ES2254552T3 - Detector de incendio y procedimiento de funcionamiento del mismo. - Google Patents

Abstract

Detector de incendio con una cámara de medida, un emisor y una unidad (10) de proceso de señales con una unidad de recepción (1) para recibir radiación emitida por el emisor y dispersada en humo u otros aerosoles y con una unidad de evaluación de alarma (3), conteniendo la unidad (10) de proceso de señales un circuito de regulación (5) con una unidad de regulación (4), caracterizado porque el valor real del circuito de regulación corresponde a la superposición por suma o resta de la magnitud de ajuste del circuito de regulación (5) con la señal de salida de la unidad de recepción (1).

Description

Detector de incendio y procedimiento de funcionamiento del mismo.

La invención concierne a un detector de peligro para reconocer fuego y humo que trabaja según el principio de la luz dispersa. La invención se ocupa también de un procedimiento de funcionamiento de un detector de incendio de esta clase.

Los detectores de peligro de la clase anteriormente citada presentan un volumen de medida que está apantallado en general por medio de una cámara de medida contra luz del exterior. Sin embargo, la luz extraña se mantiene apartada en este caso por medio de un laberinto que hace posible que un medio que rodea a la cámara de medida, como, por ejemplo, humo, penetre en dicha cámara de medida. En esta cámara de medida están dispuestos un emisor y un receptor de radiación de modo que éstos no tengan contacto visual directo y ninguna radiación emitida por el emisor incida directamente en el receptor.

Cuando entra humo en la cámara de medida, la radiación emitida por el emisor se dispersa en las partículas de humo e incide en el receptor. La señal producida en el receptor es amplificada a continuación y sometida a una valoración referente a si existe un incendio. Tales detectores de humo que presentan un circuito de regulación, se revelan, por ejemplo, en el documento US-A-4,225,791 o en el documento DE-A-29 37 707.

Sin embargo, la radiación emitida por el emisor no sólo es dispersada en humo que se encuentra en la cámara de medida, sino que se refleja también en las paredes de dicha cámara de medida. Se obtiene así una señal básica que puede medirse incluso con aire completamente puro. La señal básica es, por un lado, deseable para comprobar el funcionamiento del emisor y, por otro lado, restringe fuertemente las posibilidades de detección. Para detectar ya pequeñas concentraciones de humo, se tiene que amplificar fuertemente la señal suministrada por el receptor. Con una elevada amplificación se puede solicitar ya plenamente por medio de la señal básica la zona de trabajo del circuito de valoración que sigue a la etapa amplificadora, con lo que ya no se pueden reconocer incrementos de la señal y ya no es posible un reconocimiento de humo. Por consiguiente, la señal básica representa una dificultad para el reconocimiento de pequeñas densidades de humo. No obstante, son necesarios detectores de humo de alta sensibilidad para campos de aplicación en los que todavía puede reconocerse humo, aun cuando éste esté fuertemente diluido, tal como ocurre, por ejemplo, en canales de ventilación o sistemas de aspiración de humos.

Por tanto, la invención se basa en el problema de proporcionar un detector de incendio y un procedimiento de funcionamiento de un detector de incendio de la clase citada al principio, con cuya ayuda se puedan reconocer también en forma fiable aerosoles fuertemente diluidos.

En el detector de incendio de la clase mencionada al principio la solución de este problema según la invención consiste en las características de la reivindicación 1 vigente. Otras ejecuciones ventajosas se describen en las reivindicaciones 2 a 5 subordinadas.

En el procedimiento de la clase mencionada al principio la solución de este problema según la invención consiste en las características de las reivindicaciones 6 y 9 independientes. Otros pasos ventajosos del procedimiento se describen en las reivindicaciones 7, 8 y 10 a 12 subordinadas.

El detector de incendios según la invención presenta un emisor que entrega radiación a un volumen de medida dentro de una cámara de medida. La radiación, que es dispersada en las paredes de la cámara de medida o en partículas que se encuentran en el volumen de medida, incide en un dispositivo de recepción que convierte la radiación recibida en una señal eléctrica y entrega ésta en su salida. La salida del dispositivo de recepción está unida con un circuito de regulación, superponiéndose a la señal entregada por el dispositivo de recepción una señal artificialmente generada. El propio circuito de regulación está constituido por un dispositivo de regulación, un miembro de ajuste y líneas de unión.

El dispositivo de regulación entrega en su salida una magnitud de ajuste que se emplea como señal de superposición. La salida del dispositivo de regulación está unida con una primera entrada del miembro de ajuste. Una segunda entrada del miembro de ajuste está unida con la salida del dispositivo de recepción. La salida del miembro de ajuste en la que se aplica el valor real del circuito de regulación, está unida con un dispositivo de evaluación de alarma y con la entrada del dispositivo de regulación, reconociéndose un incendio al comparar el valor real del circuito de regulación con un umbral de alarma. Para hacer posible el reconocimiento de un incendio en el valor real del circuito de regulación, el dispositivo de regulación está diseñado de modo que se realiza un reajuste de la magnitud de ajuste, por un lado, solamente en forma muy lenta y, por otro lado, se efectúa éste reajuste únicamente cuando con muy alta probabilidad no se encuentra humo alguna en la cámara de medida o bien ha variado la temperatura.

A este fin, el dispositivo de regulación presenta en su entrada sendas memorias reajustables de valor mínimo y de valor máximo, así como un dispositivo para calcular un valor medio, que en lo que sigue se denomina formador de valor medio. La salida del formador de valor medio está unida con un primer sitio de comparación en el que se calcula la desviación de regulación como diferencia entre el valor nominal y el valor medio del valor real. La salida del primer sitio de comparación está unida con un miembro proporcional en el que se multiplica la desviación de regulación por un factor k y se forma así un primer valor de corrección para la regulación. La salida del miembro proporcional está unida con una primera entrada de un primer comparador y con una primera entrada de un primer interruptor selector de señal. Las segundas entradas del primer comparador y del primer interruptor selector de señal están unidas con un segundo valor de corrección máximo. La salida del primer comparador está unida con la salida de control del primer interruptor selector de señal. En el primer comparador se compara el segundo valor de corrección máximo con el primer valor de corrección y, según el resultado de la comparación, se deja pasar el menor de los dos valores de corrección desde el primer interruptor selector de señal hasta su salida. La salida del primer interruptor selector de señal está unida con la primera entrada de un sitio de suma. En la segunda entrada del sitio de suma está aplicado el valor de ajuste antiguo del circuito de regulación. El valor de ajuste antiguo y el valor de corrección son sumados en el sitio de suma para formar un nuevo valor de ajuste que está ya preparado en la salida del sitio de suma. La salida del sumador está unida con una primera entrada de un segundo interruptor selector de señal. En la segunda entrada del segundo interruptor selector de señal se encuentra el valor de ajuste antiguo compensado en temperatura del circuito de regulación. En función de la señal en la entrada de control del segundo interruptor selector de señal se deja que pase a la salida el nuevo valor de ajuste o el valor de ajuste antiguo, pero compensado en temperatura del circuito de regulación. La salida del segundo interruptor selector de señal está unida con un miembro de retención de señal que almacena el valor aplicado a su entrada y que lo entrega de nuevo en su salida. La salida del miembro de retención de señal está unida con la primera entrada del miembro de ajuste, con la segunda entrada del sumador y con la entrada del dispositivo de compensación de temperatura. Como ya se ha mencionado, la señal de salida del dispositivo de compensación de temperaturas se aplica a la segunda entrada del segundo interruptor selector de señal. La entrada de control del segundo interruptor selector de señal está unida con la salida de un segundo comparador, que compara la diferencia de los valores reales mínimo y máximo con un valor de ventana prefijado. A este fin, una primera entrada del segundo comparador está unida con una memoria para el valor de ventana y una segunda entrada está unida con un segundo sitio de comparación, cuya primera entrada está unida con la salida de la memoria de valor máximo y cuya segunda entrada está unida con la salida de la memoria de valor mínimo.

Según el procedimiento conforme a la invención, se superpone a la señal entregada por la unidad de recepción, incluso antes de la amplificación definitiva, una señal de superposición que es en magnitud algo más pequeña que la magnitud de la señal básica de la unidad de recepción y que lleva el signo contrario. La señal básica es la porción de señal independiente del humo y casi estática de la unidad de recepción. Gracias a esta medida disminuye la componente continua de la señal a amplificar, se puede amplificar la señal en más alto grado, sin excitar ya plenamente las etapas siguientes por medio de componente continua, y así se pueden evaluar más fácilmente porciones de señal dinámicas y se pueden reconocer más fácilmente aumentos de señal originados por humo. Sin embargo, dado que la señal básica fluctúa fuertemente debido a tolerancias de componentes y de fabricación y se modifica en el curso de la vida útil, es necesaria una señal de superposición autoadaptable. Por tanto, según la invención, se genera la señal de superposición en función de la señal básica entregada por la unidad de recepción.

Se superpone a la señal suministrada por la unidad de recepción, por ejemplo en el miembro de ajuste de un circuito de regulación, el valor de ajuste del circuito de regulación de modo que este valor de ajuste sea retirado de la señal de recepción. La diferencia de ambas señales es amplificada tan fuertemente que se puedan reconocer fácilmente fluctuaciones de la señal. La señal formada de esta manera representa, por un lado, el valor real del circuito de regulación y, por otro lado, es aprovechada para la evaluación de una alarma comparándola para ello con un umbral de alarma prefijado. Sin embargo, dado que el valor real en un circuito de regulación se mantiene normalmente constante en amplio grado, el valor real no puede normalmente alcanzar nunca el umbral de alarma. No obstante, para hacer posible un crecimiento del valor real hasta el umbral de alarma cuando aparezca humo, el dispositivo de regulación asegura que el valor de ajuste (señal de superposición) sea reajustado únicamente cuando con muy alta probabilidad no se encuentra humo en la cámara de medida y que el reajuste del valor de ajuste se realice más lentamente de lo que sería necesario para completar la regulación de un aumento de señal a esperar debido a la aparición de humo. Por tanto, en el dispositivo de regulación se limita el reajuste del valor de ajuste a un valor de reajuste máximo, realizándose el reajuste únicamente después de una formación de valor medio del valor real efectuada a través de varias mediciones. Además, la diferencia de los valores reales máximo y mínimo de una serie de medidas es comparada con un valor de ventana. Cuando la diferencia sobrepasa el valor de ventana, se interrumpe el reajuste del valor de ajuste. Sin embargo, cuando se ha interrumpido el reajuste del valor de ajuste, se puede seguir realizando una adaptación del valor de ajuste a una variación de temperatura.

La invención se basa en el conocimiento de que, por un lado, la radiación reflejada en las paredes de la cámara de medida suministra una señal básica sustancialmente constante que sólo varía muy lentamente durante largos períodos de tiempo y mediciones realizadas en cortos intervalos de tiempo suministran solamente valores de diferente magnitud debido al ruido de la señal. Estos valores de medida presentan una dispersión característica determinada. Por otro lado, el humo a reconocer consiste en pequeñas partículas que se encuentran constantemente en movimiento. La radiación dispersada en estas partículas e incidente en un receptor produce una señal que presenta valores de dispersión sensiblemente más amplia que los de la señal básica en una cámara de medida exenta de humo. Por tanto, con ayuda de la dispersión de valores de medida individuales o de la diferencia entre valores de medida máximo y mínimo de una serie de medidas se puede obtener una primera indicación sobre la existencia de humo.

En lo que sigue se explica la invención con más detalle todavía haciendo referencia a los dibujos.

Muestran:

La figura 1, un diagrama de bloques simplificado del procesamiento de la señal de un detector de incendio según la invención,

La figura 2, un diagrama de bloques del procesamiento de la señal de un detector de incendio según la invención con representación del dispositivo de regulación, y

La figura 3, una forma de realización preferida del procesamiento de la señal de un detector de incendio según la invención.

En la figura 1 se muestra la unidad 10 de proceso de señales. La unidad de recepción 1 recibe la radiación dispersada en paredes de la cámara de medida y en humo u otros aerosoles y convierte ésta en una señal eléctrica que puede ser tomada en la salida de la unidad de recepción 1. La salida de la unidad de recepción 1 está unida con la segunda entrada del miembro de ajuste 2 del circuito de regulación 5. La primera entrada del miembro de ajuste 2 está unida con la salida del dispositivo de regulación 4, en la que se proporciona la magnitud de ajuste. En el miembro de ajuste se superponen una a otra la magnitud de ajuste y la señal de la unidad de recepción 2. La diferencia de ambas señales es amplificada y entregada así en la salida del miembro de ajuste 2 como valor real del circuito de regulación 5. La salida del miembro de ajuste 2 está unida con la entrada del dispositivo 3 de evaluación de alarma y con la entrada del dispositivo de regulación 4. El dispositivo 3 de evaluación de alarma trabaja en este caso exactamente del modo ya conocido por detectores de incendio por luz dispersa convencionales, por ejemplo mediante la sencilla comparación de la señal aplicada a su entrada con un umbral de alarma, mientras que el dispositivo de regulación compensa en amplio grado solamente variaciones de la señal básica.

El dispositivo de regulación 4 contiene para ello en su entrada una memoria de valor mínimo 6, una memoria de valor máximo 7 y un formador de valor medio 8. En el sitio de comparación 9 se compara el valor medio formado por los valores de medida de un ciclo de medida de especialmente ocho mediciones con el valor nominal 11 del circuito de regulación 5 y se determina la desviación de regulación. La desviación de regulación es multiplicada en el miembro proporcional 12 por un factor y se calcula así un primer valor de reajuste para la magnitud de ajuste. Este valor de reajuste es alimentado a la primera entrada del circuito 13 selector de señal y al comparador 14. En el comparador 14 se comparan entre sí el primer valor de reajuste y el valor de reajuste máximo 15. El comparador 14 controla seguidamente el interruptor 13 selector de señal de modo que el más pequeño de los dos valores de reajuste sea dejado pasar hasta el sitio de suma 16. En el sitio de suma 16 se suma la magnitud de ajuste antigua con el valor de reajuste más pequeño para obtener la nueva magnitud de ajuste y se aplica ésta a la primera entrada del circuito 17 selector de señal. La nueva magnitud de ajuste es dejada pasar por el interruptor 17 selector de señal hasta el miembro de retención de señal 18 y, por tanto, hasta el miembro de ajuste 2 únicamente cuando la comparación efectuada en el comparador 19 ha arrojado el resultado de que la diferencia formada en el sitio de comparación 20 entre el valor máximo almacenado en la memoria de valor máximo 7 y el valor mínimo almacenado en la memoria de valor mínimo 6 de un ciclo de medida es menor que la ventana de tiempo 21. Cuando la diferencia de los valores máximo y mínimo del ciclo de medida es mayor que la ventana de tiempo 21, no sólo la nueva magnitud de ajuste, sino también la magnitud de ajuste antigua compensada en temperatura en el dispositivo 22 de compensación de temperatura es dejada pasar hasta el miembro de retención de señal 18 y, por tanto, hasta el miembro de ajuste 2. De este modo, casi se congela la regulación.

Cabe mencionar aún en este punto que como criterio para congelar la regulación puede emplearse no sólo la diferencia entre valores máximo y mínimo de una serie de medida de valores reales, sino también la desviación estándar, la varianza u otras magnitudes estadísticas.

En la figura 3 puede verse un ejemplo de realización preferido en el que, frente a la figura 2, se ha intercalado un comparador adicional 23 en el dispositivo de regulación 4, el cual compara el valor real con el semiumbral de alarma, y cuya señal de salida se combina en lógica O con la señal de salida del comparador 19 en el miembro O 24. La salida del miembro O 24 controla ahora el interruptor 17 selector de señal, de modo que, además, se congele la regulación aun cuando el valor real alcance un umbral prefijado, en el ejemplo el semiumbral de alarma. Además, la señal de entrada para la unidad 3 de evaluación de alarma es tomada aquí en la salida del formador de valor medio 8 de la unidad de regulación 5.

Una unidad de regulación 5 en un detector de incendio según la invención puede estar realizada, por ejemplo, en un ASIC o bien puede implementarse en forma de un software adecuado en un microprocesador, pudiendo estar realizada también la unidad 3 de evaluación de alarma en el mismo procesador o ASIC. Empleando un procesador o un ASIC digital se tienen que prever correspondientes convertidores analógico-digital o digital-analógico en las entradas y salidas de la unidad de regulación 4.

La invención consiste en un detector de incendio según el principio de la luz dispersa y un procedimiento para el funcionamiento del mismo, en el que se superpone a la señal de recepción una señal adicional para hacer posible una alta amplificación de la señal.

Claims (12)

1. Detector de incendio con una cámara de medida, un emisor y una unidad (10) de proceso de señales con una unidad de recepción (1) para recibir radiación emitida por el emisor y dispersada en humo u otros aerosoles y con una unidad de evaluación de alarma (3), conteniendo la unidad (10) de proceso de señales un circuito de regulación (5) con una unidad de regulación (4), caracterizado porque el valor real del circuito de regulación corresponde a la superposición por suma o resta de la magnitud de ajuste del circuito de regulación (5) con la señal de salida de la unidad de recepción (1).

2. Detector de incendio según la reivindicación 1, caracterizado porque la entrada de la unidad de evaluación de alarma (3) está unida con el valor real del circuito de regulación (5).

3. Detector de incendio según la reivindicación 1 ó 2, caracterizado porque la unidad de regulación (4) contiene medios que deceleran y/o limitan el reajuste de la regulación.

4. Detector de incendio según una o más de las reivindicaciones anteriores, caracterizado porque la unidad de regulación (4) contiene medios que pueden interrumpir el reajuste de la regulación mediante la comparación de valores absolutos o calculados estadísticamente a partir de magnitudes del circuito de regulación con límites prefijados.

5. Detector de incendio según la reivindicación 4, caracterizado porque los medios para interrumpir la regulación interrumpen esta regulación cuando la diferencia de los valores reales máximo y mínimo de una serie de medida ha sobrepasado un valor de ventana.

6. Procedimiento para hacer funcionar un detector de incendio configurado según al menos una de las reivindicaciones 1 a 5 con una cámara de medida, un emisor y una unidad de proceso de señales (10) con una unidad de recepción (1) para recibir radiación emitida por el emisor y dispersada en humo u otros aerosoles y con una unidad de evaluación de alarma (3), conteniendo la unidad de proceso de señales (10) un circuito de regulación (5) con una unidad de regulación (4), caracterizado porque se superpone por suma o resta a la señal emitida por la unidad de recepción (1) - antes de que ésta se alimentada a la unidad de evaluación de alarma (3) - la magnitud de ajuste del circuito de regulación (5), y porque se obtiene a partir de la superposición el valor real del circuito de regulación (5).

7. Procedimiento según la reivindicación 6, caracterizado porque la magnitud de la señal de superposición se determina en función de la magnitud de la componente continua formada por la señal básica en la señal emitida por la unidad de recepción (1).

8. Procedimiento según las reivindicaciones 6 y/o 7, caracterizado porque la señal de superposición se forma como magnitud de ajuste de un circuito de regulación (5).

9. Procedimiento para hacer funcionar un detector de incendio según al menos una de las reivindicaciones anteriores, con una cámara de medida, un emisor y una unidad de proceso de señales (10) con una unidad de recepción (1) para recibir radiación emitida por el emisor y dispersada en humo u otros aerosoles y con una unidad de evaluación de alarma (3), caracterizado porque se determina una alarma sobre la base del valor real de un circuito de regulación, formándose el valor real del circuito de regulación a partir de la superposición aditiva o substractiva de la señal de salida del receptor (1) con la magnitud de ajuste del circuito de regulación.

10. Procedimiento según la reivindicación 9, caracterizado porque se decelera y limita la regulación en el circuito de regulación (5) de modo que la unidad de regulación no pueda ya regular completamente un aumento de valor real del circuito de regulación originado por humo.

11. Procedimiento según la reivindicación 9 ó 10, caracterizado porque se interrumpe el reajuste de la regulación cuando unos valores absolutos o calculados estadísticamente a partir de magnitudes del circuito de regulación (5) sobrepasan valores límite prefijados.

12. Procedimiento según una o más de las reivindicaciones 9 a 11, caracterizado porque se interrumpe el reajuste de la regulación cuando la diferencia de los valores reales máximo y mínimo de una serie de medidas sobrepasa un valor de ventana.