CH683465A5 - Ionization smoke sensor. - Google Patents
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Description
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Description Description
La présente invention concerne un capteur de fumée à ionisation comprenant une électrode intérieure munie d'une source de radiations, une électrode intermédiaire munie d'un orifice de transmission de radiations, et une électrode extérieure à l'intérieur de laquelle la fumée peut s'écouler à partir de l'extérieur, possédant une chambre intérieure entre l'électrode intérieure et l'électrode intermédiaire, et une chambre extérieure entre l'électrode intermédiaire et l'électrode extérieure et destiné à détecter une modification de la tension entre électrodes provoquée par la fumée qui s'écoule dans la chambre extérieure. The present invention relates to an ionization smoke sensor comprising an internal electrode provided with a radiation source, an intermediate electrode provided with a radiation transmission orifice, and an external electrode inside which the smoke can be flow from the outside, having an inner chamber between the inner electrode and the intermediate electrode, and an outer chamber between the intermediate electrode and the outer electrode and intended to detect a change in the voltage between electrodes caused by smoke flowing into the outer chamber.
Ce type de capteur détecte un incendie en détectant une modification de tension de ionisation provoquée par le changement de la concentration de fumée au moyen d'une source de radiations, qui est l'Américium 241. This type of sensor detects a fire by detecting a change in ionization voltage caused by the change in the smoke concentration by means of a radiation source, which is Americium 241.
Un capteur de fumée conventionnel à ionisation, qui fait appel à ia méthode d'utilisation d'une double chambre et une source de radiations, est composé d'une électrode intérieure avec une source de radiations, une électrode intermédiaire avec un orifice de transmission de radiations et une électrode extérieure dans laquelle la fumée est capable de s'écouler de l'extérieur, comme décrit dans le US-A 4 234 877. Une chambre intérieure est formée entre l'électrode intérieure et l'électrode intermédiaire en tant que chambre de référence où la tension entre les électrodes est maintenue approximativement constante sans être influencée par la fumée qui rentre. Une chambre extérieure est formée entre l'électrode intermédiaire et l'électrode extérieure où la tension entre les électrodes se modifie en fonction de la concentration de fumée qui rentre de l'extérieur. Lorsque la fumée rentre, le capteur de fumée à ionisation détecte la fumée en détectant la modification de la tension entre les électrodes dans la chambre extérieure au moyen d'un élément, tel qu'un transistor à effet de champ (FET) ayant une impédance d'entrée élevée. A conventional ionization smoke sensor, which uses the method of using a double chamber and a radiation source, is composed of an interior electrode with a radiation source, an intermediate electrode with a transmission port for radiation and an outer electrode through which smoke is able to flow from the outside, as described in US-A 4,234,877. An inner chamber is formed between the inner electrode and the intermediate electrode as a chamber reference where the voltage between the electrodes is kept approximately constant without being influenced by the smoke coming in. An outer chamber is formed between the intermediate electrode and the outer electrode where the voltage between the electrodes changes as a function of the concentration of smoke entering from the outside. When smoke comes in, the ionization smoke sensor detects smoke by detecting the change in voltage between the electrodes in the outer chamber by means of an element, such as a field effect transistor (FET) having an impedance high entry.
Il est connu que la plage de modification de la tension entre les électrodes dans la chambre extérieure susmentionnée se modifie en fonction du rapport des distances entre les électrodes dans chacune des chambres intérieure et extérieure. Ainsi, de manière conventionnelle, et dans le but de régler de manière optimale la distance entre les électrodes dans le capteur de fumée à ionisation présentant un tel arrangement intérieur, le rapport des distances entre les électrodes dans les chambres intérieure et extérieure est déterminé de sorte que la modification de la tension de sortie du transistor à effet de champ peut être maximum lorsque la fumée s'écoule dans la chambre extérieure. It is known that the range of modification of the voltage between the electrodes in the above-mentioned outer chamber changes as a function of the ratio of the distances between the electrodes in each of the interior and exterior chambers. Thus, conventionally, and in order to optimally adjust the distance between the electrodes in the ionization smoke sensor having such an interior arrangement, the ratio of the distances between the electrodes in the interior and exterior chambers is determined so that the modification of the output voltage of the field effect transistor can be maximum when the smoke flows into the external chamber.
Concrètement, puisque la distance H entre l'électrode intérieure et l'électrode extérieure est déterminée à une valeur fixée par la grandeur du capteur, la position de l'électrode intermédiaire à l'intérieur de la distance H, c'est-à-dire la distance Hin entre l'électrode intérieure et l'électrode intermédiaire et la distance Hout (= H-Hin) entre l'électrode extérieure et l'électrode intermédiaire, sont réglées de sorte que la modification de la tension de sortie du transistor à effet de champ peut être maximum lorsque la fumée y pénètre. Concretely, since the distance H between the interior electrode and the exterior electrode is determined at a value fixed by the size of the sensor, the position of the intermediate electrode within the distance H, that is to say say the distance Hin between the inner electrode and the intermediate electrode and the distance Hout (= H-Hin) between the outer electrode and the intermediate electrode, are adjusted so that the change in the output voltage of the transistor to field effect may be maximum when smoke enters it.
Les dernières années, des tentatives ont été faites pour fabriquer des capteurs de fumée à ionisation petits et minces. En d'autres mots, bien que la distance entre les électrodes intérieure et extérieure est normalement entre 20 et 30 mm dans les capteurs de fumée conventionnels, la nécessité de raccourcir encore la distance entre les deux électrodes précitées est née de la demande pour fabriquer des capteurs petits et minces. Dans ce cas, il est également nécessaire, de la même manière comme dans la méthode conventionnelle, de déterminer les distances entre les électrodes de sorte que la modification de la tension de sortie du transistor à effet de champ soit maximum lorsque la fumée y pénètre. In recent years, attempts have been made to manufacture small and thin ionization smoke sensors. In other words, although the distance between the interior and exterior electrodes is normally between 20 and 30 mm in conventional smoke sensors, the need to further shorten the distance between the two aforementioned electrodes has arisen from the demand for manufacturing small and thin sensors. In this case, it is also necessary, in the same way as in the conventional method, to determine the distances between the electrodes so that the change in the output voltage of the field effect transistor is maximum when the smoke enters it.
Néanmoins, des expériences pour des essais de fabrication par l'inventeur de la présente invention et d'autres révèlent que dans un capteur de fumée à ionisation petit et mince, c'est-à-dire dont la distance entre les électrodes est plus courte que 16 mm, est encore plus remarquablement influencée par la modification de la pression atmosphérique qu'avant la tentative de le faire petit et mince. Ainsi, dans la méthode conventionnelle du réglage de la distance entre les électrodes, un nouveau problème apparaît, c'est-à-dire la modification de la tension de sortie provoquée par la modification de la pression atmosphérique pèse lourd pour s'attendre à des performances stables du capteur. Par exemple, lorsque le capteur est petit et mince, en réglant la distance entre les électrodes en se basant sur le rapport conventionnel des distances entre les électrodes, la sortie du transistor à effet de champ se modifie plus de 20% si la pression atmosphérique est plus basse que celle du niveau de la mer, par exemple 3500 m au-dessus du niveau de la mer. Ainsi, aucun capteur n'a été développé dans lequel la distance entre les électrodes est plus courte que 16 mm. Nevertheless, experiments for manufacturing trials by the inventor of the present invention and others reveal that in a small and thin ionization smoke sensor, i.e. with a shorter distance between the electrodes than 16 mm, is even more remarkably influenced by the change in atmospheric pressure than before the attempt to make it small and thin. Thus, in the conventional method of adjusting the distance between the electrodes, a new problem appears, that is to say the modification of the output voltage caused by the modification of the atmospheric pressure weighs heavily to expect stable sensor performance. For example, when the sensor is small and thin, by adjusting the distance between the electrodes based on the conventional ratio of the distances between the electrodes, the output of the field effect transistor changes more than 20% if the atmospheric pressure is lower than that of sea level, for example 3500 m above sea level. Thus, no sensor has been developed in which the distance between the electrodes is shorter than 16 mm.
Avec de tels problèmes conventionnels en vue, un objet de la présente invention est de proposer un capteur de fumée à ionisation dans lequel la distance entre les électrodes est réglée de sorte à répondre aux exigences, aussi bien de sensibilité pour la détection de fumée que de modification du signal de sortie provoquée par la pression atmosphérique. With such conventional problems in view, an object of the present invention is to provide an ionization smoke sensor in which the distance between the electrodes is adjusted so as to meet the requirements, both of sensitivity for smoke detection and of modification of the output signal caused by atmospheric pressure.
Le capteur de fumée à ionisation selon l'invention est caractérisé par le fait que la distance H entre l'électrode intérieure et l'électrode extérieure est réglée à 16 mm ou moins et que le rapport Hin/Hout, Hin étant la distance entre l'électrode intérieure et l'électrode intermédiaire dans la chambre intérieure et Hout étant la distance entre l'électrode intermédiaire et l'électrode extérieure dans la chambre extérieure est compris entre 0,3 et 0,6. The ionization smoke sensor according to the invention is characterized in that the distance H between the interior electrode and the exterior electrode is adjusted to 16 mm or less and that the Hin / Hout ratio, Hin being the distance between l the interior electrode and the intermediate electrode in the interior chamber and Hout being the distance between the intermediate electrode and the exterior electrode in the exterior chamber is between 0.3 and 0.6.
Avec un tel arrangement, si la modification de la pression atmosphérique est permise jusqu'à un certain point, la performante caractéristique du capteur, qui donne plus d'importance à la sensibilité de détection, peut être obtenue en déterminant la distance entre électrodes de sorte que le rapport Hin/ With such an arrangement, if the modification of atmospheric pressure is allowed up to a certain point, the high performance characteristic of the sensor, which gives more importance to the detection sensitivity, can be obtained by determining the distance between electrodes so that the Hin /
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Hout des distances entre électrodes est proche de 0,3. Dé l'autre côté, dans le but de minimiser l'influence de la modification de la pression atmosphérique, lorsque la pression atmosphérique baisse, par exemple la pression à 3.500 m au-dessus du niveau de la mer, le taux de la modification du signal de sortie est limité à un petit pour cent tout en maintenant la sensibilité de détection dans une plage qui répond aux performances du capteur en réglant les distances entre les électrodes de sorte que le rapport Hin/Hout de distance des électrodes est approximativement 0,6. Il en résulte, lorsque le capteur est petit et mince, que sa performance optimale peut être obtenue en prenant en considération aussi bien la sensibilité de détection que l'influence de la pression atmosphérique. Particulièrement, il est possible de résoudre le problème d'une émission d'alarme erronée qui est provoquée parce qu'un capteur petit et mince est sujet aux modifications de la pression atmosphérique. The distance between the electrodes is close to 0.3. On the other side, in order to minimize the influence of the change in atmospheric pressure, when the atmospheric pressure drops, for example the pressure to 3,500 m above sea level, the rate of change in output signal is limited to a small percent while maintaining detection sensitivity within a range that responds to sensor performance by adjusting the distances between the electrodes so that the Hin / Hout ratio of electrode distance is approximately 0.6 . As a result, when the sensor is small and thin, its optimum performance can be obtained by taking into account both the detection sensitivity and the influence of atmospheric pressure. In particular, it is possible to solve the problem of an erroneous alarm emission which is caused because a small and thin sensor is subject to changes in atmospheric pressure.
L'invention sera décrite plus en détails à l'aide du dessin annexé. The invention will be described in more detail using the attached drawing.
La fig. 1 est une vue en coupe d'un capteur de fumée à ionisation selon une exécution de la présente invention; Fig. 1 is a sectional view of an ionization smoke sensor according to an embodiment of the present invention;
La fig. 2 est une vue éclatée du capteur représenté à la fig. 1 ; Fig. 2 is an exploded view of the sensor shown in FIG. 1;
La fig. 3 est une représentation schématique montrant un circuit de base pour chaque électrode et un circuit de sortie du capteur à ionisation représenté à la fig. 1 ; Fig. 3 is a schematic representation showing a basic circuit for each electrode and an output circuit of the ionization sensor shown in FIG. 1;
La fig. 4 est un diagramme représentant la courbe caractéristique de détection d'un capteur de fumée à ionisation représenté à la fig. 1 ; et Fig. 4 is a diagram representing the characteristic detection curve of an ionization smoke sensor shown in FIG. 1; and
La fig. 5 est une courbe caractéristique représentant la modification d'un signal de sortie aV d'un transistor à effet de champ entre la condition normale et lorsque de la fumée entre dans le détecteur, un taux de modification du signal de sortie du transistor à effet de champ relatif à la modification de la pression atmosphérique et une valeur de sortie du transistor à effet de champ, en accord avec la modification du rapport Hin/Hout des distances d'électrodes dans le capteur de fumée à ionisation. Fig. 5 is a characteristic curve representing the modification of an output signal aV of a field effect transistor between the normal condition and when smoke enters the detector, a rate of modification of the output signal of the effect transistor field relating to the modification of atmospheric pressure and an output value of the field effect transistor, in agreement with the modification of the Hin / Hout ratio of the distances of electrodes in the ionization smoke sensor.
A la fig. 1, la référence 1 représente un corps de capteur et 2 une base de capteur. La base de capteur 2 est fixée sur un plafond ou similaire tandis que le corps du capteur est monté amovible. In fig. 1, reference 1 represents a sensor body and 2 a sensor base. The sensor base 2 is fixed to a ceiling or the like while the sensor body is removably mounted.
Le corps du capteur 1 comprend un courvercle 3 monté sur le côté de la base du capteur 2 et un couvercle extérieur 4 monté au-dessous du couvercle 3. The body of the sensor 1 comprises a cover 3 mounted on the side of the base of the sensor 2 and an outer cover 4 mounted below the cover 3.
Le couvercle extérieur 4 a la forme d'une coupe dont la partie supérieure est ouverte et une pluralité d'ouvertures d'entrées de fumée sont disposées autour de sa surface latérale périphérique qui s'évase vers le haut. Chacune des ouvertures 5 est rectangulaire et se trouve à des intervalles réguliers. The outer cover 4 has the shape of a cup, the upper part of which is open and a plurality of smoke inlet openings are arranged around its peripheral lateral surface which widens upwards. Each of the openings 5 is rectangular and is located at regular intervals.
Une paroi de séparation cylindrique 6 tenue verticalement à l'intérieur de la surface périphérique inclinée, qui est munie d'ouvertures d'entrée de fumée 5, du couvercle extérieur 4 est formée d'une seule pièce avec le couvercle extérieur 4. Autour de la surface périphérique de la paroi de séparation 6, une pluralité d'ouvertures d'entrée de fumée sont également disposées à des intervalles réguliers. A cylindrical partition wall 6 held vertically inside the inclined peripheral surface, which is provided with smoke inlet openings 5, with the outer cover 4 is formed in one piece with the outer cover 4. Around the peripheral surface of the partition wall 6, a plurality of smoke inlet openings are also arranged at regular intervals.
Un treillis à insectes 8 est monté à l'intérieur de la paroi de séparation 6 formée sur le couvercle 4. Le treillis 8 est formé de sorte que sa hauteur soit approximativement la même que celle de la paroi de séparation 6 et en contact étroit avec l'intérieur de la surface périphérique de la paroi de séparation 6. An insect mesh 8 is mounted inside the partition wall 6 formed on the cover 4. The mesh 8 is formed so that its height is approximately the same as that of the partition wall 6 and in close contact with inside the peripheral surface of the partition wall 6.
En plus, une électrode extérieure 9 qui a la forme d'une coupe de la même manière que le couvercle extérieur 4, est positionnée à l'intérieur du treillis à insectes 8 du couvercle extérieur 4. L'électrode extérieure 9 a une surface périphérique qui s'évase vers le haut et à une pluralité d'ouvertures d'entrée de fumée 10 approximativement rectangulaires arrangées à des intervalles réguliers autour de la surface périphérique évasée. In addition, an outer electrode 9 which has the shape of a cup in the same manner as the outer cover 4, is positioned inside the insect mesh 8 of the outer cover 4. The outer electrode 9 has a peripheral surface which flares upwards and to a plurality of approximately rectangular smoke inlet openings 10 arranged at regular intervals around the flared peripheral surface.
Un bloc d'isolation 11 est incorporé dans le corps du capteur 1. L'électrode intérieure 12, qui est munie d'une source de radiations, Américium 241 est montée au centre du bloc d'isolation 11 et une électrode intermédiaire 13, qui est munie d'une ouverture, est disposée au-dessous de l'électrode intérieure 12. En plus, comme représenté à la figure, une chambre intérieure A est formée entre l'électrode intérieure 12 et l'électrode intermédiaire 13, et une chambre extérieure B est formée entre l'électrode intermédiaire 13 et l'électrode extérieure 9 à l'extérieur de la chambre intérieure A. An isolation block 11 is incorporated into the body of the sensor 1. The interior electrode 12, which is provided with a radiation source, Americium 241 is mounted in the center of the isolation block 11 and an intermediate electrode 13, which is provided with an opening, is arranged below the inner electrode 12. In addition, as shown in the figure, an inner chamber A is formed between the inner electrode 12 and the intermediate electrode 13, and a chamber outer B is formed between the intermediate electrode 13 and the outer electrode 9 outside the inner chamber A.
Sur le côté postérieur du bloc d'isolation 11, est formé un espace 15 pour la mise en place d'un circuit et qui comprend une paroi de protection 14 en sa partie supérieure. Une plaquette de circuit-imprimé 16, qui comprend un circuit capteur, est disposée en contact étroit avec le côté postérieur du bloc d'isolation 11. En plus, dans une partie 19 prévue pour abriter le transistor à effet de champ monté sur le côté postérieur du bloc d'isolation 11, un transistor à effet de champ 17 et une borne d'électrode 18 de l'électrode intermédiaire 13 sont isolés électriquement et scellés dans l'état où ils ont été enrobés en versant une résine fondue à chaud, par exemple une résine synthétique fondant à la chaleur pour prévenir de manière sûre les coupures électrostatiques qui sont causées lorsqu'un assemblage est touché à la main. Dans cette exécution, le transistor à effet de champ 17 est du type à jonction. On the rear side of the insulation block 11, a space 15 is formed for the installation of a circuit and which includes a protective wall 14 in its upper part. A printed circuit board 16, which includes a sensor circuit, is arranged in close contact with the rear side of the isolation block 11. In addition, in a part 19 intended to house the field effect transistor mounted on the side posterior of the insulation block 11, a field effect transistor 17 and an electrode terminal 18 of the intermediate electrode 13 are electrically insulated and sealed in the state in which they were coated by pouring a hot melted resin, for example, a synthetic resin that melts with heat to safely prevent electrostatic cuts that are caused when an assembly is touched by hand. In this embodiment, the field effect transistor 17 is of the junction type.
Comme représenté à la fig. 2, le couvercle 3 a une ouverture intérieure 3a en sa partie inférieure et est en contact avec des chevilles 20 montées en deux points de l'ouverture intérieure 3a dans le but de connecter électriquement la plaquette de circuit-imprimé 16. Des bornes de connexion 21 sont fixées sur la partie postérieure des chevilles de contact 20 dans le but de connecter par contact la base du capteur 2. As shown in fig. 2, the cover 3 has an interior opening 3a in its lower part and is in contact with plugs 20 mounted at two points of the interior opening 3a for the purpose of electrically connecting the printed circuit board 16. Connection terminals 21 are fixed to the rear part of the contact pins 20 in order to connect the base of the sensor 2 by contact.
La paroi de protection 14 est incorporée dans l'ouverture intérieure 3a du couvercle 3 et par la suite la plaquette de circuit-imprimé 16 qui comprend le circuit du capteur est incorporée. The protective wall 14 is incorporated into the interior opening 3a of the cover 3 and thereafter the printed circuit board 16 which includes the sensor circuit is incorporated.
Le bloc d'isolation 11 est incorporé à la suite de The insulation block 11 is incorporated following
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la plaquette de circuit-imprimé 16. L'électrode intérieure 12, qui est composée d'un membre d'électrode 12a, d'une source de radiations 12b et d'un couvercle d'électrodes 12c est monté au centre du bioc d'isolation 11. L'électrode intermédiaire en forme de pet-de-nonne est disposée extérieurement à l'électrode 12 et plus à l'extérieur est montée l'électrode extérieure 9 qui est munie d'ouvertures d'entrée de fumée 10 tout autour. the printed circuit board 16. The inner electrode 12, which is composed of an electrode member 12a, a radiation source 12b and an electrode cover 12c is mounted in the center of the bioc insulation 11. The intermediate electrode in the shape of a pet-de-nonne is arranged outside the electrode 12 and more outside is mounted the outer electrode 9 which is provided with smoke inlet openings 10 all around .
L'électrode extérieure 9 est montée en mettant en contact des éléments métalliques 22 dans des fentes 23 du bloc d'isolation 11. Les extrémités antérieures des éléments de contact métallique 22 pénètrent par la suite dans la plaquette de circuit-imprimé 16 et y sont en contact avec les parties de contact 24 de la paroi de protection 14. Les éléments métalliques 22 sont soudés sur la partie inférieure du circuit-imprimé 16a une partie où les éléments métalliques 22 pénètrent dans la plaquette de circuit imprimé 16. Ainsi, les éléments métalliques 22 ont une double fonction, le montage de l'électrode extérieure 9 sur la face du bloc d'isolation 11 et assurer le contact électrique pour protéger la partie abritant le circuit-imprimé 16 en collaboration avec la paroi de protection 14. A la suite de l'électrode extérieure 9, est monté le couvercle 4 qui comprend une plaque de fond 25 et des ouvertures d'entrée de fumée tout autour. Le treillis contre les insectes 8 est disposé à l'intérieur du couvercle extérieur 4. The external electrode 9 is mounted by bringing metal elements 22 into contact with slots 23 in the insulation block 11. The anterior ends of the metal contact elements 22 subsequently penetrate into the printed circuit board 16 and are there. in contact with the contact parts 24 of the protective wall 14. The metal elements 22 are welded to the lower part of the printed circuit 16a a part where the metal elements 22 penetrate into the printed circuit board 16. Thus, the elements metal 22 have a dual function, mounting the external electrode 9 on the face of the insulation block 11 and ensuring electrical contact to protect the part housing the printed circuit 16 in collaboration with the protective wall 14. At the following the outer electrode 9, is mounted the cover 4 which includes a bottom plate 25 and smoke inlet openings all around. The insect mesh 8 is placed inside the outer cover 4.
On a représenté à la fig. 3, un transistor FET, qui détecte les modifications de la tension entre les électrodes lorsque la fumée entre dans la chambre extérieure B en venant de l'extérieur, dont le drain D est connecté aussi bien à l'électrode intérieure 12 qu'au côté positif d'une source de tension continue 32. En plus, une grille G est connectée à l'électrode intermédiaire 13 et une source S est connectée à travers une résistance de charge R33 à l'électrode extérieure 9 et au côté négatif d'une source de tension continue 32. There is shown in FIG. 3, an FET transistor, which detects changes in the voltage between the electrodes when the smoke enters the outer chamber B coming from the outside, the drain D of which is connected both to the inner electrode 12 and to the side positive of a DC voltage source 32. In addition, a gate G is connected to the intermediate electrode 13 and a source S is connected through a load resistor R33 to the external electrode 9 and to the negative side of a DC voltage source 32.
La fig. 4 est une vue représentant une courbe caractéristique de détection du capteur de fumée à ionisation représentée à la fig. 1. Le fonctionnement d'un tel capteur sera maintenant expliqué en se référant à la fig. 4. Fig. 4 is a view showing a characteristic detection curve of the ionization smoke sensor shown in FIG. 1. The operation of such a sensor will now be explained with reference to FIG. 4.
L'intérieur de la chambre intérieure A et la chambre extérieure B est ionisé par les radiations émises par la source 12b montée dans l'électrode intérieure 2. A ce moment, la courbe caractéristique courant-tension entre l'électrode intérieure 12 et l'électrode intermédiaire 13 dans la chambre intérieure A est comme représentée en 26. La courbe courant-tension entre l'électrode intermédiaire 13 et l'électrode extérieure 9 dans la chambre extérieure B est seule représentée par 27. Lorsque la fumée entre, le courant d'ionisation est modifié et ainsi la courbe courant-tension dans la chambre extérieure B se modifie comme représenté par la courbe 28. The interior of the interior chamber A and the exterior chamber B is ionized by the radiation emitted by the source 12b mounted in the interior electrode 2. At this time, the characteristic current-voltage curve between the interior electrode 12 and the intermediate electrode 13 in the interior chamber A is as shown in 26. The current-voltage curve between the intermediate electrode 13 and the exterior electrode 9 in the exterior chamber B is only represented by 27. When the smoke enters, the current d ionization is modified and thus the current-voltage curve in the outer chamber B changes as represented by curve 28.
Un point d'intersection des courbes caractéristiques 26 de la chambre intérieure A et 27 de la chambre extérieure B, lorsqu'il n'y a pas de fumée, montre le potentiel électrique de l'électrode intermédiaire 13 en l'abscence de fumée. Ainsi, lorsque la fumée entre et que la courbe caractéristique 28 de la chambre extérieure B est modifiée comme représenté à la fig. 4, la tension Vo entre l'électrode intermédiaire 13 et l'électrode extérieure 9 dans la chambre extérieure B augmente, tandis que la tension Vi entre l'électrode intérieure 12 et l'électrode intermédiaire 13 dans la chambre intérieure A est réduite. Ainsi, la modification de la tension de l'électrode intermédiaire 13 avec et sans fumée est détecté comme un AV par le transistor à effet de champ 17 et une tension de sortie Vout de la source est obtenue. En détectant que la modification aV de la tension de sortie Vout dépasse une valeur de référence, un incendie est détecté. A point of intersection of the characteristic curves 26 of the interior chamber A and 27 of the exterior chamber B, when there is no smoke, shows the electrical potential of the intermediate electrode 13 in the absence of smoke. Thus, when the smoke enters and the characteristic curve 28 of the outer chamber B is modified as shown in FIG. 4, the voltage Vo between the intermediate electrode 13 and the external electrode 9 in the external chamber B increases, while the voltage Vi between the internal electrode 12 and the intermediate electrode 13 in the internal chamber A is reduced. Thus, the modification of the voltage of the intermediate electrode 13 with and without smoke is detected as an AV by the field effect transistor 17 and an output voltage Vout of the source is obtained. By detecting that the modification aV of the output voltage Vout exceeds a reference value, a fire is detected.
Dans le capteur de fumée à ionisation de la présente invention, et qui a la configuration décrite précédemment, la distance entre l'électrode intérieure 12 et l'électrode extérieure 9 est réglée plus petite que 16 mm dans le but de rendre le capteur plus petit et mince que les capteurs conventionnels. Dans ce cas, si la distance entre les électrodes est déterminée par le rapport conventionnel des distances entre les électrodes, comme pour les capteurs conventionnels, l'influence de la modification de la pression atmosphérique, de bruits, et ainsi de suite, ne peuvent pas être ignorés et il est impossible d'obtenir un capteur capable de détecter de la fumée de manière fiable. In the ionization smoke sensor of the present invention, and which has the configuration described above, the distance between the inner electrode 12 and the outer electrode 9 is set smaller than 16 mm in order to make the sensor smaller and thinner than conventional sensors. In this case, if the distance between the electrodes is determined by the conventional ratio of the distances between the electrodes, as for conventional sensors, the influence of the change in atmospheric pressure, noise, and so on, cannot be ignored and it is impossible to get a sensor capable of reliably detecting smoke.
Dans la présente invention, les problèmes susmentionnés ont été résolus en réglant la distance susmentionnée plus petite que 16 mm, qui a été considérée jusqu'à maintenant comme étant un minimum, et en réglant le rapport conventionnel par la suite. In the present invention, the above-mentioned problems have been solved by setting the above-mentioned distance smaller than 16 mm, which has hitherto been considered as a minimum, and by setting the conventional ratio thereafter.
Concrètement, dans le capteur de fumée à ionisation de la présente exécution, la distance susmentionnée est réglée à 12 mm, qui est plus petit que 16 mm. Concretely, in the ionization smoke sensor of the present embodiment, the aforementioned distance is adjusted to 12 mm, which is smaller than 16 mm.
La fig. 5, est une courbe caractéristique d'une exécution selon la présente invention qui est utilisée pour déterminer la distance entre l'électrode intérieure, intermédiaire et extérieure 12, 13, 9 dans la direction de leur hauteur. Fig. 5, is a characteristic curve of an embodiment according to the present invention which is used to determine the distance between the interior, intermediate and exterior electrode 12, 13, 9 in the direction of their height.
Ainsi, il est supposé que la distance entre l'électrode intérieure 12 et l'électrode extérieure 9 dans la direction de leur hauteur est H, la distance entre l'électrode intérieure 12 et l'électrode intermédiaire 13 est Hin, et en plus la distance entre l'électrode intermédiaire 13 et l'électrode extérieure 9 dans la direction de leur hauteur est Hout. Thus, it is assumed that the distance between the inner electrode 12 and the outer electrode 9 in the direction of their height is H, the distance between the inner electrode 12 and the intermediate electrode 13 is Hin, and in addition the distance between the intermediate electrode 13 and the external electrode 9 in the direction of their height is Hout.
Comme représenté à la fig. 5, un axe horizontal représente le rapport (Hin/Hout) de la distance Hin entre les électrodes dans la chambre intérieure A et la distance Hout entre les électrodes de la chambre extérieure B représentées à la fig. 1. En plus, il représente la distance Hin entre les électrodes de la chambre intérieure A en relation avec le rapport lorsque la distance entre les électrodes susmentionnées H est 12 mm. As shown in fig. 5, a horizontal axis represents the ratio (Hin / Hout) of the distance Hin between the electrodes in the interior chamber A and the distance Hout between the electrodes of the exterior chamber B shown in FIG. 1. In addition, it represents the distance Hin between the electrodes of the interior chamber A in relation to the ratio when the distance between the above-mentioned electrodes H is 12 mm.
Un axe vertical droit représente la tension de sortie Vout du transistor à effet de champ et le taux de modification de la tension de sortie Vout provoquée par une modification de la pression atmosphérique et un autre axe vertical représente la modification AV de la tension de sortie Vout du transistor à effet de champ 17 lorsque de la fumée ayant A right vertical axis represents the output voltage Vout of the field effect transistor and the rate of change of the output voltage Vout caused by a change in atmospheric pressure and another vertical axis represents the change AV of the output voltage Vout of the field effect transistor 17 when smoke having
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une concentration de 3%/m rentre à l'intérieur (3% de rédûction de lumière par mètre). a concentration of 3% / m fits inside (3% of light reduction per meter).
D'abord, la modification AV de la tension de sortie relative au rapport Hin/Hout de la distance entre les électrodes, lorsque la fumée entre, on obtient une courbe caractéristique comme celle indiquée par 29. La courbe caractéristique 29 augmente en fonction de l'augmentation du rapport Hin/Hout et aV arrive à sa valeur maximum lorsque le rapport Hin/Hout est approximativement égal à 0,4. Après ça, la courbe caractéristique redescend. First, the AV modification of the output voltage relative to the Hin / Hout ratio of the distance between the electrodes, when the smoke enters, a characteristic curve like that indicated by 29 is obtained. The characteristic curve 29 increases as a function of l The increase in the Hin / Hout ratio and aV reaches its maximum value when the Hin / Hout ratio is approximately equal to 0.4. After that, the characteristic curve goes down again.
Par la suite, une courbe 30 est obtenue en tant que modification du taux de la tension de sortie Vout du transistor à effet de champ 17 si le rapport de distance entre électrode est modifié lorsque la tension atmosphérique autour du capteur est baissée d'une valeur standard correspondant au niveau de la mer à une pression correspondant à un lieu se trouvant à environ 3.500 m au-dessus du niveau de la mer. Selon la courbe caractéristique 30, plus petit est le rapport des distances entre l'électrode plus grand est le taux de modification provoquée par le changement de la pression. Lorsque le rapport des distances entre les électrodes approche 0,75, le taux de modification de la tension de sortie Vout du transistor à effet de champ 17 en accord avec la modification de la pression atmosphérique entre celle du niveau de la mer et la pression à 3.500 m au-dessus du niveau de la mer est 0%. Thereafter, a curve 30 is obtained as a modification of the rate of the output voltage Vout of the field effect transistor 17 if the distance ratio between electrodes is modified when the atmospheric voltage around the sensor is lowered by a value standard corresponding to sea level at a pressure corresponding to a place about 3,500 m above sea level. According to characteristic curve 30, the smaller the ratio of the distances between the electrode, the larger the rate of change caused by change in pressure. When the ratio of the distances between the electrodes approaches 0.75, the rate of change in the output voltage Vout of the field effect transistor 17 in agreement with the change in atmospheric pressure between that of sea level and the pressure at 3,500 m above sea level is 0%.
En plus, comme représenté à la fig. 5, la tension de sortie du transistor à effet de champ 17, lorsqu'il n'y a pas de fumée qui entre, et en fonction de la modification du rapport Hin/Hout est représentée par la courbe 31. Plus le rapport Hin/Hout est petit, plus la tension de sortie Vout du transistor à effet de champ est basse. En plus, plus le rapport Hin/ Hout est élevé, plus la tension de sortie Vout est haute. En d'autres mots, comme représenté à la fig. 5, au fur et à mesure que le rapport Hin/Hout se modifie entre 0,3 à 0,75 la tension de sortie Vout du transistor à effet de champ 17 augmente entre 5,3 à 7V. In addition, as shown in fig. 5, the output voltage of the field effect transistor 17, when there is no smoke entering, and as a function of the modification of the Hin / Hout ratio is represented by the curve 31. The higher the Hin / Hout is small, the lower the output voltage Vout of the field effect transistor. In addition, the higher the Hin / Hout ratio, the higher the output voltage Vout. In other words, as shown in fig. 5, as the Hin / Hout ratio changes between 0.3 to 0.75 the output voltage Vout of the field effect transistor 17 increases between 5.3 to 7V.
Lorsque le transistor à effet de champ 17 est complètement en état de saturation, la valeur maximum de la tension de source Vs est approximativement 8 V avec une tension d'alimentation Vc de 10 V. Ainsi, plus la tension de sortie Vout du transistor à effet de champ 17 est basse et lorsqu'il n'y a pas de fumée qui entre, c'est-à-dire plus basse que 8 V, une plus grande modification de la tension de sortie Vout peut être permise jusqu'à la valeur de saturation. En d'autres mots, la plage de détection pour la concentration de fumée peut être large. Puisque, quand le rapport des distances entre les électrodes est petit, la tension de sortie Vout est basse, la modification du transistor à effet de champ vers la valeur de tension de saturation de 8 V est grande et la plage de concentration de détection de fumée peut être large. When the field effect transistor 17 is completely in the saturation state, the maximum value of the source voltage Vs is approximately 8 V with a supply voltage Vc of 10 V. Thus, the higher the output voltage Vout of the transistor field effect 17 is low and when there is no smoke entering, i.e. lower than 8 V, a greater modification of the output voltage Vout may be allowed up to the saturation value. In other words, the detection range for smoke concentration can be wide. Since, when the distance ratio between the electrodes is small, the output voltage Vout is low, the change of the field effect transistor to the saturation voltage value of 8 V is large and the concentration range of smoke detection can be wide.
Comment trouver le taux de modification de la tension de sortie Vout par rapport à la modification de la pression atmosphérique en se référant à la courbe 31 représentée à la fig. 5 sera maintenant expliqué. Par exemple, dans le cas d'un rapport entre les distances des électrodes égal à 0,6, le taux de modification donné par la courbe 30 est de 4% et la tension de sortie Vout du transistor à effet de champ 17 est 6,2 V dans la courbe 31. Ainsi, la valeur de modification de la tension de sortie du transistor à effet de champs est égal à 6,2 x 4% = 0,25 V. En d'autres mots, lorsque la pression atmosphérique standard est baissée à une pression atmosphérique de 3.500 m au-dessus du niveau de la mer, la tension de sortie Vout se modifie de 6,2 V - 0,25 V = 5,95 V, 6,2 V étant la tension sous la pression standard (niveau de la mer). How to find the rate of change in the output voltage Vout compared to the change in atmospheric pressure by referring to curve 31 shown in fig. 5 will now be explained. For example, in the case of a ratio between the distances of the electrodes equal to 0.6, the rate of modification given by the curve 30 is 4% and the output voltage Vout of the field effect transistor 17 is 6, 2 V in curve 31. Thus, the modification value of the output voltage of the field effect transistor is equal to 6.2 x 4% = 0.25 V. In other words, when the standard atmospheric pressure is lowered to an atmospheric pressure of 3,500 m above sea level, the output voltage Vout changes from 6.2 V - 0.25 V = 5.95 V, 6.2 V being the voltage below the standard pressure (sea level).
Dans la présente invention, dans le but de stabiliser l'opération de détection de fumée, chaque valeur de modification de sortie AV du transistor à effet de champ, lorsque de la fumée entre, un changement du taux de modification du signal de sortie Vout du transistor à effet de champ 17 relatif à la pression atmosphérique et la modification de la tension Vout de la source du transistor à effet de champ 17, qui sont respectivement représentées comme des courbes caractéristiques 29, 30 et 31 est réglée de sorte que le rapport Hin/Hout soit dans la plage 0,3 à 0,6, c'est-à-dire que la valeur se trouve dans une plage définie par les lignes pointillées de la fig. 5. In the present invention, in order to stabilize the smoke detection operation, each modification value of the AV output of the field effect transistor, when smoke enters, a change in the rate of modification of the output signal Vout of the field effect transistor 17 relating to atmospheric pressure and the modification of the voltage Vout of the source of the field effect transistor 17, which are respectively represented as characteristic curves 29, 30 and 31 is adjusted so that the ratio Hin / Hout is in the range 0.3 to 0.6, that is to say that the value lies in a range defined by the dotted lines in fig. 5.
Par exemple, dans le cas d'un capteur de fumée à ionisation dans lequel H est égal à 12 mm, si le rapport Hin/Hout est réglé à une valeur entre 0,3 et 0,6, par exemple 0,4, la distance Hin dans la chambre intérieure A est de 3,4 mm, et la distance Hout dans la chambre extérieure est de 8,6 mm à la fig. 1. For example, in the case of an ionization smoke sensor in which H is equal to 12 mm, if the Hin / Hout ratio is set to a value between 0.3 and 0.6, for example 0.4, the distance Hin in the inner chamber A is 3.4 mm, and the distance Hout in the outer chamber is 8.6 mm in fig. 1.
Par la suite, la raison pourquoi la valeur minimum du rapport Hin/Hout est réglé à 0,3 et la valeur maximum à 0,6 comme représenté à la fig. 5 sera expliquée. D'abord, concernant la sélection du rapport Hin/Hout dans la plage 0,3, 0,6 représentée à la fig. 5, il semble qu'il y a plusieurs cas dans lesquels les trois exigences suivantes sont importantes. Ainsi les différentes valeurs dans la plage 0,3 à 0,6 sont sélectionnées pour chaque cas comme étant le rapport Hin/Hout. Les trois exigences sont les suivantes: Thereafter, the reason why the minimum value of the Hin / Hout ratio is set to 0.3 and the maximum value to 0.6 as shown in fig. 5 will be explained. First, concerning the selection of the Hin / Hout ratio in the range 0.3, 0.6 shown in fig. 5, there appear to be several cases in which the following three requirements are important. Thus the different values in the range 0.3 to 0.6 are selected for each case as being the Hin / Hout ratio. The three requirements are:
1. rendre maximum la sensibilité de détection 1. Maximize detection sensitivity
2. rendre minimum la modification de sortie du transistor à effet de champ 17 par rapport à une modification de la pression atmosphérique 2. minimize the modification of the output of the field effect transistor 17 compared to a modification of the atmospheric pressure
3. rendre maximum une plage de sortie supplémentaire du transistor à effet de champ 17. 3. Maximize an additional output range of the field effect transistor 17.
Dans le but de rendre maximum la sensibilité de détection, c'est-à-dire la modification du signal de sortie AV du transistor 17, lorsque la fumée entre à l'intérieur pour répondre à la première éxigence, le rapport Hin/Hout est réglé à une valeur à l'intérieur de la plage 0,3-0,6 sur la courbe caractéristique 29 de la fig. 5, par exemple 0,4, de sorte que AV soit à sa valeur maximum. In order to maximize the detection sensitivity, that is to say the modification of the AV output signal of the transistor 17, when the smoke enters inside to meet the first requirement, the Hin / Hout ratio is set to a value within the range 0.3-0.6 on the characteristic curve 29 of fig. 5, for example 0.4, so that AV is at its maximum value.
Dans le but de rendre minimum la modification du signal de sortie du transistor à effet de champ en relation avec la modification de la pression atmosphérique pour répondre à la deuxième exigence, puisque la courbe caractéristique 30 indique 4% qui est le minimum et qui correspond au taux de In order to minimize the modification of the output signal of the field effect transistor in connection with the modification of atmospheric pressure to meet the second requirement, since the characteristic curve 30 indicates 4% which is the minimum and which corresponds to the rate
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modification relatif de la pression atmosphérique dans lé cas où le rapport des distances entre les électrodes est égal à 0,6, la valeur 0,6 est sélectionnée comme rapport des distances entre les électrodes. Dans le cas où le rapport des distances est de 0,6 on est assuré que la modification du signal de sortie AV, qui est donné sur la courbe 29 du transistor à effet de champ 17 est de 0,58 V, donc proche comme dans le cas du rapport de 0,3 il n'y a pas de problème concernant la possibilité de détection. En plus, la tension de sortie Vout, qui est donnée sur la courbe 31, du transistor à effet de champ 17 et de 6,2 V et a une plage supplémentaire d'approximativement 1,8 V jusqu'à la valeur de saturation de 8 V et ainsi la concentration de fumée peut être détectée sans provoquer aucun problème. relative modification of the atmospheric pressure in the case where the ratio of the distances between the electrodes is equal to 0.6, the value 0.6 is selected as the ratio of the distances between the electrodes. In the case where the distance ratio is 0.6 it is ensured that the modification of the output signal AV, which is given on the curve 29 of the field effect transistor 17 is 0.58 V, therefore close as in in the case of the ratio of 0.3 there is no problem concerning the possibility of detection. In addition, the output voltage Vout, which is given on curve 31, of the field effect transistor 17 and 6.2 V and has an additional range of approximately 1.8 V up to the saturation value of 8 V and thus the smoke concentration can be detected without causing any problems.
D'un autre côté, dans le but de rendre maximum la plage supplémentaire de sortie du transistor à effet de champ il faut satisfaire la 3ème exigence, puisque la tension de sortie Vout du transistor à effet de champ 17 est minimum lorsque le rapport Hin/Hout est de 0,3 sur la courbe caractéristique 31, on choisit une valeur proche de 0,3 comme rapport de distances entre les électrodes. Dans le cas du rapport de 0,3, la sensibilité de détection donnée sur la courbe 29 qui est la modification AV de la tension de sortie du transistor à effet de champ est de 0,6. Puisque la valeur est inférieure de la valeur maximum AV qui est 0,7, il peut assurer une modification de tension suffisante lorsque la fumée entre. Néanmoins, dans le cas d'un rapport de 0,3, comme représenté sur la courbe 30, le taux de modification de la tension de sortie AV du transistor à effet de champ 17, relative à la modification de la pression atmosphérique est de 18% qui est le maximum. Néanmoins, si un rapport proche de 0,3 est sélectionné, le capteur ne doit pas être monté à un emplacement qui est sujet à être influencé par la pression atmosphérique. On the other hand, in order to maximize the additional output range of the field effect transistor, it is necessary to satisfy the 3rd requirement, since the output voltage Vout of the field effect transistor 17 is minimum when the ratio Hin / Hout is 0.3 on the characteristic curve 31, a value close to 0.3 is chosen as the distance ratio between the electrodes. In the case of the ratio of 0.3, the detection sensitivity given on curve 29 which is the AV modification of the output voltage of the field effect transistor is 0.6. Since the value is lower than the maximum AV value which is 0.7, it can ensure a sufficient voltage change when smoke enters. However, in the case of a ratio of 0.3, as shown on curve 30, the rate of change in the output voltage AV of the field effect transistor 17, relating to the change in atmospheric pressure is 18 % which is the maximum. However, if a ratio close to 0.3 is selected, the sensor should not be mounted in a location which is subject to being influenced by atmospheric pressure.
Le capteur dans lequel le rapport de distances entre les électrodes est inférieur à la valeur minimum de 0,3 ne peut être utilisé parce que, comme représenté sur la courbe caractéristique 29, la modification de la tension de sortie AV du transistor à effet de champ 17 lorsque la fumée entre, c'est-à-dire la sensibilité de détection est trop basse et comme représenté sur la courbe caractéristique 30, l'influence de la modification de la pression atmosphérique sur la tension de sortie du transistor à effet de champ est trop lourde. Au contraire, le capteur dans lequel le rapport de distances entre électrodes est plus grand que la valeur maximum 0,6 est favorable au point de vue de modification de la pression atmosphérique puisque le taux de modification de la tension de sortie du transistor à effet de champ 17 relatif à une modification de la pression atmosphérique diminue sous la courbe caractéristique 30. Néanmoins, comme pour les deux points précédents, c'est-à-dire la sensibilité de détection représentée sur la courbe caractéristique 29 et la plage du signal de sortie supplémentaire du transistor à effet de champ représentée sur la courbe caractéristique 31, si le rapport dépasse 0,6 un problème pratique apparaît qui est en dehors du but de la présente invention. The sensor in which the distance ratio between the electrodes is less than the minimum value of 0.3 cannot be used because, as shown in the characteristic curve 29, the modification of the output voltage AV of the field effect transistor 17 when the smoke enters, that is to say the detection sensitivity is too low and as shown on the characteristic curve 30, the influence of the modification of the atmospheric pressure on the output voltage of the field effect transistor is too heavy. On the contrary, the sensor in which the distance ratio between electrodes is greater than the maximum value 0.6 is favorable from the point of view of modification of atmospheric pressure since the rate of modification of the output voltage of the effect transistor field 17 relating to a modification of the atmospheric pressure decreases under the characteristic curve 30. Nevertheless, as for the two preceding points, that is to say the detection sensitivity represented on the characteristic curve 29 and the range of the output signal additional field effect transistor shown on the characteristic curve 31, if the ratio exceeds 0.6 a practical problem appears which is outside the scope of the present invention.
Comme décrit précédemment, dans le capteur de fumée à ionisation selon la présente invention, le rapport Hin/Hout de distances dépend de la priorité d'une des trois exigences précédentes. Ainsi, en sélectionnant une valeur optimum parmi la plage 0,3-0,6 comme rapport Hin/Hout et en déterminant les distances Hin et Hout le capteur optimum pour répondre à l'exigence choisie peut être obtenu sans baisser les performances du capteur. As described above, in the ionization smoke sensor according to the present invention, the Hin / Hout distance ratio depends on the priority of one of the three previous requirements. Thus, by selecting an optimum value from the range 0.3-0.6 as the Hin / Hout ratio and by determining the Hin and Hout distances the optimum sensor to meet the chosen requirement can be obtained without lowering the performance of the sensor.
La distance H entre l'électrode intérieure 12 et l'électrode extérieure 9 est déterminée à une valeur fixée par la grandeur du capteur. Néanmoins, l'électrode intermédiaire 13 peut être montée déplaçable dans la direction de sa hauteur et peut être déplacée à une position adéquate dans la plage dans laquelle le rapport Hin/Hout est entre 0,3 et 0,6 représenté à la fig. 5. Ainsi, en déplaçant la position de l'électrode intermédiaire 13 pour l'ajuster, les capteurs de fumée à ionisation qui sont respectivement prévus pour être utilisés selon chacune des trois exigences précitées peuvent être réalisés avec un simple arrangement d'électrodes. The distance H between the interior electrode 12 and the exterior electrode 9 is determined at a value fixed by the size of the sensor. However, the intermediate electrode 13 can be mounted movable in the direction of its height and can be moved to an adequate position in the range in which the Hin / Hout ratio is between 0.3 and 0.6 shown in FIG. 5. Thus, by moving the position of the intermediate electrode 13 to adjust it, the ionization smoke sensors which are respectively designed to be used according to each of the three aforementioned requirements can be produced with a simple arrangement of electrodes.
D'autres électrodes, par exemple l'électrode intérieure peut être déplaçable dans le but de modifier le rapport de distance entre les électrodes. Other electrodes, for example the internal electrode can be moved in order to modify the distance ratio between the electrodes.
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| PL | Patent ceased |