ITTO20070355A1 - Dispositivo e metodo per rilevare fumo - Google Patents

Description

"DISPOSITIVO E METODO PER RILEVARE FUMO"

RIASSUNTO

Viene descritto un dispositivo per rilevare fumo comprendente una camera di rilevazione comprendente una base, un soffitto ed una parete laterale raccordante la base al soffitto. La parete laterale della camera permette l'ingresso del fumo e bloccare l'ingresso di luce all'interno della camera. Il dispositivo per rilevare il fumo comprende poi un dispositivo emettitore che trasmette una radiazione elettromagnetica dentro la camera, ed un dispositivo rilevatore che la riceve.

Un'unità di controllo collegata al dispositivo rilevatore e al dispositivo emettitore determina la presenza di fumo ed eventualmente genera un segnale d'allarme se la quantità di radiazione ricevuta dal rilevatore supera un valore prefissato.

Il dispositivo emettitore e quello rilevatore sono secati da un piano mediano esteso tra la base ed il soffitto della camera.

Viene descritto anche un metodo per la rilevazione di fumo.

DESCRIZIONE

La presente invenzione si riferisce ad un dispositivo per rilevare fumo secondo il preambolo della rivendicazione 1, e ad un relativo metodo di rilevazione del fumo.

L'invenzione si riferisce in particolare ai rivelatori di fumo di tipo ottico basati sull'effetto Tyndall ed affronta, in particolare, due problematiche comuni in questo tipo di rivelatori.

La prima problematica è relativa all'uniformità della risposta del rivelatore in funzione delle direzioni e velocità di ingresso fumo nella camera di rilevazione. La seconda problematica è relativa alla possibilità di discriminare problematiche di falsi allarmi dovute all' ingresso di corpi estranei nella camera di rilevazione. I rivelatori di fumo basati sull'effetto Tyndall sono costituiti da una camera di rivelazione, detta "camera del fumo", che ha la particolarità di non consentire l'ingresso della luce dall'esterno (attraverso un labirinto posto sul bordo della camera) consentendo invece l'ingresso del fumo.

All'interno della camera di rivelazione sono alloggiati un diodo ricevitore ed un diodo emettitore i cui rispettivi campi di ricezione ed emissione si intersecano all'interno della camera.

Comunemente in questo tipo di rivelatori il posizionamento reciproco dei diodi emettitore e ricevitore forma un angolo tipicamente compreso tra i 95 ed i 150 gradi.

L'intersezione del fascio di emissione con il cono di ricezione determina all'interno della camera una porzione di spazio che rappresenta la zona sensibile della camera del fumo.

Questa disposizione del diodo emettitore e ricevitore viene normalmente utilizzata per fare in modo che in assenza di fumo il diodo ricevitore rilevi una radiazione molto bassa (utilizzata come segnale di controllo del corretto funzionamento del rilevatore) tale da non far scattare l'allarme fumo.

Quando invece il fumo entra nella camera, allora il diodo ricevitore rileva una quantità di radiazione elevata un'unità di controllo del rilevatore attiva l'allarme.

Questa disposizione presenta tuttavia lo svantaggio che tutto il volume della camera del fumo situato dietro i diodi emettitore e ricevitore è una zona cieca dove il fumo non verrebbe rilevato fintanto che non avesse attraversato tutto il volume cieco entrando così nella zona sensibile del rilevatore.

Se la velocità d'ingresso del fumo è piccola, quando il fumo entra dalla zona ceca la rivelazione del fumo risulta sensibilmente ritardata rispetto al caso in cui il fumo entrasse dalla zona sensibile del rilevatore. Conseguentemente la sensibilità del rivelatore viene a dipendere della direzione d'ingresso del fumo.

Come è noto, è importante che il sensore abbia una sensibilità il più possibile uniforme in modo tale che la sua funzionalità non venga a dipendere dalla sua installazione .

Proprio per questo motivo sono in vigore normative (EN54) che impongono che il rapporto tra il valore minimo e massimo di sensibilità rilevato sia compreso tra un minimo ed un massimo imposti dalle normative stesse.

Ulteriore problema delle soluzioni di rivelatori note, è quello dei falsi allarmi dovuti alla presenza di corpi estranei all'interno dei rivelatori (es. insetti) o al deposito di particelle di polvere o sporcizia.

La segnalazione di un allarme in un impianto per la rivelazione incendio può innescare una serie di misure molto costose come intervento dei Vigili del Fuoco, piani di evacuazione delle persone, attivazione di impianti automatici per lo spegnimento dell'incendio.

Il poter discriminare se l'allarme è reale o è dovuto alla presenza di un corpo estraneo è quindi molto importante .

Scopo principale della presente invenzione è quello di ridurre la variazione di sensibilità dei rivelatori di fumo in funzione della velocità e della zona di ingresso del fumo nel rivelatore stesso.

Forma poi scopo della presente invenzione quello di migliorare l'efficienza complessiva dell'impianto di rivelazione discriminando condizioni di falsi allarmi in modo da non innescare le procedure molto costose sopra indicate.

Questi ed ulteriori scopi della presente invenzione sono raggiunti mediante un dispositivo ed un metodo per rilevare fumo incorporanti le caratteristiche delle rivendicazioni allegate, le quali si intendono parte integrante della presente descrizione.

L'idea alla base dell'invenzione consiste nel disporre in linea il dispositivo che emette la radiazione elettromagnetica e quello che la riceve. Tale allineamento si traduce di fatto nel disporre il dispositivo emettitore e quello rilevatore in modo tale che siano secati da un piano mediano esteso tra la base ed il soffitto della camera di rilevazione.

Tra dispositivo emettitore e dispositivo rilevatore è interposto un ostacolo di forma e dimensioni idonee all' utilizzo dell'effetto Tyndall per la rivelazione del fumo.

Preferibilmente poi il dispositivo emettitore è atto ad emettere la radiazione in modo simmetrico rispetto al suddetto piano mediano in modo da permettere una rilevazione uniforme all'interno della camera.

Questa soluzione consente di eliminare le zone cieche della camera di rilevazione in quanto il fascio emesso dal dispositivo emettitore illumina in modo sostanzialmente uniforme tutta la camera.

In questo modo le variazioni di sensibilità del rivelatore in funzione della velocità e della direzione di inqresso del fumo viene ridotta considerevolmente. Vantaqqiosamente, poi, il dispositivo emettitore comprende due sorqenti di radiazione, in particolare due diodi led controllabili separatamente in modo da sceqliere quale parte di camera rendere sensibile.

Nel caso venqa rilevato un allarme, si controllano le due sorqenti mantenendone accesa una alla volta e si verifica ogni volta se la quantità di radiazione ricevuta dal rilevatore supera la soglia d'allarme sopra la quale si determina la presenza di fumo. Se la quantità di radiazione ricevuta non supera la soglia quando una delle sorgenti è spenta, allora si rileva un falso allarme. Ulteriori scopi e vantaggi della presente invenzione risulteranno maggiormente chiari dalla descrizione che segue e dai disegni annessi, in cui:

la figura 1 mostra una vista d'insieme di un dispositivo per rilevare il fumo,

le figure 2a e 2b sono due viste di una camera di rilevazione di un dispositivo secondo la presente invenzione.

Con riferimento alla figura 1, il dispositivo per rilevare fumo 1 (nel seguito anche rilevatore di fumo), comprende una calotta 2 che racchiude una camera di rilevazione 3 meglio descritta con riferimento alle figure 2a e 2b.

La camera di rilevazione 3 comprende una base 4, un soffitto (non mostrato in figura per motivi di chiarezza) ed una parete laterale 5 atta a permettere l'ingresso del fumo e a bloccare l'ingresso di luce all'interno della camera 3.

A tal fine la parete laterale 5 comprende un labirinto 6 che segue il perimetro della camera e che è composto da una pluralità di elementi a V (indicati con il riferimento 7) che permettono l'ingresso dell'aria e del fumo impedendo invece l'ingresso della luce all'interno della camera.

Una rete 8 a maglie sottili avvolge il labirinto 6 per impedire l'ingresso di corpi estranei all'interno della camera 3.

La camera 3 occupa un volume sostanzialmente a simmetria assiale con asse di simmetria y.

All'interno della camera 3 sono presenti due alloggiamenti 9 e 10 all'interno dei quali sono disposti rispettivamente un dispositivo il che emette una radiazione elettromagnetica ed un dispositivo 12 in grado di riceverla.

Per maggior comprensione i dispositivi emettitore e ricevitore sono schematicamente indicati in linea tratteggiata all'interno dei rispettivi alloggiamenti. Nella soluzione preferita, qui di seguito descritta, il dispositivo emettitore è costituito da una coppia di LED (light emitting diodes) smd che emettono una radiazione nel campo degli infrarossi, mentre il dispositivo ricevitore 12 è costituito da un fotodiodo che rileva radiazione nella stessa banda.

Il dispositivo emettitore il e quello ricevitore 12 sono allineati lungo il piano mediano Ω che si estende tra la base ed il soffitto della camera 3 secando i dispositivi 11 e 12.

I LED sono preferibilmente montati su una PCB (printed circuit board) disposta verticalmente all'interno degli alloggiamenti ed elettricamente connessa ad una piastra madre non mostrata in figura e montata al di sotto della camera come descritto nella domanda di brevetto T02006A000676 a nome della richiedente.

La radiazione emessa dai LED si diffonde all'interno della camera 3 in modo simmetrico rispetto al piano mediano Ω e viene rilevata dal fotodiodo.

II fotodiodo, preferibilmente di tipo THT (through hole technology) è anch'esso collegato alla piastra madre. Come noto, il fotodiodo genera un segnale di corrente di ampiezza proporzionale alla radiazione rilevata.

Quando il fotodiodo rileva una quantità di radiazione superiore ad un valore prefissato (soglia d'allarme) allora il segnale generato ha ampiezza tale da essere interpretato come un segnale d'allarme da un'unità di controllo (ad es. un microprocessore) montata sulla piastra madre.

Un tale segnale viene interpretato come un allarme della possibile presenza di fumo nella camera.

Tra il dispositivo emettitore ed il dispositivo ricevitore è interposto un dispositivo oscuratore 13.

Il dispositivo oscuratore 13 è posizionato e dimensionato in modo tale da intercettare una porzione della radiazione emessa dai LED emettitori, in modo tale che in assenza di fumo la quantità di radiazione ricevuta dal rilevatore è inferiore alla soglia di allarme al di sopra della quale il segnale generato dal fotodiodo ha ampiezza tale da essere interpretato come un segnale d'allarme indicativo della presenza di fumo nella camera.

Quando il fumo entra nella camera 3, la radiazione emessa dai LED si diffonde per effetto dell'interazione col fumo e, nonostante la presenza dell'oscuratore 13, il fotodiodo rileva una radiazione di intensità tale che il segnale da esso generato viene letto dall'unità di controllo come un segnale d'allarme.

Il dispositivo oscuratore 13 presenta un piano di simmetria coincidente con il piano mediano Ω.

Questo fa si che l'oscuratore 13 intercetti ugualmente la radiazione dei due LED emettitori e che ci sia simmetria nella rilevazione di fumo nelle due porzioni di camera Ci e C2 idealmente definite dal perimetro esterno della camera e dal piano mediano Ω.

Preferibilmente il dispositivo oscuratore ha forma cilindrica, o presenta comunque un profilo convesso nella direzione dell'emettitore.

Queste forme offrono il vantaggio che la radiazione che colpisce il dispositivo oscuratore viene mandata solo in minima parte verso l'emettitore.

Per ridurre ulteriormente la radiazione che ritorna verso l'emettitore (e che interferisce quindi con la radiazione emessa) il dispositivo oscuratore può avere una superficie zigrinata.

Durante il funzionamento normale i due LED emettitori sono mantenuti entrambi attivi ed emettono una radiazione nell'infrarosso.

Quando l'unità di controllo riceve un segnale d'ampiezza tale da essere interpretato come segnale d'allarme, l'unità di controllo attiva una procedura per rilevare i falsi allarmi.

Tale procedura prevede di spegnere alternativamente i due LED emettitori, mantenendone quindi attivo uno solo alla volta, per rendere sensibile alternativamente le porzioni di camera Ci e C2.

Ad ogni spegnimento l'unità di controllo verifica se il segnale trasmesso dal fotodiodo è di ampiezza tale da essere letto come segnale d'allarme.

Se durante la procedura si rileva un allarme in una sola delle porzioni di camera Ci e C2, allora vuol dire che si è in una condizione di falso allarme dovuto ad un corpo estraneo .

Se invece il segnale trasmesso dal fotodiodo è un segnale d'allarme per entrambe le porzioni di camera CI e C2, allora questo viene interpretato come un reale allarme fumo.

Dalla descrizione qui sopra risultano chiari i vantaqqi del dispositivo e del metodo di rilevazione fumo secondo la presente invenzione.

E' chiaro poi che molte varianti sono possibili al tecnico del settore senza per questo fuoriuscire daqli inseqnamenti della presente invenzione quali appaiono dalle rivendicazioni alleqate.

Ad esempio i LED emettitori possono sostituiti da diodi THT o da altre sorqenti utilizzabili per l'effetto Tyndall .

Uqualmente il dispositivo di rilevazione può essere costituito da una pluralità di fotodiodi o di sensori CCD.

E' poi chiaro che, nonostante l'esempio di realizzazione preferito sopra descritto preveda l'uso di due sorqenti di radiazione per poter rilevare i falsi allarmi, in una soluzione meno vantaqqiosa i diodi LED possono essere sostituiti da un unica sorqente di radiazione elettromaqnetica (ad esempio un unico diodo). In questo caso la disposizione dei dispositivi emettitore e ricevitore è comunque tale da assicurare una buona sensibilità al rilevatore di fumo.

Claims (17)

1. RIVENDICAZIONI 1. Dispositivo per rilevare fumo, comprendente - una camera di rilevazione (3) comprendente una base (4), un soffitto ed una parete laterale (5) raccordante detta base a detto soffitto, detta parete laterale (5) essendo atta a permettere l'ingresso del fumo e a bloccare l'ingresso di luce all'interno della camera (3), - un dispositivo emettitore (11) atto ad emettere una radiazione elettromagnetica dentro detta camera, - un dispositivo rilevatore (12) atto a ricevere detta radiazione, - un'unità di controllo collegata a detto dispositivo rilevatore (12) e a detto dispositivo emettitore (11) ed atta a generare un segnale d'allarme se la quantità di radiazione ricevuta da detto rilevatore (12) supera un valore prefissato, ed - un dispositivo oscuratore (13) posto entro detta camera (3) ed atto ad intercettare almeno una porzione della radiazione emessa da detto dispositivo emettitore (11), in modo tale che in assenza di fumo la quantità di radiazione ricevuta da detto dispositivo rilevatore (12) è inferiore a detto valore prefissato, caratterizzato dal fatto che detto dispositivo emettitore (11) e detto dispositivo rilevatore (12) sono secati da un piano mediano (Ω) esteso tra la base (4) ed il soffitto della camera (3).
2. 2. Dispositivo secondo la rivendicazione 1, in cui detto dispositivo emettitore (11) è atto ad emettere detta radiazione in modo sostanzialmente simmetrico rispetto ad detto piano mediano (Ω).
3. 3. Dispositivo secondo la rivendicazione 1 o 2, in cui detta camera (3) occupa un volume sostanzialmente a simmetria assiale rispetto ad un asse di rotazione (y) che giace entro detto piano mediano (Ω).
4. 4. Dispositivo secondo una qualsiasi delle rivendicazioni da 1 a 3, in cui detto piano mediano (Ω) è un piano di simmetria di detto dispositivo oscuratore (13).
5. 5. Dispositivo secondo una qualsiasi delle rivendicazioni precedenti, in cui detto dispositivo oscuratore (13) ha un profilo convesso rivolto verso detto dispositivo emettitore (11).
6. 6. Dispositivo secondo la rivendicazione 5, in cui detto dispositivo oscuratore (13) è di forma sostanzialmente cilindrica.
7. 7. Dispositivo secondo la rivendicazione 6, in cui detto dispositivo oscuratore (13) è di forma sostanzialmente semicilindrica .
8. 8. Dispositivo secondo una qualsiasi delle rivendicazioni precedenti, in cui detto dispositivo oscuratore (13) presenta una superficie zigrinata.
9. 9. Dispositivo secondo una qualsiasi delle rivendicazioni precedenti, in cui detto dispositivo emettitore (11) comprende almeno due sorgenti di radiazione disposte simmetricamente rispetto a detto piano mediano (Ω).
10. 10. Dispositivo secondo la rivendicazione 9, in cui detta unità di controllo è atta a comandare separatamente dette due sorgenti.
11. 11. Dispositivo secondo la rivendicazione 10, in cui detta unità di controllo è programmata in modo tale che se la quantità di radiazione ricevuta dal dispositivo emettitore supera detto valore prefissato, allora detta unità di controllo controlla dette sorgenti mantenendone accesa una alla volta e verifica ogni volta se la quantità di radiazione ricevuta da detto rilevatore supera detto valore prefissato, così da individuare un falso allarme se detta quantità di radiazione ricevuta non supera detto valore prefissato quando una di dette due sorgenti è spenta.
12. 12. Metodo per la rilevazione di fumo, in cui - un dispositivo emettitore (11) emette una radiazione elettromagnetica all'interno di una camera di rilevazione (3) comprendente una base (4), un soffitto ed una parete laterale (5) raccordante detta base (4) a detto soffitto, detta parete laterale (5) essendo atta a permettere l'ingresso del fumo e a bloccare l'ingresso di luce all'interno della camera (3), - un dispositivo rilevatore (12) riceve detta radiazione, - un'unità di controllo determina la presenza di fumo se il dispositivo rilevatore (12) rileva una quantità di radiazione superiore ad un valore prefissato, - un dispositivo oscuratore (13) intercetta almeno una porzione della radiazione emessa da detto dispositivo emettitore (il), in modo che in assenza di fumo la quantità di radiazione ricevuta da detto rilevatore sia inferiore a detto valore prefissato, caratterizzato dal fatto che detto dispositivo emettitore (il) e detto dispositivo rilevatore (12) sono secati da un piano mediano (Ω) esteso tra la base (4) ed il soffitto della camera (3).
13. 13. Metodo secondo la rivendicazione 12, in cui detto dispositivo emettitore (il) emette detta radiazione in modo sostanzialmente simmetrico rispetto a detto piano mediano (Ω).
14. 14. Metodo secondo la rivendicazione 12 o 13, in cui la radiazione è emessa da due sorqenti di radiazione controllabili separatamente.
15. 15. Metodo secondo la rivendicazione 14, in cui se l'unità di controllo determina la presenza di fumo, allora si controllano dette due sorqenti mantenendone accesa una alla volta e si verifica oqni volta se la quantità di radiazione ricevuta da detto rilevatore supera detto valore prefissato, se detta quantità di radiazione ricevuta non supera detto valore prefissato quando una di dette due sorgenti è spenta allora si rileva un falso allarme.
16. 16. Dispositivo per rilevare il fumo secondo gli insegnamenti innovativi della presente invenzione quali risultano dalla descrizione e dai disegni annessi i quali presentano forme di realizzazione preferite e vantaggiose di detto dispositivo.
17. 17. Metodo per rilevare il fumo secondo gli insegnamenti innovativi della presente invenzione quali risultano dalla descrizione e dai disegni annessi i quali presentano forme di implementazione preferite e vantaggiose di detto metodo.