Brevet FR2736183A1 — publié le 19970103

DETECTEUR OPTIQUE DE FUMEE A DIFFUSION La présente invention concerne d'une manière générale les dispositifs de surveillance d'incendie et plus particulièrement les détecteurs optiques de fumée utilisés pour signaler la présence de fumées. De tels détecteurs optiques de fumée sont connus et mis en oeuvre de longue date. Usuellement ces détecteurs optiques de fumée comportent un capteur accessible aux fumées comprenant un émetteur de rayons lumineux et un récepteur de rayons lumineux positionnés dans un boîtier et un circuit de traitement du signal délivré par ce capteur et de transmission des informations vers une centrale de surveillance. Le récepteur et l'émetteur sont disposés de façon telle que des rayons lumineux ne puissent circuler de manière directe de l'un à l'autre ou sont séparés par un écran. Le récepteur est disposé de manière telle que son cône de réception intercepte une partie du cône d'émission de l'émetteur. La zone appartenant à la fois aux deux dits cônes d'émission et de réception est appelée zone de diffusion. C'est la zone dans laquelle le récepteur peut observer une diffusion de la lumière en provenance de l'émetteur. Le boîtier présente des ouvertures en chicanes qui le rendent accessible aux fumées tout en interdisant d'une part la propagation de lumière ambiante et d'autre part l'entrée d'insectes dans celui-ci. Un dispositif tel que du grillage peut être disposé dans ces chicanes. Les parois internes du boîtier sont telles qu'elles reflètent au minimum les rayons lumineux. Lorsque l'air contenu dans le boîtier est exempt de particules, le récepteur ne reçoit pas de lumière tandis que lorsque de la fumée est présente dans ledit boîtier, les particules se trouvant dans la zone de diffusion reçoivent les rayons lumineux émis par l'émetteur et diffusent la lumière dans toute les directions et en particulier vers le récepteur qui est ainsi activé et peut donner une information d'alarme. Ces détecteurs présentent un inconvénient majeur lorsqu'il n'y a pas de fumée, le récepteur ne détecte pas de rayonnement et il n'est pas possible de savoir si le détecteur est en état de marche. C'est pourquoi il a été proposé dans le EP 0 055 319 des moyens permettant au récepteur de recevoir en permanence une partie de la lumière émise par l'émetteur. Un exemple de réalisation de ce type de détecteur utilise un guide de lumière disposé entre l'émetteur et le récepteur afin de transmettre directement une partie de la lumière émise du premier au second. Cette réalisation permet de disposer d'un signal de veille attestant du fonctionnement du capteur et de délivrer une information dès que ce signal de veille subit une modification. Ces détecteurs optiques de fumée présentent l'avantage de permettre la surveillance de leur capacité de fonctionnement. Ils présentent par contre l'inconvénient de ne pas permettre de tenir compte de l'encrassement ou de l'empoussièrement du à l'environnement qui influent sur le signal de veille. Le signal peut être utilisé pour fournir une information du type tout ou rien sur le fonctionnement du capteur mais ne peut pas être utilisé pour adapter les performances du capteur. D'autres exemples de réalisation permettent d'obtenir un signal de veille en créant une réflection adéquate au niveau du boîtier. Cette solution présente l'inconvénient d'être extrêmement sensible aux phénomènes d'encrassement et d'empoussièrement. De plus, le signal de veille est lié à des réflections de type différent de celles liées à la détection des fumées et ne peut donc être utilisé ni pour adapter les performances du capteur, ni pour le calibrer. Il a également été proposé dans le document déjà cité ou dans le GB 2 273 769, de disposer dans le boîtier du capteur un émetteur de référence ou un récepteur de référence afin de connaître l'évolution de la sensibilité du capteur dans le temps et d'ainsi pouvoir en tenir compte dans le traitement des signaux émis. Ces détecteurs sont peu exploitables du fait de leur coût élevé. L'invention a pour but de proposer un détecteur optique de fumée disposant d'un signal de référence représentatif du signal de fumée et dont les caractéristiques ne soient pas affectées par l'empoussièrement, l'encrassement ou les évolutions liées à l'environnement telles que la température ou la présence d' insectes. L'invention a pour objet un détecteur optique de fumée à diffusion, comportant un capteur accessible aux fumées dans lequel sont disposés - un émetteur de lumière, émettant vers une zone de diffusion accessible aux fumées, - un récepteur de lumière susceptible de recevoir de la lumière en provenance de ladite zone de diffusion, - et un guide de lumière ayant une entrée dirigée vers l'émetteur et une sortie dirigée vers le récepteur, caractérisé en ce que - l'entrée du guide de lumière est disposée du côté opposé à l'émetteur par rapport à la zone de diffusion, - la sortie du guide de lumière est disposée du côté opposé au récepteur par rapport à la zone de diffusion, - le guide de lumière est disposé dans sa totalité en dehors de la zone de diffusion. Le détecteur selon l'invention est encore remarquable en ce que - la sortie du guide de lumière restitue la lumière dans la direction principale de réception du récepteur, - l'entrée du guide de lumière reçoit au moins une partie de la lumière émise dans la direction principale d'émission de l'émetteur, - l'entrée du guide de lumière occupe une grande partie du cône d'émission de l'émetteur, - la sortie du guide de lumière occupe une grande partie du cône de réception du récepteur, - le récepteur reçoit en absence de fumée un signal de veille représentatif du signal mesuré en présence de fumée, - la racine carrée du signal de veille est utilisée pour estimer la variation de sensibilité du capteur liée à l'encrassement, l'empoussièrement, les variations d'environnement (température, humidité, ...) ou au vieillissement des composants, - il présente un circuit de traitement du signal comportant des moyens permettant de calibrer le capteur en fonction de l'évolution dans le temps de sa sensibilité, - un micro-contrôleur calcule une valeur moyenne du signal de veille sur une période déterminée appelé signal de référence et ce signal de référence est utilisé pour calibrer la sensibilité du capteur lors de sa fabrication, ajuster cette sensibilité pour garantir des performances constantes dans le temps, ou adapter les performances du détecteur en fonction de l'empoussièrement, de l'encrassement ou de toutes autres influences de l'environnement sur le détecteur. L'invention sera mieux comprise grâce à la description qui va suivre donnée à titre d'exemple non limitatif en référence à la figure unique annexée montrant schématiquement le capteur du détecteur suivant l'invention. Ledit capteur est formé d'un boîtier 5 rendu accessible aux fumées par des ouvertures 50 comportant des grilles 51. Ces ouvertures sont, de manière connue en soi, en forme de chicanes afin de laisser pénétrer les fumées tout en minimisant la pénétration de rayons lumineux et d'insectes dans le boîtier. Un émetteur de lumière 1 et un récepteur de lumière 2 séparés par un écran 3 empêchant la propagation directe de rayons lumineux dudit émetteur 1 vers le récepteur 2 sont disposés dans ledit boîtier 5. Dans l'exemple de réalisation représenté au dessin, l'émetteur 1 est associé à un dispositif 10 du type diaphragme permettant de limiter l'émission lumineuse dans le boîtier, et le récepteur 2 est associé à un dispositif 20 du type lentille divergente permettant d'augmenter le gain optique du récepteur. Le diaphragme 10 limite le cône d'émission 100 d'angle A émit par l'émetteur de lumière 1 à un cône de lumière émise 100' d'angle A' dans lequel est effectuée la détection des fumées. La direction principale d'émission de ce cône de lumière émise 100' est référencée 11 sur le dessin. Le récepteur de lumière 2 présente un cône de réception 200 d'angle B, la direction principale de réception est référencée 21 sur le dessin. Le dispositif 20 du type lentille divergente permet audit récepteur de recevoir les rayons lumineux présents dans un cône utile de réception 200' d'angle B' supérieur à B. L'intersection du cône de lumière émise 100' et du cône utile de réception 200' définit une zone, appelée zone de diffusion, représentée au dessin par des hachures et portant la référence D. Un guide de lumière 4 est également disposé dans le boîtier du capteur avec une entrée 43 dirigée vers l'émetteur et une sortie 44 dirigée vers le récepteur. Le récepteur reçoit en permanence de la lumière en provenance de l'émetteur par l'intermédiaire dudit guide de lumière 4, l'on peut ainsi, de manière connue en soi, contrôler l'état de marche du détecteur en contrôlant le signal émis par le récepteur. Suivant l'invention, l'entrée 43 dudit guide de lumière 4 est disposée du côté de la zone de diffusion D opposé à l'émetteur 1 et la sortie 44 dudit guide 4 est disposée du côté opposé au récepteur 2 par rapport à la zone de diffusion D. Ledit guide d lumière 4 est lui-même dans sa totalité disposé à l'extérieur de ladite zone de diffusion D et de manière plus précise à l'extérieur des parties du cône de lumière émise 100' et du cône utile de réception 200' situées respectivement entre l'émetteur 1 et l'entrée 43 du guide, et entre le récepteur 2 et la sortie 44 du guide. Par une telle disposition, l'on est assuré que le guide de lumière ne gêne pas la propagation des rayons lumineux en provenance de l'émetteur ou en direction du récepteur. Les mesures effectuées par le capteur suivant l'invention ne sont donc pas perturbées par la présence dudit guide de lumière. Dans la forme de réalisation représentée au dessin, le guide de lumière 4 est globalement en U et présente une partie centrale 40 terminée par des extrémités coniques. Les entrée 43 et sortie 44 sont respectivement formées par les faces d'extrémités planes dudit guide de lumière 4. Ledit guide de lumière est mis en place sur une paroi interne 54 du boîtier. La sortie 44 du guide de lumière est disposée de façon à restituer la lumière dans la direction principale de réception 21. De ce fait, la lumière transmise en absence de fumée par le guide de lumière en direction du récepteur présente globalement les mêmes caractéristiques optiques que la lumière diffusée par les particules de fumée perçue par ledit récepteur. Par cette disposition, le récepteur reçoit en absence de fumée un signal de veille représentatif du signal mesuré en présence de fumée. Le guide de lumière est conformé de manière à recevoir la lumière émise dans la direction principale d'émission 11, il reçoit une grande partie des rayons présents dans le cône de lumière émise 100'. Comme représenté au dessin, l'entrée 43 occupe une grande partie du cône de lumière émise d'angle d'ouverture A'. De même, la sortie 44 du guide de lumière occupe une grande partie de l'angle d'ouverture B' du cône utile de réception 200' du récepteur 2. Par cette disposition, une partie importante du rayonnement émis par l'émetteur 1 est captée par l'entrée 43 et véhiculée dans le guide de lumière 4 pour être émise à partir de la sortie 44 en direction du récepteur 2. Une grande quantité de lumière circule ainsi dans le guide de lumière ce qui minimise les effets liés à la présence éventuelle d'un insecte, celui-ci étant toujours de dimension très largement inférieure à celle du faisceau lumineux observé. La lumière reçue par le récepteur à travers le guide de lumière doit traverser quatre surfaces optiques, le récepteur, l'émetteur et les extrémités 43 et 44, tandis que la lumière reçue par ce même récepteur du fait de la diffusion due aux particules de fumée ne traverse que les deux surfaces de l'émetteur et du récepteur. De ce fait, la racine carrée du signal de veille est une bonne estimation de la variation de sensibilité du capteur liée à l'encrassement, l'empoussièrement, les variations d'environnement (température, humidité, ...) ou au vieillissement des composants. Le circuit de traitement du signal comporte des moyens permettant dee calibrer le capteur en fonction de l'évolution dans le temps de sa sensibilité. Pour cela, un micro-contrôleur calcule une valeur moyenne du signal de veille sur une période déterminée. Cette période de référence est de durée importante et éventuellement ajustable, par exemple de plusieurs heures, afin de ne pas risquer de fausser les estimations par une évolution très lente de la quantité de fumée dans le capteur en cas de départ de feu couvant. Cette valeur moyenne du signal de veille ou signal de référence est utilisée pour calibrer la sensibilité du capteur lors de sa fabrication et ajuster cette sensibilité pour garantir des performances constantes dans le temps. Ce signal de référence est également utilisé pour adapter les performances du détecteur en fonction de l'empoussièrement, de l'encrassement ou de toutes autres influences de l'environnement sur le détecteur. Des essais ont montré qu'un détecteur suivant l'invention permettait de résoudre efficacement les problèmes posés par les détecteurs de fumée de type connus. Le fonctionnement du détecteur est également peu perturbé par la présence éventuelle d'un insecte, de petites particules dans le boîtier ainsi que par les phénomènes d'empoussièrement, d'encrassement, d'environnement ou de vieillissement. L'orientation du boîtier n'est représentée au dessin qu'à titre d'exemple, ledit boîtier pouvant bien entendu être mis en place dans n'importe quelle orientation. REVENDICATIONS 1. - Détecteur optique de fumée à diffusion, comportant un capteur accessible aux fumées dans lequel sont disposés - un émetteur de lumière (1), émettant vers une zone de diffusion (D) accessible aux fumées, - un récepteur de lumière (2) susceptible de recevoir de la lumière en provenance de ladite zone de diffusion, - et un guide de lumière (4) ayant une entrée (43) dirigée vers l'émetteur (1) et une sortie (44) dirigée vers le récepteur (2), caractérisé en ce que - l'entrée (43) du guide de lumière (4) est disposée du côté opposé à l'émetteur (1) par rapport à la zone de diffusion (D), - la sortie (44) du guide de lumière (4) est disposée du côté opposé au récepteur (2) par rapport à la zone de diffusion (D), - le guide de lumière (4) est disposé dans sa totalité en dehors de la zone de diffusion (D). 2. - Détecteur selon la revendication 1, caractérisé en ce que la sortie (44) du guide de lumière (4) restitue la lumière dans la direction principale de réception (21) du récepteur (2). 3. - Détecteur selon la revendication 1 ou la revendication 2, caractérisé en ce que l'entrée (43) du guide de lumière (4) reçoit au moins une partie de la lumière émise dans la direction principale d'émission (11) de l'émetteur (1). 4. - Détecteur selon la revendication 2, caractérisé en ce que la sortie (44) du guide de lumière (4) occupe un grande partie du cône de réception du récepteur (2). 5. - Détecteur selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce que l'entrée (43) du guide de lumière (4) occupe une grande partie du cône d'émission de l'émetteur (2). 6. - Détecteur selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce que le récepteur reçoit en absence de fumée un signal de veille représentatif du signal mesuré en présence de fumée. 7. - Détecteur selon la revendication 6, caractérisé en ce que la variation de la sensibilité du détecteur liée à l'encrassement, l'empoussièrement, les variations d'environnement (température, humidité ...) ou au vieillissement des composants, est estimée par la racine carrée du signal de veille. 8. - Détecteur selon la revendication 7, caractérisé en ce qu'il présente un circuit de traitement du signal comportant des moyens permettant de calibrer le capteur en fonction de l'évolution dans le temps de sa sensibilité. 9. - Détecteur selon la revendication 8, caractérisé en ce que un micro-contrôleur calcule une valeur moyenne du signal de veille sur une période déterminée appelé signal de référence et en ce que ce signal de référence est utilisé pour calibrer la sensibilité du capteur lors de sa fabrication, ajuster cette sensibilité pour garantir des performances constantes dans le temps, ou adapter les performances du détecteur en fonction de l'empoussièrement, de l'encrassement ou de toutes autres influences de l'environnement sur le détecteur.