ES2259353T3 - Detector de humos por dispersion de luz. - Google Patents

Abstract

Un detector de humos por dispersión de luz con una cámara de medición óptica, que muestra un circuito detector (2) con al menos una fuente de luz (12, 12'') y un receptor de luz (11), y un sistema laberíntico (7) con pantallas (16) dispuestas en la periferia de la cámara de medición, donde la, al menos, una fuente de luz (12, 12¿) y cada uno de los receptores de luz (12, 12¿) se encuentra en una carcasa que muestra una abertura pequeña de ventana, y que la, como mínimo, una fuente de luz (12, 12¿) y el receptor de luz (11) se encuentran en la parte posterior de sus carcasas (14, 15; 13), de modo que, entre las aberturas de ventana de las carcasas (14, 15; 13) y las superficies ópticas traspasadas por la luz de la, al menos, una fuente de luz (12, 12¿) y/o del receptor de luz, se forma una distancia que es mayor que el diámetro de las superficies ópticas señaladas, caracterizado porque la cámara de medición se encuentra delimitada hacia arriba por un disco de soporte (6) del que sobresale hacia abajo la carcasa (14, 15; 13) señalada, y porque el sistema laberíntico (7) forma un componente en forma de techo, que se puede fijar en el disco de soporte y muestra una base y una pared lateral, y que se puede pegar desde abajo en el disco de soporte (6).

Description

Detector de humos por dispersión de luz.

La presente invención trata de un detector de humos por dispersión de luz con una cámara de medición óptica, que muestra un circuito detector con al menos una fuente de luz y un receptor de luz, y un sistema laberíntico con pantallas dispuestas en la periferia de la cámara de medición, donde la, al menos, una fuente de luz y cada uno de los receptores de luz se encuentra en una carcasa.

En el caso de los detectores de humos por dispersión de luz, que, dado el caso, pueden contener, junto a la cámara de medición óptica, otro sensor, por ejemplo un sensor de temperatura, se conoce que la cámara de medición óptica se conforma de tal modo que la luz externa que perturba no puede penetrar en ésta, y el humo lo hace muy ligeramente. Los, al menos, una fuente de luz y un receptor de luz se disponen de modo que no pueda llegar ningún haz de luz de forma directa, desde la, al menos, una fuente de luz, al receptor. Si las partículas del humo están presentes en la trayectoria del haz, la luz de la, al menos, una fuente de luz se dispersa en éstas, y una parte de esta luz dispersa llega al receptor de luz y genera una señal eléctrica.

Es obvio que la fiabilidad y protección contra falsas alarmas de estos detectores de humos por dispersión de luz depende esencialmente de su sensibilidad constante. Junto al envejecimiento de los componentes optoelectrónicos, es especialmente la contaminación de las superficies ópticas de los componentes señalados, traspasadas por la luz, la que muestra un efecto negativo en la sensibilidad.

El documento EP 0880118 ofrece un detector de humos por dispersión de luz según el término genérico de la reivindicación 1.

Mediante la presente invención se debe señalar ahora un detector de humos por dispersión de luz del tipo mencionado inicialmente, en el que las superficies ópticas traspasadas por la luz están contaminadas en la mínima medida posible, de modo que el detector muestra una sensibilidad constante.

El objeto indicado se consigue, de acuerdo con la presente invención, debido a que las carcasas señaladas muestran una forma alargada y muestran una abertura pequeña de ventana y a que la, como mínimo, una fuente de luz y el receptor de luz se encuentran en la parte posterior de sus carcasas, de modo que, entre las aberturas de ventana de las carcasas y las superficies ópticas traspasadas por la luz de la, al menos, una fuente de luz y/o del receptor de luz, se forma una distancia relativamente grande.

Las pruebas prácticas han demostrado que por las aberturas pequeñas de ventana de las carcasas y por la disposición de los componentes optoelectrónicos en la parte posterior de sus carcasas, las superficies ópticas están tan bien protegidas contra la contaminación, que los detectores correspondientes muestran una sensibilidad constante.

Otra ventaja de la disposición acorde a la presente invención es que cada uno de los haces de luz muestra una sección transversal relativamente pequeña, de modo que la luz dispersa que alcanza el receptor de luz se deriva, con una gran seguridad, de las partículas de humo del centro de la cámara de medición y no, por ejemplo, de las partículas de polvo depositadas en su base.

El detector de humos acorde a la presente invención se caracteriza de tal forma que la distancia señalada es mayor que el diámetro de las superficies ópticas señaladas.

El detector de humos acorde a la presente invención se caracteriza también porque la cámara de medición se encuentra delimitada hacia arriba por un disco de soporte del que sobresale hacia abajo la carcasa señalada, y porque el sistema laberíntico forma un componente en forma de techo, que se puede fijar en el disco de soporte y muestra una base y una pared lateral, y que se puede pegar desde abajo en el disco de soporte.

Una primera forma de ejecución escogida del detector de humos acorde a la presente invención se caracteriza porque al menos una de las aberturas de ventana de las carcasas señaladas se ve rodeada por un marco de una sola pieza, y porque las carcasas señaladas, con la excepción de las aberturas de ventana, están abiertas por debajo, y porque la base del componente señalado muestra techos para las carcasas. De acuerdo con otra forma de ejecución escogida, en la cámara de medición, entre al lado de salida de luz y/o el lado de entrada de luz de la carcasa y las pantallas opuestas, se forma una cámara de dispersión compacta y accesible.

Otra forma de ejecución del detector de humos acorde a la presente invención se caracteriza porque en el disco de soporte se sitúa un enchufe múltiple para una conexión eléctrica del detector con una barra de interconexión prevista en una base del detector, y porque la conexión eléctrica señalada se establece mediante un movimiento tangencial del enchufe múltiple y/o la barra de interconexión. Preferiblemente, el enchufe múltiple se integra en la superficie del disco de soporte mediante la denominada técnica de inserción.

A continuación se explica más detalladamente la presente invención mediante los ejemplos de ejecución y los dibujos; se muestra:

Figura 1: Una representación en perspectiva de un ejemplo de ejecución de un detector acorde a la invención, observado de delante hacia atrás,

Figura 2: Una representación en perspectiva de una sección transversal a través del detector de la Figura 1,

Figura 3: Una representación en perspectiva de una sección axial a través del detector de la Figura 1; y

Figura 4: Una representación en perspectiva de una vista superior del detector de la Figura 1, sin base.

El detector de humos que se representa en las Figuras de la 1 a la 4 consta, del modo que se conoce, de tres componentes principales, una base 1, un sistema óptico del sensor 2 y una carcasa 3. Esta estructura se puede apreciar mejor en la Figura 3. La Figura 2 muestra, en una sección transversal a través del detector observado desde abajo, una vista de una parte del sistema del sensor óptico 2.

La base 1 se ha previsto para el montaje en el techo de la habitación a supervisar, con lo que el montaje se realiza bien directamente en una caja de distribución empotrada, o sobre revoque con o sin base. La base 1, que consta esencialmente de un disco circular y de un refuerzo del borde que sobresale hacia abajo, contiene, entre otros, una barra de interconexión 4 (Figuras 3, 4) que se ha previsto para alojar un enchufe múltiple 5 (Figura 4) conectado con el sistema sensor.

El sistema del sensor óptico 2 incluye un soporte 6 en forma de disco para el sensor óptico, un laberinto 7 en forma de techo que se fija a la superficie inferior del soporte 6, una placa de circuitos impresos 8 colocada en el lado superior del soporte 6 opuesto a la base 1, con la electrónica de análisis, y un revestimiento 9 que cubra la placa de circuitos impresos 8 en el borde y arriba, que forma parte de la carcasa 3. El enchufe múltiple 5 es un componente integrado de la placa soporte 6, y sobresale desde ésta hacia arriba. El revestimiento 9 muestra esencialmente la forma de una placa con un collar que rodea el borde, y con una perforación 10 pasar a través del enchufe múltiple 5, de modo que sobresale en el plano de la barra de interconexión 4 situada en la base 1.

El sensor óptico que se puede ver en la Figura 2 incluye un cámara de medición que formada por el soporte 6 y el laberinto 7, con un receptor de luz 11 y dos fuentes de luz 11 y 12 ', cada una de las cuales se dispone en una carcasa 13, 14, 15. Estas carcasas constan de una pieza base, que contiene el diodo apropiado (fotodiodo o diodo IRED), y que muestra, en su parte frontal opuesta al centro de la cámara de medición, a una abertura de ventana para la entrada y/o salida de luz. Como puede verse en la Figura, la cámara de dispersión que se forma en la cámara de medición, en la zona anterior a las aberturas tipo ventana señaladas de las carcasas 13, 14, 15, es compacta y se conforma accesible. Esta disposición y configuración hace que el detector sea el más conveniente para el uso de un cuerpo transparente que se pueda insertar en esta cámara de dispersión para un simulacro de humo. Tales cuerpos transparentes se utilizan para la calibración o comprobación de la sensibilidad al humo durante la fabricación del detector (véase EP-B-0 658 264).

Por lo menos en el caso de las carcasas 14 y 15, los marcos de las aberturas de ventana se conforman en una sola pieza, reduciendo así las tolerancias para la sensibilidad al humo. En los detectores de humos por dispersión de luz conocidos, los marcos de la ventana constan de dos partes, una de las cuales se une al techo de la cámara de medición, y la otra a la base. Con la base colocada, se producen dificultades de adaptación constantemente, y esto ocasiona diferentes tamaños de ventana y la formación de una rendija de luz entre las dos mitades de la ventana y, así, de interferencias no deseadas de la luz emitida y recibida. Con las ventanas en una sola pieza de la carcasa, se eliminan las interferencias de este tipo, y no puede surgir ningún problema respecto a la precisión de colocación de las mitades de la ventana. Las ventanas son rectangulares o cuadradas, y entre las aberturas de ventana y la fuente de luz asociada 12, 12' y/o la lente del receptor de luz 11 asociado, hay una distancia relativamente grande, por lo que se genera un ángulo de abertura relativamente pequeño de los haces de luz correspondientes. Un ángulo pequeño de la abertura de los haces de luz muestra la ventaja de que, por un lado, poca luz de las fuentes de luz 12, 12 ' incide en la base y, por otro lado, el receptor de luz 11 "no ve", de modo que las partículas de polvo depositadas en la base no puedan generar ninguna luz dispersa que perturbe. Otra ventaja de la gran distancia entre las ventanas y la fuente de luz 12, 12' y/o la lente del receptor de luz 11 es que las superficies ópticas que penetra la luz se encuentran a una relativa profundidad dentro de la carcasa y, por lo tanto, están bien protegidas contra la contaminación, lo que causa la sensibilidad constante de los elementos optoelectró-
nicos.

El laberinto 7 consta de una base y las pantallas 16 dispuestas de forma periférica, y contiene tapas planas para las carcasas 13, 14, 15 señaladas. La base y las pantallas 16 sirven para la protección de la cámara de medición contra luz de una fuente externa, y para suprimir la denominada luz de fondo (véase también la EP-A-0 821 330 y la EP-A-1 087 352). Cada una de las pantallas 16 dispuestas periféricamente consta de dos limbos y muestra un diseño en forma de L. Mediante la forma y la disposición de las pantallas 16, particularmente también por su distancia entre sí, se asegura que la cámara de medición esté suficientemente protegida contra la luz de una fuente externa y que, sin embargo, su funcionamiento se pueda revisar con un dispositivo de prueba óptico (EP-B-0 636 266). Además, las pantallas 16 se disponen de forma asimétrica, de modo que el humo pueda penetrar en la cámara de medición en todas las direcciones de una forma similar.

El borde delantero de las pantallas 16, dirigido hacia la cámara de medición, se conforma de manera puntiaguda en la medida de lo posible, de modo que solamente se pueda introducir y reflejar un poco de luz en este borde. La base y el techo de la cámara de medición, es decir, las superficies frontales entre sí del soporte 6 y del laberinto 7, se conforman de manera acanalada, y todas las superficies de la cámara de medición, particularmente las pantallas 16 y las superficies acanaladas señaladas, son reflectantes y actúan como los espejos negros. Esto muestra la ventaja de que la luz que incide no se dispersa de forma difusa, sino que se refleja de forma enfocada.

La disposición de las dos fuentes de luz 12 y 12' se elige de modo que el eje óptico del receptor de luz 11 incluya un ángulo obtuso con el eje óptico de una fuente de luz, de acuerdo con la representación, la fuente de luz 12, y un ángulo agudo con el eje óptico de la otra fuente de luz, de acuerdo con la representación, la fuente de luz 12'. La luz de la fuente de luz 12, 12' se dispersa por el humo que penetra en la cámara de medición, y una parte de esta luz dispersa llega al el receptor de luz 11, con lo que, en el caso de un ángulo obtuso entre el eje óptico de la fuente de luz y el receptor de luz, se denomina dispersión delantera, y en el caso de un ángulo agudo entre los ejes ópticos, se denomina dispersión trasera.

Se conoce que la luz dispersa que se genera mediante dispersión delantera es perceptiblemente mayor que la generada mediante dispersión trasera, con lo que las dos proporciones de luz dispersa se diferencian de una forma característica para los distintos tipos de fuego. Este fenómeno se conoce, por ejemplo, de WO-A-84/01950 (= US-A-4.642.471) donde se publica, entre otras cosas, que la proporción de dispersión que es diferente para diversos tipos de humo, puede aprovecharse, en el caso de un ángulo pequeño, para la dispersión y, en el caso e un ángulo grande de dispersión, para distinguir el tipo de humo. El ángulo más grande de dispersión se puede elegir incluso alrededor de 90º, de modo que se analizan la dispersión delantera y la trasera. El análisis de proporción de luz dispersa que proviene de las dos fuentes de luz 12 y 12' no es el objeto de la presente aplicación y, por lo tanto, aquí no se describe más detalladamente.

Para una discriminación mejor entre distintos aerosoles, los filtros activos o pasivos de la polarización se pueden prever en la trayectoria de los haces del lado transmisor y/o receptor. El soporte 6 está preparado de la manera apropiada, y muestra surcos (no representados) previstos en las carcasas 13, 14 y 15, en los que se pueden fijar filtros de polarización. Como otra opción, se pueden utilizar, como fuentes de luz 12, 12', diodos que emitan una radiación en la zona espectral de la luz visible (véase la EP-A-0 926 646), o las fuentes de luz pueden emitir la radiación de diversas longitudes de onda, como por ejemplo, una fuente de luz, roja y la otra, azul.

La carcasa 3 del detector de humos se conforma esencialmente en dos piezas, y consta de la carcasa 9 previamente mencionada y una cubierta del detector 17 que contiene el sistema del sensor óptico 2. Este último consta de una parte superior con forma anular y un disco distanciado de ésta, que forma la cúpula del detector, y se conecta con la parte superior con forma anular, mediante los refuerzos 18 en forma de nervio o de arco. El espacio intermedio señalado con el símbolo de referencia 19 entre la parte superior y la inferior de la cubierta del detector 17 forma una abertura que avanza por toda la circunferencia de la carcasa, para la entrada del aire y, así, humo, al sistema del sensor óptico 2, con lo que esta abertura sólo se ve interrumpida mediante refuerzos 18 relativamente estrechos. Se ha previsto un número par de los refuerzos 18 que, de acuerdo con la presente invención, es cuatro.

La cubierta del detector 17 y el revestimiento 9 se fijan al soporte 6 mediante encajes por presión elástica en forma de gancho (no representados), y todo el detector se fija en la base 1. En la parte superior de la cubierta del detector 17, se inserta una anilla 20, que porta una rejilla para insectos 21 de un material flexible adecuado. Cuando se aplica la cubierta del detector 17, el soporte 6 se presiona contra la anilla 20, con lo que la rejilla para insectos 21 se fija en el detector. La fijación del detector en la base 1 se consigue mediante un tipo de cierre de bayoneta. El detector se ve presionado desde abajo en la base 1, lo que sólo es posible en una única posición relativa entre el detector y la base, debido a una codificación mecánica que se forma mediante los nervios de guía y las ranuras de guía. El detector, entonces, rota en la base 1 alrededor de un ángulo de aproximadamente 20º (Figura 4), por lo que el enchufe múltiple 5 que forma la pieza del soporte 6 y sobresale por encima de éste, se inserta de forma tangencial en la barra de interconexión que se monta en la base 1, y se establece el contacto eléctrico entre la barra de interconexión 4 y el enchufe múltiple 5 y, así, entre el detector y la base. A continuación, el detector se fija mecánicamente en la base 1 mediante el cierre de bayoneta citado.

El enchufe múltiple 5 se integra en el lado superior del soporte 6 mediante la denominada técnica de inserción, y se fabrica con una sola pieza con el soporte 6. A partir de los contactos del enchufe del enchufe múltiple 5, las conexiones eléctricas se guían hacia una pieza troquelada colocada en el soporte 6 con los conductores metálicos, aislados entre sí. Los extremos libres de estos conductores del metal extienden por fuera del soporte 6 junto al enchufe múltiple 5, y forman los puntos de contacto para la producción de uniones por soldadura para la electrónica de análisis en la placa de circuitos impresos 8.

La conexión eléctrica entre el detector y la base mediante los dos elementos, la barra de interconexión 4 y el enchufe múltiple 5, muestra una serie de ventajas:

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Para hacer la elaboración de la conexión de enchufe, sólo es necesaria una mecánica sencilla y, particularmente, no se debe producir ninguna conversión de un movimiento rotatorio en un movimiento traslativo.

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La conexión de enchufe compacta posibilita contactos en bucle sencillos y muestra características excepcionales con respecto a la compatibilidad electromagnética (EMC).

Como puede verse en la Figura 3, un conductor de luz 22 que, por un lado, se extiende hacia arriba, hacia la placa de circuitos impresos 8 y, por otro lado, sobresale por fuera de la cubierta del detector a través de un orificio de la parte inferior de la cubierta del detector 17, se fija a la base del componente que forma el laberinto 7. La cubierta del detector se ha previsto, en la zona del orificio señalado, con una concavidad esférica 23, que rodea el extremo libre del conductor de luz 22. El conductor de luz 22 se utiliza como el denominado indicador de alarma, para la señalización óptica de los estados de alarma del detector. En la placa de circuitos impresos 8 se ha previsto, con este objeto, un diodo LED (no representado), que se activa en caso de que se presente un estado de alarma y carga con luz el conductor de luz 22.

El indicador de la alarma necesita poca corriente y, puesto que está en la zona de la cima del detector, es visible prácticamente desde todos los puntos. La visibilidad desde todos los puntos sólo se produce, sin embargo, con un ángulo de visión de 20º o más con respecto a la línea horizontal, puesto que el detector se monta en el techo, y esta condición se cumple en la mayoría de los casos. Como se puede derivar, particularmente, de la Figura 2, el conductor de luz 22 se guía mediante la cámara de medición, en la zona entre las carcasas 14 y 15. Las dos carcasas 14 y 15 se ensamblan la una a la otra por sus lados frontales y forman, así, con sus superficies laterales internas y la superficie de unión entre ellas, una pared que rodea el conductor de luz 22 y protege en gran parte la cámara de dispersión de la cámara de medición contra el conductor de luz 22.

El detector de humos descrito con anterioridad es un detector puramente óptico, con la detección de humos mediante la luz dispersa causada por las partículas del humo que penetran en la cámara de medición. Opcionalmente, el detector puede conformarse como un detector de dos criterios e incluir, además, un sensor de temperatura. De acuerdo con las Figuras 1 y 2, se han previsto dos sensores de temperatura 24 formados mediante resistores NTC, que se disponen en la zona de los dos refuerzos opuestos 18. Las refuerzos 18 muestran una hendidura alargada 25 en el centro, en la que los sensores de temperatura 24, que están fijados a la placa de circuitos impresos 8, sobresalen desde arriba. Se conocen detectores óptico-térmicos, de modo que aquí se omite una descripción del análisis de señales. Obviamente, el detector podría incluir otros sensores, por ejemplo un sensor del gas de combustión (CO, NOx), con lo que éste, con unas dimensiones apropiadamente pequeñas, se podría colocar dentro de la cámara de medición.

Mientras que los sensores de temperatura que se disponen en el eje del detector no dependen en absoluto de la dirección, en el caso de un sensor dispuesto de forma periférica existe una fuerte dependencia de la dirección, y la respuesta depende de si el sensor se encuentra en el lado del detector que se encuentra frente al fuego o en el lado alejado de éste. Este problema se soluciona usando dos sensores de temperatura 24 opuestos. Así, resulta esencial que el detector, independientemente del sentido del chorro, muestre una sensibilidad homogénea, con una rotación simétrica. Esto se consigue mediante el trabajo en conjunto de los refuerzos 18 con la rejilla para insectos 21, donde, por un lado, los refuerzos 18 protegen los sensores de temperatura 24 contra aplicaciones de fuerza mecánica y dirigen el aire de una manera óptima hacia los sensores y por otro lado, trabajando en conjunto con la rejilla para insectos 21, dirigen el aire hacia fuera, a lo largo de la carcasa.

Como se ha señalado en la introducción a la descripción, hoy en día se utilizan los detectores de incendios ópticos, óptico-térmicos y térmicos, a los que se pueden unir también los detectores de gas. Además, los detectores ópticos, térmicos y óptico-térmicos pueden mostrar también un detector de gas de combustión. El detector representado cubre las variantes ópticas y óptico-térmicas (ocasionalmente, complementadas con un detector del gas de combustión), con lo que, obviamente, en el caso del detector puramente óptico no se ha previsto ningún sensor de temperatura 24. Aparte de esto, sin embargo, la estructura del detector en el caso de las dos variantes descritas anteriormente es exactamente igual desde el punto de vista mecánico. Mediante la utilización de un fotodiodo doble, como el receptor de luz 11, se puede alcanzar una redundancia óptima (dos emisores de luz, dos receptores de luz y dos sensores de temperatura) puede ser alcanzada.

Claims (7)

1. Un detector de humos por dispersión de luz con una cámara de medición óptica, que muestra un circuito detector (2) con al menos una fuente de luz (12, 12') y un receptor de luz (11), y un sistema laberíntico (7) con pantallas (16) dispuestas en la periferia de la cámara de medición, donde la, al menos, una fuente de luz (12, 12') y cada uno de los receptores de luz (12, 12') se encuentra en una carcasa que muestra una abertura pequeña de ventana, y que la, como mínimo, una fuente de luz (12, 12') y el receptor de luz (11) se encuentran en la parte posterior de sus carcasas (14, 15; 13), de modo que, entre las aberturas de ventana de las carcasas (14, 15; 13) y las superficies ópticas traspasadas por la luz de la, al menos, una fuente de luz (12, 12') y/o del receptor de luz, se forma una distancia que es mayor que el diámetro de las superficies ópticas señaladas, caracterizado porque la cámara de medición se encuentra delimitada hacia arriba por un disco de soporte (6) del que sobresale hacia abajo la carcasa (14, 15; 13) señalada, y porque el sistema laberíntico (7) forma un componente en forma de techo, que se puede fijar en el disco de soporte y muestra una base y una pared lateral, y que se puede pegar desde abajo en el disco de soporte (6).

2. El detector de humos, según la reivindicación 1, caracterizado porque al menos una de las aberturas de ventana de las carcasas señaladas (14, 15) se ve rodeada por un marco de una sola pieza, y porque las carcasas (14, 15; 13) señaladas, con la excepción de las aberturas de ventana, están abiertas por debajo, y la base del componente señalado muestra techos para las carcasas (14, 15; 13).

3. El detector de humos, según la reivindicación 1, caracterizado porque en la cámara de medición, entre el lado de salida de luz y/o el lado de entrada de luz de la carcasa (14, 15 y/o 13) y las pantallas (16) opuestas, se forma una cámara de dispersión compacta y accesible.

4. El detector de humos, según la reivindicación 3, caracterizado porque la carcasa (14, 15; 13) muestra surcos para la fijación de filtros de polarización.

5. El detector de humos, según la reivindicación 3 ó 4, caracterizado porque las superficies del disco de soporte (6), opuestas entre sí, y de la base del componente que forma el sistema laberíntico (7), muestran una formación acanalada.

6. El detector de humos, según una de las reivindicaciones de la 1 a la 5, caracterizado porque en el disco de soporte (6) se sitúa un enchufe múltiple (5) para una conexión eléctrica del detector con una barra de interconexión (4) prevista en una base (1) del detector, y porque la conexión eléctrica señalada se establece mediante un movimiento tangencial del enchufe múltiple (5) y/o la barra de interconexión (4).

7. El detector de humos, según la reivindicación 6, caracterizado porque el enchufe múltiple (5) se integra en la superficie del disco de soporte (6) mediante la denominada técnica de inserción.