continue pour un courant de faible intensité Pour réobtenir un nouveau blocage de T3, la diode D 11 commute le circuit sur la faible valeur de la résistance R 3 Revendication 1 Nouveau détecteur de fumées modulaire caractérisé en ce quril comporte un socle inférieur, un enjoliveur, un socle supérieur, un capot détrompeur réalisé en plastique moulé, des dispositifs de fixation par clips et balonnettes, un capot portant le circuit électronique vélocimétrique, un voyant lumineux de bon fonctionnement, une prise test de centrale, à la base est logée la cellule de détection avec sa source radioactive, l'électrode collectrice, les armatures du condensateur, un grillage métallique et un capot plastique de protection Revendication 2 Détecteur de fumées suivant la revendication 1 caractérisé en ce que le moyen de détecter la fumée est un condensateur à air polarisé constitué de deux armatures métalliques (12) et (31), l'une de ces armatures portant une source émettrice alpha de faible intensité servant à stabiliser à un niveau constant la constante diélectrique de l'air séparant les armatures Revendication 3 Détecteur de fumées suivant la revendication 1 caractérisé en ce que les variations de la capacité du condensateur sont mesurées au moyen d'une sonde (33) située entre les armatures pres de l'armature (31) portant la source radioactive (32) Revendication 4 Détecteur de fumées suivant la revendication 1 caractérisé en ce que le moyen de polariser les armatures (12) et (31) du condensateur à air est une source de courant continu basse tension Revendication 5 Détecteur de fumées suivant la revendication 1 caractérisé en ce que le dispositif électronique est vélocimétrique et détecte une alarme au moyen d'un condensateur C5 qui se décharge lentement avec l'augmentation du potenyiel du bruit de fond électrique sans porvoquer la conduction électrique du transistor T5 chargé de devenir conducteur lors d'une alarme en porvoquant la conduction des transistors T1, T3 et T6 Revendication 6 Détecteur de fumées suivant la revendication 1 caractérisé en ce que le circuit électronique vélocimétrique détecte le signal d'alarme au moyen du transistor T5 qui devient conducteur sous l'effet de l'élévation brusque du potentiel mesuré par la sonde (33) et qui provoque la conduction des transistors Tl, T3 et T6 , allumant la diode D 7 et transmettant le message à la borne A 1 Revendication 7 Détecteur de fumées suivant la revendication 1 caractérisé en ce que le corps du détecteur est réalisé au moyen de modules plastiques 1, 2 et 3 , moulés, qui stemboitent entre eux par des ergots et sont interchangeables. Revendication 8 Détecteur de fumées suivant la revendication 1 caractérisé en ce que les modules plastiques 1, 2, 3, le capot détrompeur (5) et le capot (30) portant le condensateur à air et le circuit imprimé, sont raccordés au moyen d'une fixation de type bannette (19) Revendication 9 Détecteur de fumées suivant la revendication 1 caractérisé en ce que l'alarme est visualisée au moyen d'un voyant lumineux (10) porté par le capot plastique (30) Revendication 10 Détecteur de fumées suivant la revendication 1 caractérisé en ce que le contrôle du bon fonctionnement est assuré par une prise de contrôle test (11) fixée sur le circuit vélocimétrique