Brevet FR2633761A1 — publié le 19900105

- i - 2 La présente invention concerne un ensemble de détection d'incendie comprenant un détecteur de fumées à source radioactive, une électronique vélocimétrique complétée par un circuit intégré permettant d'analyser la nature des signaux émis par le détecteur qui, en même temps indique son adresse à un terminal constitué par un centre de traitement des données. On connait de nombreux détecteurs d'incendie fonctionnant sur des principes physiques différents: détecteur optique analysant l'intensité lumineuse absorbée par l'atmosphère, détecteur de fumées à source radioactive utilisant les variations de la constante diélectrique de l'air en absence ou présence de fumées, détecteur thermique avec sonde de température, etc.... Ces détecteurs sont généralement associés à une électronique qui analyse les signaux et les transforme en alerte en cas de sinistre. L'alerte étant constituée par un signal sonore ou lumineux émis sur le site. Pour améliorer la fiabilité des détecteurs et notamment ceux fonctionnant sur le principe d'une chambre d'ionisation, on utilise une électronique vélocimétrique. Celle-ci permet d'analyser la vitesse de montée des signat d'alarme et de différencier une alarme d e à un sinistre de celle provoqué par une variation inopinée de l'ionisation de la chambre. Afin de limiter l'emploi de source radioactive trop intense, il a été imaginé des détecteurs basés sur le principe du fonction- nement d'un condensateur à air. Ce détecteur est constitué par les deux armatures d'un condensateur emprisonnant un volume d'air à contrôler et dont la constante diélectrique est stabilisée par une source radioactive de très faible intensité. Enfin, pour faciliter le montage et la réparation des détecteurs ainsi réalisés, on a proposé une construction sous forme de module interchangeable. -2- 2633761 Chaque élément du détecteur se fixe au moyen de balonnette facilitant le dépontage et les réparations rapides des éléments défectueux. On obtient ainsi un détecteur fiable, robuste, dont la maintenance est aisée. La présente invention a pour objet d'adapter sur ce détec- teur un microprocesseur ayant pour fonction d'analyser les différents signaux émis, de localiser géographiquement ( adresse) le détecteur, afin d'informer un tableau de signalisation constituant un Terminal. Celui-ci étant plus particulièrement chargé de gérer un ensemble de détecteurs répartis sur le site géographique. Le détecteur de fumées avec circuit intégré pour adresse, objet de l'invention, est carac-e/'ICS en ce qu'il comporte un détecteur de fumées capacitif à chambre d'ionisation, formé de modules interchangeables en plastique moulé, dont le capot porte le circuit électronique vélocimétrique utilisé pour le traitement local des signaux, un circuit intégré analysant les signaux électriques pour les différencier, une ligne de transmission raccordée au Tableau de signalisation qui utilise les informations pour déterminer l'adresse du détecteur. L'invention ainsi caractérisée présente de nombreux avantages et notamment: - une fiabilité de fonctionnement, - un ensemble de moyens permettant de gérer un groupe de détecteurs, - une localisation du sinistre à partir d'un tableau de signa lisation centralisé, - une détermination de la nature des signaux émis par le détecteur indiquant soit un fonctionnement défectueux, soit un sinistre. 3 2633761 L'invention sera mieux comprise gr&ce aux dessins an- nexés qui ne sont donnés qu'à titre indicatif et non limi- tatif, notamment en ce qui concerne la nature du détecteur. La figure 1 représente le schéma de montage de plu- sieurs détecteurs raccordés au tableau de signalisation. La figure 2 représente le détecteur capacitif à modu- les interchangeables. La figure 3 représente le schéma de l'électronique vélocimétrique. [o La figure 4 représente le circuit intégré à micropro- cesseurs. En se reportant à la figure 1 et suivant une revendi- cation importante de l'invention, on trouve l'aménagement des détecteurs associés à la Centrale de traitement des informations TS. Les détecteurs de fumées à chambre d'ioni- sation sont représentés par leur socle (1). Ils sont ali- mentés en tension continue de 21v issue de la Centrale aux niveaux B1 et V1 o le plot B1 représente la polarité posi- tive. Chaque détecteur est équipé de son circuit électroni- 2= que vélocimétrique (16) associé au circuit intégré (17) permettant d'informer en continu la Centrale de signalisa- tion TS. Les raccords des circuits intégrés (17) pour l'a- limentation de chaque détecteur sont montés en parallèle et en série par une ligne de transmission T1 et T2.L'index T1 indique l'entrée de la ligne de transmission et T2 la sor- tie. Une liaison interne au circuit intégré permet d'entre- tenir l'information de la Centrale TS même lorsque le dé- tecteur ou élément semblable est hors service. Le circuit F constitue le circuit de faradisation protégeant les cables 3 de liaison des parasites extérieurs. Le tableau de signali- sation est équipé d'un microprocesseur de 8 bits destiné à analyser toutes les informations nécessaires à l'opération, à savoir l'alarme feu, le dérangement, l'alarme technique, le bon fonctionnement du détecteur, l'adresse de ce der- nier. -- 2653761 Ainsi chaque détecteur est capable de dialoguer avec la Centrale par l'intermédiaire de sa ligne de transmission. Chaque message issu d'un détecteur (1) est transmis au détecteur voisin et au tableau de signalisation *. Ail /d,eLae) Le détecteur indique au tableau de signalisation et à son voisin, son adresse et l'information ( alarme, dérangement, défaut technique Le tableau de signalisation TS peut reçevoir les informations soit au niveau T1, soit au niveau T2. Lorsque le tableau de signalisation émet un message, il émet ce dernier sur la ligne T1 ou T2 selon l'état du circuit. En cas de défaut de fonctionnement, le tableau ém, sur les deux lignes à la fois. En se reportant à la figure 2, on trouve le détect à modules composé d'un socle cylindrique (1) réalisé en plastique the. durcissable, servant de support à l'ensemble des modules. Ce socle (1) reçoit un premier élément modulaire (2) constituant le socle supérieur et qui se fixe sur (1) au moyen d'ergots situés au miveau (4). Cet élément modulaire est enfermé dans un enjoliveur extérieur (3) en plastique qui se fixe sur le socle cylindrique au moyen de -Lips (15). L'autre élément modulaire (5) appelé capot détrompeur, se fixe au moyen d'un ciSpositif à baïonnette au niveau (6) Le capot détrompeur (5) reçoit un capot plastique (14) constituant le corps du détecteur proprement dit. Cet élément (14) contient le circuit imprimé (16) fixé au moyen de vis (9), elles-mêmes raccordées au plot électrique (8). La liaison électrique est assurée par des languettes métalliques rigides (7) solidaires à la fois des vis (9) portant le circuit impri et du plot électrique (8) vissé. Le circuit intégré (17) et son micr processeur étant fixés sur le module (1) du détecteur. Ils sont reli au circuit imprimé (16) par une connection non représentée sur cette figure. - 5- 2633761 Sur le capot (14) on a fixé un voyant lumineux (10) indiquant soit le bon fonctionnement du détecteur, soit l'alarme. Une prise de tests(11) permet de contrôler le circuit électronique vélocimétrique.(16) A sa base, le capot (14), largement ajouré, contient une grille métallique (12) jouant le rôle de cage de Faraday, et la chambre d'ionisation. Cette chambre est formée des électrodes (19) et (18). L'électrode (18) étant constituée d'une source radioactive de faible intensité à base d' americium. Les électrodes (18) et (19) constituent les plaques du condensateur à air dont la constante diélectrique est stabilisée par la source radio- / active. La chambre d'analyse est formet par 1 électrode; (19) et l'armature métallique (12). En se reportant à la figure 3, on trouve le montage électronique vélocimétrique adapté au détecteur. En se reportant à cette figure, les armatures de condensateur (19) et (18) sont connectées aux pôles positif et négatif de l'alimentation électrique continue de 20v. L'électrode (19) est voisine de la source radioactive d'américum (18), de façon à créer un espace o la constante diélectrique de l'air est constante. Cet espace constitue une chambre de référence. Par ailleurs, l'espace compris entre l'électrode (18) et l'armature Y(12) constitue un volume soumis aux variations de la composition de 1 'air recevant les émanations de fumée. L'^ rrfl4ee(l2, est appelée électrode collectrice, elle est sensible au courant d'ionisation de l'air. Cette électrode (12) est connectée au transistor à effet de champ Tl associé au transistor T2. 6C 2633761 Les capacités C1 et C2 filtrent la tension d'alimenta- tion du détecteur de fumées constituant un condensateur a air. Les résistances R3 et R4 constituent un diviseur de tension qui pilote les transistors T1 et T2. Le point mi- ls lieu de ce diviseur de tension est connecté à une diode de jonction D2, une résistance R6 et une capacité C5, elle même reliée au pôle négatif du circuit. Cette capacité C5 se charge sous l'effet des variations lentes du détecteur et se décharge au travers du transistor T3 dont le réglage lb est obtenu par l'impédance formée par les résistances R3, R4, et RS. Le transistor T3 commande la conduction du tran- sistor T6 à travers le circuit compose par la résistance R13 et la capacité C7. Les résistances R8, R9, et RO10 bran- chées entre les pôles positif et négatif de la tension con- tinue fixent un potentiel minimal de conduction pour la diode D3, et maximal pour la diode D4. Ce potentiel corres- pond à la tension maximale du circuit de détecteur contrôlé par la conduction des transistors T4 et T5. (Contrôle de la perte d'impédance de la chambre d'analyse.) Le circuit qui déclenche l'alarme au tableau de si- gnalisation est représenté par la résistance R15 et la dio- de D10. Au delà de ce niveau le circuit comprenant la diode D6 et le transistor T4 contrôle la conduction du réseau. La conduction de T6 entraine l'allumage du voyant LED D7 à travers R14. Lors d'une perte d'impédance de la chambre d'analyse le voyant LED D7 est sollicité à travers D6 et T4 (signalisation de l'information dérangement). La diode D1, associée à C1 C2, conectée sur le plot positif de l'alimentation filtre celle-ci. Les bornes A2 et A3 sont utilisées pour transmettre les informations (alarme ou dérangement) à la ligne de transmission du circuit inté- gré. En se reportant à la figure 4 et suivant une caracté- ristique importante de l'invention on a représenté le circuit - 7- 2633761 intégré qui traite les informations issues ds détecteurs et transmet celles-ci au tableau central de signalisation régissant l'ensemble des détecteurs dispersés sur le site. Ce circuit intégré délivre au central quatre informations qui sont: Dérangement - Alarme feu - Alarme technique - Bon fonctionnement Pour obtenir ces différentes fonctions, le réseau comporte un circuit intégré IC1 de quatre bits dont la connection au circuit vélocimétrique est obtenue aux niveaux A2 etA3. Le signal émis par le détecteur vélocimétrique est analysé par le réseau composé des résistances R17 R18 R19 R20 dont les différents potentiel. sont repris par els ports P7 P8 P9 du circuit intégré IC1 qui les compare au au potentiel de ré/érence du port PlO' Le circuit IC mémorise ces différents potentiels constituant différents états du détecteur vélocimétrique et les intégre dans une mémoire interne masquée. IC1 étant un circuit intégré formé de semi-conducteurs au germanium comportant 4 bits à mémoire. Ce circuit intégré est alimenté en tension de 5volts continu au niveau PlO0 grâce au régulateur de tension formé par la diode D21, le transistor Q21 et les capacités chimiques C21 et C22. Ce circuit est branché sur l'alimentatLi de 21 volts, le transistor Q21 conduisant sous 5 volts et la capacité C21 constituant la réserve d'électricité lorsque le circuit n'est pas alimenté par une tension continue entre les points B1 et V1. L'analyse de la tension amont "est obtenue au moyen des résistances R27 et R28 connectées au port P10 qui isole IC21 de l'effet des court- circuits éventuels. Les ports de IC1 indexés P7 P8 P9 analysent les tensions d'alimentation au niveau R18 R19 R20 et transmettent les informations au central. Le circuit intégré IC est isolé de la tension de 21 volts au moyen du réseau jouant le rôle d'interface et est composé par les transistors Q22 Q2b Q 27 connectés aux ports du circuit intégré P13 Pl PD 11 11l Zét i Dans les cas d'un raccordement d'une ligne secondaire (LS) connectée à d'autres capteurs, la visualisation des informations: dérangement, alarme feu, alarme technique, bon fonctionnement, est obtenue après l'ouverture de l'interrupteur I par les transistors Q14 associé à la diode D6 et aux résistances RE. L'analyse des court-circuits et leur détection sont obtenues au moyen du diviseur de tension composé par les résistances R18 et R19 dont le point central est connecté aux ports PlO1 et Pl de IC21 par l'intermédiaire de la diode D4 et la résistance R17. Tous les court-circu des lignes sont détectés après déconnection de l'alimentation au niveau B2 par exemple, au moyen des transistors Q6 et Q7 qui s'ouvrent lorsque la tension décroit au niveau d'un diviseur de tension constitué par les résistances R18 et R9. Cette décroissance est analysée au niveau des 18 19, ports Pll et Ploi lorsq'une tension apparait sur la résistance R17. En cas de court-circuit, le circuit intégré IC1 au niveau du port P102 commande l'ouverture des transistors Q6 et Q7 afin d'annuler l'effet du court-circuit. Le port P91 de IC1 commande l'alimentation du détecteur. Le capteur est alimenté par une tension de 21volts issue des plots B1 et V1 reliée au capteur au moyen des transistors Q12 et Q13 associés aux résistances R24 et R25. - - 2633761 Le contrôle des court-circuits de l'alimentation du capteur est assuré par le transistor Q associé à la résistance R25 *, 12 Pour éliminer les phénomènes capacitifs des lignes de transmission on a construit un circuit d'accé- lération formé par les transistors Q25 et Q23 associés aux capacités C23 et C26 et aux résistances R23 et R24. Les transistors Q25 et Q23 sont connectés à l'alimentation positive de 21 volts. Les lignes de transmission T1 et T2 sont protégées en cas de courtcircuits par les résistances R6 et R Le circuit intégré IC1 est commandé en fréquence par une horloge QZ de 400 KHz associée aux capacités C24 et C25 et al& résistance R _. Après chaque dialogue, le circuit intégré est démémorisé au moyen du transistor Q24 connecté à la résistance R30 relié au port P 113 du microprocesseur IC1. - lo - 2633761 Revendication 1: Détecteur de fumées avec circuit intégré pour adresse caractérisé en ce qu'il comporte un détecteur de fumées capacitif à chambre d'ionisation formé de modules interchangeables en plastique moulé dont le capot porte le circuit électronique vélocimétrique utilisé pour le traitement local des signaux, un circuit intégré analysant les signaux électriques pour les différencier, une ligne de transmission raccordée au tableau de signalisation qui utilise ces informations pour déterminer l'adresse du détecteur. Revendication 2: Détecteur de fumées avec circuit intégré pour adresse selon la revendication 1 caractérisé en ce que le montage de l'ensemble est obtenu au moyen de détecteur de fumées capacitif (1) équipé d'une électronique vélocimétrique (2b et d'un circuit intégré ICI connecté par une ligne de transmission T1 et T2 qui relie différents détecteurs à la centrale de transmission TS. équipée égale- ment d'un circuit intégré de 8 bits. Revendication 3: Détecteur de fumées avec circuit intégré pour adresse selon la revendication 1 caractérisé en ce que les informations issues du circuit électronique vélocimétrique sont traitées et différenciées au moyen d'un circuit intégré ICI de 4 bits avec des mémoires masquées - 11 - 2633761 Revendication 4: Détecteur de fumées avec circuit intégré pour adresse selon la revendication 1 caractérisé en ce que la différenciation des signaux issus de l'électronique vélocimétrique est obtenue au moyen de résistances R18 R19 R20 provoquant des chutes de potentiel appréciéeú par le circuit intégré aux niveaux P7 P8 P9 par rapport à un circuit de référence représenté par le port P10 du circuit intégré IC1, mémorisa et intégrant cette différenciation dans sa mémoire masquée. Revendication 5; Détecteur de fumées avec circuit intégré pour adresse selon la revendication 1 catactérisé en ce que le moyen de réguler la tension du circuit intégré et d'assurer son alimentation est une source d'énergie de 5volts associée à un circuit composé d'une diode D21, d'un transistor 1eGTtefu& Q21 et d'une capacité C21, cette dernière assurant l'alimentation du circuit intégré IC1 en cas de panne générale d'alimentation. Revendication 6: Détecteur de fumées avec circuit intégré pour adresse selon la revendication 1 caractérisé en ce que le circuit intégré IC1 alimenté sous 5volts est isolé de l'alimentation générale au moyen des transistors Q22 Q26 Q27 connectés aux ports du circuit IC P13 Pll Plo' Revendication 7: Détecteur de fumées avec circuit intégré pour adresse caractérisé en ce que tout court-circuit est détecté apres déconnection de l'alimentation au moyen des transistors Q et Q qui s'ouvrent lorsque la tension générale décroit au niveau d'un point milieu d'un diviseur de tension constitué par les résistances R18 et R19, cette décroissance étant perçue par le circuit intégré ICl au niveau de ses ports Pil et PlO1 lorsqu'une tension apparait entre une résistance isolant ces ports, R17. 0- 12 - 2633761 À - 12 - 3S{- Revendication 8: Dé'ecteur de fumées avec circuit intégré pour adresse selon la revendication 1 caractérisé en ce que les phénomènes capacitifs parasités des lignes de transmis- sion sont éliminés au moyen des transistors Q 23 Q25 associé aux capacités C26 C23 et aux résistances R23 R24 constituant le circuit d'accélération. Revendication 9: Détecteur de fumées avec circuit intégré pour adresse selon la revendication 1 caractérisé en ce que le circuit intégré IC1 est remis à zéro périodiquement au moyen du transistor 024 qui en devenant conducteur commuté le port 113 au travers de la résistance R30 à la polarité + 5 volts. Revendication 10: Détecteur de fumées avec circuit intégré pour adresse selon la revendication 1 caractérisé en ce que l'on peut connecter ce détecteur à un autre capteur par une ligne secondaire sur laquelle la visualisation des informa- tions dérangement, alarme feu, alarme technique, bon fonctionnement s'obtient au moyen d'un transistor Q14 associ à une diode D6 et à la résistance RE après ouverture de l'interrupteur I.