CH661993A5 - Detecteur d'incendie. - Google Patents
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Description
La présente invention concerne un détecteur d'incendie comprenant des moyens de détection d'incendie adaptés à être actionnés à réception d'un appel sélectif d'une station centrale de signaux et à émettre un signal détectant une modification d'un phénomène physique causé par le feu, sous la forme d'une tension analogue.
Un détecteur d'incendie conventionnel, par exemple du type photoélectrique, qui est adapté à détecter des modifications de phénomènes physiques causés par le feu, tels qu'une modification de la densité de fumée, sous la forme analogique, convertit un signal de détection analogique en un signal digital et transmet ce dernier à une station centrale de signaux, comprenant un élément émetteur de lumière tel qu'une diode photoémettrice, etc., un photodétecteur tel qu'une photodiode du type PIN, etc., un amplificateur, un circuit d'échantillonnage et de maintien, un convertisseur analogique-digi-tal, et un circuit de commande de transmission. Dans ce type de détecteur d'incendie, de la lumière puisée est émise dans une aire de détection de fumée par un élément émetteur de lumière lorsqu'un détecteur est appelé sélectivement par la station centrale de signaux, et la lumière diffuse tombe sur un photodétecteur et elle est convertie en un signal électrique.
Le signal ainsi converti ayant un niveau correspondant à la densité de la fumée est amplifié et émis par l'amplificateur. Le niveau de crête du signal de sortie amplifié est détecté par le circuit d'échantillonnage et de maintien, et il est converti en un signal digital d'un nombre de bits donné par le convertisseur analogique-digital. Le signal digital est alors transmis à la station centrale de signaux, par exemple par une transmission en série.
Néanmoins, puisque le détecteur d'incendie conventionnel nécessite un amplificateur, un circuit d'échantillonnage et de maintien et un convertisseur analogique digital pour convertir le signal analogique en un signal digital et transmettre le signal à la station centrale de signaux, les arrangements de circuits des détecteurs d'incendie sont compliqués et coûteux.
Plus particulièrement, le convertisseur analogique-digital présente de tels problèmes qu'il devient très coûteux lorsque le nombre de bits augmente, ce qui empêche que la transmission digitale du signal analogique de détection devienne plus précise pour des raisons économiques et il demande un strict soin concernant la tension de référence pour la conversion analogique-digitale. Le circuit d'échantillonnage et de maintien implique un problème relatif au fait que l'arrangement de ce circuit est très compliqué parce qu'il demande une très haute impédance.
La présente invention a pour but de surmonter les problèmes susmentionnés relatifs aux détecteurs d'incendie conventionnels et c'est un objet de la présente invention de proposer un détecteur d'incendie d'un coût raisonnable et d'une structure simplifiée, capable de convertir un signal analogique en un signal digital avec une grande précision et transmettre ce dernier à une station centrale de signaux.
Pour atteindre cet objectif, le détecteur d'incendie selon la présente invention est caractérisé par le fait qu'il comprend en outre des moyens de conversion en impulsions de tension de largeur variable pour convertir la tension de sortie desdits moyens de détection en une impulsion de largeur variable, des moyens pour générer des impulsions d'horloge de haute fréquence, un compteur d'impulsions pour compter les impulsions d'horloge au-dessus de l'impulsion variable émise par les moyens de conversion en impulsions de tension de largeur variable des moyens de transmission pour transmettre un signal de comptage dudit compteur d'impulsions à la station centrale de signaux sous forme digitale.
Les avantages de la présente invention résident dans le fait que le signal de détection, sous la forme d'une tension analogique, est converti en une impulsion ayant une largeur correspondant au niveau de la tension par des moyens de conversion en impulsions de tension de largeur variable, les impulsions d'horloge sont comptées par le compteur d'impulsions au-dessus de l'impulsion de largeur variable et le signal de sortie du compteur d'impulsions est transmis sous forme digitale à une station centrale de signaux.
Selon une exécution préférée de la présente invention, le circuit d'échantillonnage et de maintien et le convertisseur analogique-digital sont remplacés par un comparateur en tant que moyens de conversion en impulsions de largeur variable et un compteur d'impulsions pour compter les impulsions rapides d'horloge. Ainsi, la structure est très simplifiée et les coûts peuvent être réduits, comparés aux détecteurs d'incendie conventionnels.
D'autres avantages de l'invention apparaîtront lors de la description de la présente invention à l'aide du dessin annexé.
La figure 1 est un schéma-bloc d'un arrangement de base de la présente invention;
la figure 2 est un cricuit électrique d'une exécution de la présente invention;
la figure 3 est une représentation des différents signaux obtenus par le dispositif de la figure 2;
la figure 4 est un schéma-bloc d'un autre arrangement de base de la présente invention;
la figure 5 est un circuit électrique sous forme de schéma-bloc d'une autre exécution de la présente invention;
la figure 6 est une représentation des signaux obtenus par l'exécution de la figure 5;
la figure 7 est un schéma-bloc d'un arrangement de base d'un détecteur d'incendie conventionnel, et la figure 8 est une représentation des signaux obtenus dans le détecteur d'incendie conventionnel représenté à la figure 7.
Avant de décrire les exécutions préférées de la présente invention, on décrira un détecteur d'incendie conventionnel en se référant aux dessins.
Un détecteur d'incendie est représenté à la figure 7 et peut être mentionné comme exemple d'un détecteur d'incendie conventionnel qui convertit un signal analogique de détection d'incendie représentant une modification d'un phénomène physique, tel qu'un signal de tension correspondant à une densité de fumée, en un signal digital et transmet ce dernier à une station centrale de signaux.
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A la figure 7, la station centrale de signaux est référencée 1 tandis que le détecteur d'incendie est référencé 2. Le détecteur d'incendie 2 comprend un circuit de commande d'émission de lumière 3, un élément émetteur de lumière 4 tel qu'une diode émettrice de lumière, un photodétecteur 5 tel qu'une photodiode PIN, un amplificateur 6, un circuit d'échantillonnage et de maintien 7, un convertisseur analogique-digital 8 et un circuit de commande de transmission 9. Lorsque le détecteur d'incendie 2 est appelé sélectivement par la station centrale de signaux 1, le circuit de commande d'émission de lumière 3 commande à l'élément émetteur de lumière 4 d'émetteur une impulsion de lumière dans une aire de détection de fumée, comme représenté sur le diagramme de la figure 8. La lumière diffuse tombe sur le photodétecteur 5 et est convertie en un signal électrique. Un signal de sortie de l'amplificateur 6 a un niveau correspondant à la densité de la fumée. La valeur crête du signal de sortie de l'amplificateur est détectée par le circuit d'échantillonnage et de maintien 7 et convertie en un signal digital d'un nombre de bits donné; par le convertisseur analogique-digital 8. Le signal digital est transmis à la station centrale de signaux 1 par une transmission en série par le circuit de commande de transmission 9. Ce type de détecteur d'incendie conventionnel présente le problème décrit précédemment.
Un arrangement de base de la présente invention sera maintenant décrit.
En se référant à la figure 1, la station centrale des signaux est référencée 1 et un détecteur d'incendie 10 conforme à la présente invention est connecté à la station centrale de signaux par une ligne de signaux. Le détecteur d'incendie 10 actionne ses circuits à réception d'un appel sélectif par la station centrale de signaux 1 pour convertir un signal de détection d'incendie analogique 1 sous la forme d'une tension en un signal digital et le transmettre à la station centrale des signaux 1.
Le détecteur d'incendie 10 comprend un circuit de commande d'émission de lumière 11 pour commander un élément émetteur de lumière 12 à réception d'un appel sélectif par la station centrale des signaux 1 et un photodétecteur 13 tel qu'une photodiode PIN qui reçoit une lumière diffuse par l'incidence sur la fumée 14 désigne des moyens de conversion en impulsions de tension de largeur variable qui comparent le signal lumineux émis par le photodétecteur 13, qui est d'autant plus grand que la densité de fumée devient plus épaisse, sous la forme d'une tension de détection analogique, en référence à la tension Vr d'une source de tension de référence 15, et émet un signal d'impulsions ayant une largeur d'impulsion correspondant au niveau de la tension du signal de détection analogique. 16 est un circuit de comptage des impulsions, lequel compte le nombre des impulsions d'horloge rapides émises par le circuit d'horloge 19 au-dessus de la largeur d'un signal d'impulsions émis par les moyens de conversion 14 et génère un signal de sortie de comptage correspondant à la largeur d'impulsion sous la forme d'un code binaire. 17 est un circuit de commande de transmission qui a comme fonction d'émettre un signal actionnant le circuit de commande de l'émission de lumière 11, le circuit d'horloge 19 et les moyens de conversion 14 lorsqu'il identifie son adresse à réception d'un appel sélectif par la station centrale des signaux, convertissant le signal de comptage digital émis par le circuit de comptage des impulsions 16 dans des données en série et transmettant ces dernières à la station centrale de signaux 1.
La figure 2 représente une forme préférée d'un détecteur d'incendie en accord avec l'arrangement de base de la figure 1. A la figure 2, les moyens de conversion 14 et le circuit de comptage des impulsions 16 sont illustrés sous forme concrète.
Le photodétecteur 13, qui reçoit la lumière par l'élément émetteur 12 qui est diffusé par la fumée, est connecté en série avec une résistance R4. La jonction du photodétecteur 13 et de la résistance R4 est connectée à une borne d'entrée positive d'un comparateur 21 à travers un circuit de différenciation qui comprend une capacité C et une résistance R3. Une borne négative d'entrée du comparateur 21 est alimentée avec une tension de référence Vr déterminée par la division de la tension par des résistances RI et R2. Une sortie du comparateur 21 est connectée à une borne d'entrée d'un circuit ET
18 et une sortie du circuit d'horloge 19 est connectée à une autre borne d'entrée du circuit ET 18. Le circuit d'horloge 19 génère des impulsions d'horloge rapides de 500 kHz à 1 MHz. Une sortie du circuit ET 18 est appliquée au compteur d'impulsions 22. Le compteur d'impulsions 22 reçoit et compte les impulsions d'horloge par le circuit 19 pendant une durée au cours de laquelle le circuit ET 18 est en état de fonctionnement à cause du niveau haut du signal de sortie du comparateur 21.
Un multivibrateur monostable 20 est prévu pour actionner le circuit de commande d'impulsion de lumière 11, le circuit d'horloge
19 et le comparateur 21 pendant une durée de temps prédéterminée. Le multivibrateur monostable 20 est actionné lorsque le circuit de commande de transmission 17 identifie son adresse à réception d'un appel sélectif par la station centrale de signaux 1 et actionne le circuit de commande d'émission de lumière 11, le circuit d'horloge 19 et le comparateur 21 pendant une durée prédéterminée. Un signal de sortie du circuit d'horloge 19 est par la suite appliqué au circuit de commande de transmission 17. Le circuit de commande de transmission 17 a comme fonction la conversion du signal de sortie de comptage du compteur d'impulsions 22, c'est-à-dire le signal de sortie digital, en une série de données pour le transmettre à la station centrale de signaux 1.
Dans la présente invention, puisqu'une modification du signal de sortie de détection d'incendie telle qu'une modification de la densité de fumée est obtenue sous la forme d'une modification de la largeur d'impulsion, certains problèmes inhérents au détecteur d'incendie en relation avec l'amplificateur qui est utilisé pour l'amplification du signal de détection d'incendie, tels que des oscillations ou des bruits, peuvent être éliminés. De plus, la conception et le réglage du dispositif sont simplifiés.
Les impulsions de l'horloge de grande vitesse qui doivent être comptées au-dessus de la largeur d'impulsion par le compteur d'impulsions 22 peuvent être générées par un oscillateur en cristal. Dans ce cas, une conversion de haute précision du signal analogique en un signal digital peut être obtenue. Le nombre de bits du signal digital peut facilement augmenter en augmentant la fréquence d'oscillation des impulsions d'horloge pour améliorer la précision de conversion. L'augmentation du nombre de bits n'augmente pas sensiblement le coût du dispositif.
Tous les circuits venant à la suite du comparateur 21 sont constitués par des circuits digitaux; ainsi, le dispositif peut facilement être fabriqué sous la forme d'un circuit intégré.
Le fonctionnement du dispositif de la figure 2 peut maintenant être décrit en se référant à la représentation des signaux montrés à la figure 3.
Chaque fois que le circuit de commande de transmission 17 reconnaît son adresse, à réception d'un appel sélectif par la station centrale des signaux, le multivibrateur monostable 20 est déclenché. Le multivibrateur monostable 20 émet une impulsion de commande vers le circuit de commande d'émission de lumière 11 pendant une période de temps prédéterminée et fournit la puissance au comparateur 21 et au circuit d'horloge 19 pendant une période prédéterminée en synchronisation avec l'impulsion de commande. Ainsi, l'élément de lumière 12 est commandé par le circuit de commande d'émission de lumière 11 en synchronisation avec le flanc montant de l'impulsion de commande pour émettre une lumière puisée dans l'aire de détection de fumée, et la lumière diffuse correspondant à la densité de la fumée dans l'aire de détection de fumée tombe sur le photodétecteur 13.
La lumière diffuse est très petite en temps normal et le photocourant Il qui circule à travers la résistance R4, correspondant à la quantité de la lumière incidente sur le photodétecteur 13, est également petit. Néanmoins, le signal de sortie lumineux appliqué au comparateur 21 à travers le circuit de différenciation comprenant la capacité C et la résistance R3, se présente sous la forme d'un signal de tension qui est brusquement baissé à partir d'un niveau de
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Le signal de sortie lumineux appliqué à la borne d'entrée positive du comparateur est comparé à la tension de référence Vr qui est obtenue par la division par les résistances RI et R2. Lorsque le signal de sortie lumineux est supérieur à la tension de référence Vr, le comparateur 21 produit un signal de sortie de niveau haut. Ce niveau haut du signal de sortie du comparateur 21 met en état de fonctionnement le circuit ET 18, ainsi les impulsions d'horloge de haute vitesse sont fournies par le circuit d'horloge 19 au compteur d'impulsions 22. Le compteur d'impulsions compte les impulsions d'horloge à haute vitesse pendant une durée au cours de laquelle le comparateur 21 produit un signal de sortie de niveau haut.
Ainsi, le comparateur 21 effectue une conversion en impulsions de largeur variable correspondant au niveau de la tension de détection analogique différenciée obtenue en chargeant la capacité C par un courant 12 du photocourant II correspondant à la lumière diffuse incidente sur le photodétecteur 13. Le circuit ET 18 est en état de fonctionnement pendant la durée de la largeur d'impulsion et le compteur d'impulsions 22 compte les impulsions d'horloge à haute vitesse correspondant à la largeur d'impulsion. Ainsi, la tension de détection analogique est convertie en un signal digital.
Le signal de comptage émis par le compteur d'impulsions 22 est appliqué au circuit de commande de transmission 17 sous la forme d'un code binaire, et le code binaire émis par le compteur d'impulsions 22 est transmis en série à la station centrale des signaux sous la commande du circuit de commande de transmission 17 en synchronisation avec les impulsions d'horloge à haute vitesse.
Un autre dispositif de base de la présente invention sera maintenant décrit en référence à la figure 4. Un détecteur d'incendie 50 conforme à la présente invention est connecté à la station centrale de signaux 1 par une ligne de signaux. Le détecteur d'incendie 50 actionne des circuits à réception d'un appel sélectif de la station centrale de signaux 1, pour convertir une tension de détection d'incendie sous forme analogique en un signal digital et le transmettre à la station de signaux d'une manière approximativement identique à celle décrite pour l'exécution précédente.
Un circuit d'analyse 51 incorporé dans le détecteur d'incendie 50
comprend d'autres types de détecteurs qui sont du type photoélectrique tels que du type à ionisation, à température, à gaz et similaire. Le détecteur 51 émet une tension de détection d'une quantité analogique vers un amplificateur 52, lorsqu'il est appelé sélectivement par 5 la station centrale des signaux 1 et le signal émis amplifié est appliqué au comparateur 53. Le comparateur 53 reçoit un signal de sortie par un circuit de charge 54 qui est commandé pour charger et décharger en synchronisation avec le temps d'émission du circuit d'analyse 51. Le comparateur 53 génère une impulsion de sortie io ayant une largeur correspondant à la durée pendant laquelle la tension de sortie de l'amplificateur 52 est supérieure à la tension de la borne de sortie du circuit de charge 54. Le signal de sortie du comparateur 53 est traité par un circuit de comptage d'impulsions 16, un circuit de transmission 17 et un circuit d'horloge 19, comme 15 décrit précédemment.
La figure 5 illustre une forme préférée d'un détecteur d'incendie selon la présente invention dans lequel le dispositif de base de la figure 4 est présenté en forme concrète, spécialement en ce qui concerne le circuit de charge 54. Le circuit de charge 54 comprend un 20 condensateur C et une source de courant constant 55. Une tension à contresens de la capacité C est appliquée à une entrée de contre-réaction du comparateur 53. Puisque le condensateur C est chargé par une source de courant constant 55, la tension augmente de façon linéaire après initiation de la charge, comme représenté à la figure 6. 25 Le signal du circuit d'analyse 51 est appliqué à travers l'amplificateur 52 à une entrée du comparateur 53 en tant que signal analogique. Néanmoins, le comparateur 53 produit un signal de sortie seulement lorsque la tension de sortie de l'amplificateur 52 est supérieure à la tension du condensateur C. Ainsi, l'impulsion du signal 30 de sortie du comparateur 53 modifie sa largeur d'impulsion en accord avec le signal de sortie de l'amplificateur 52. Le fonctionnement du traitement des signaux après le comparateur 53 est similaire à celui de la variante décrite précédemment; ainsi, l'explication y relative est omise.
35 Pour les dispositifs des figures 4 et 5, si le signal de sortie du circuit d'analyse 51 est suffisamment large, l'amplificateur n'est pas essentiel. Spécialement lorsqu'on emploie un détecteur du type à ionisation, lequel produit un signal de sortie de tension élevé, le circuit amplificateur peut être omis en choisissant d'une manière adéquate 40 la constante de temps de charge du circuit de différenciation prévu à un étage d'entrée du comparateur. Dans ce cas, la sortie d'analyse 51 peut être connectée directement au comparateur 53. Si la courbe de charge du circuit de différenciation prévue à l'étage d'entrée du comparateur 53 est réglée d'une manière adéquate, la courbe caractéristi-45 que du signal de sortie de détection d'incendie sous forme analogique peut être modifiée à volonté.
3 feuilles dessins
Claims (4)
1. Détecteur d'incendie comprenant des moyens de détection d'incendie adaptés pour être actionnés à réception d'un appel sélectif d'une station centrale de signaux et émettant un signal détectant une modification d'un phénomène physique causé par le feu, sous la forme d'une tension analogique, caractérisé par le fait qu'il comprend en outre des moyens de conversion en impulsions de tension de largeur variable pour convertir la tension de sortie desdits moyens de détection en une impulsion de largeur variable, des moyens pour générer des impulsions d'horloge de haute fréquence, un compteur d'impulsions pour compter les impulsions d'horloge au-dessus de l'impulsion variable émise par les moyens de conversion en impulsions de tension de largeur variable, des moyens de transmission pour transmettre un signal de comptage dudit compteur d'impulsions à la station centrale de signaux sous forme digitale.
2. Détecteur d'incendie selon la revendication 1, caractérisé par le fait que lesdits moyens de conversion en impulsions de tension de largeur variable comprennent un comparateur qui compare la tension de sortie desdits moyens de détection avec une tension de référence et génèrent un signal de sortie lorsque la tension de sortie excède la tension de référence.
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REVENDICATIONS
3. Détecteur d'incendie selon la revendication 1, caractérisé par le fait que la tension de référence est fournie par une source de tension constante.
4. Détecteur d'incendie selon la revendication 2, caractérisé par le fait que la tension de référence est une borne de tension d'un circuit de charge, lequel est chargé par une source de courant constant.
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