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Title:
OPTICAL DETECTOR OF A VALUE OF AN ATMOSPHERIC PHYSICAL QUANTITY REPRESENTATIVE OF A DANGER
Document Type and Number:
WIPO Patent Application WO/2016/102891
Kind Code:
A1
Abstract:
The optical detector of a value of an atmospheric physical quantity representative of a danger includes: - a measurement chamber accessible to the atmosphere; - an electronics compartment for receiving electronics for detecting the value of the atmospheric physical quantity representative of a danger, the detecting electronics including electronic elements comprising at least: - a light emitter, - a light receiver that is sensitive to at least some of the wavelengths of the light rays emitted by the emitter, and - electronics for processing detection signals, the detector in addition including: - a first light guide facing the emitter in order to direct the light emitted by the emitter from the electronics compartment to a detecting zone in the measurement chamber; and - a second light guide facing the receiver in order to direct light originating from said detecting zone to the electronics compartment in order to be received by the receiver, the amount of light received by the receiver being representative of the presence/absence in the detecting zone of said physical-quantity value representative of a danger. The electronics compartment is separated from the measurement chamber, and isolates all of the electronic elements that it contains from the atmosphere and the light guides are arranged to penetrate the electronics compartment in a way that is seal-tight to the atmosphere.

Inventors:
DI MARCO STÉPHANE (FR)
LEWINER JACQUES (FR)
PICHARD LAURENT (FR)
Application Number:
PCT/FR2015/053726
Publication Date:
June 30, 2016
Filing Date:
December 22, 2015
Export Citation:
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Assignee:
FINSECUR (FR)
International Classes:
G01N21/53; G01N21/47; G08B17/103
Domestic Patent References:
WO1984001650A11984-04-26
Foreign References:
DE102013213721A12014-05-08
GB2237937A1991-05-15
DE3031674A11982-04-22
US4379290A1983-04-05
US4839527A1989-06-13
US20080304067A12008-12-11
DE2823957A11979-01-25
Other References:
None
Attorney, Agent or Firm:
CASSIOPI (FR)
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Claims:
REVENDICATIONS

1 . Détecteur optique d'une valeur d'une grandeur physique de l'atmosphère représentative d'un danger, le détecteur comportant :

- au moins une chambre de mesure accessible à l'atmosphère et

- au moins un compartiment d'électronique pour recevoir un dispositif électronique de détection de la valeur de la grandeur physique de l'atmosphère représentative d'un danger, le dispositif électronique de détection comportant au moins

- un émetteur de lumière,

- un récepteur de lumière, sensible pour au moins une partie des longueurs d'onde des rayons lumineux émis par l'émetteur, et

- une électronique de traitement des signaux de détection ;

caractérisé en ce que le détecteur comporte, de plus :

- un premier guide de lumière en regard de l'émetteur pour diriger la lumière émise par un émetteur, du compartiment d'électronique comportant ledit émetteur vers une zone de détection dans une chambre de mesure et

- un deuxième guide de lumière en regard du récepteur de lumière dudit compartiment électronique, pour diriger la lumière en provenance de ladite zone de détection, vers le compartiment d'électronique pour être reçue par le récepteur, la quantité de lumière reçue par le récepteur étant représentative de la valeur de la grandeur physique représentative d'un danger ;

dans lequel le compartiment d'électronique est séparé de la chambre de mesure, et isole l'ensemble des éléments d'électronique qu'il contient de l'atmosphère ; et les guides de lumière sont agencés pour pénétrer le compartiment d'électronique de manière étanche à l'atmosphère.

2. Détecteur selon la revendication 1 , dans lequel, pour au moins un dispositif électronique, le premier et le deuxième guides de lumière sont constitués par une pièce unique comportant une liaison résistante au passage de la lumière depuis le premier guide de lumière vers le deuxième guide de lumière.

3. Détecteur selon la revendication 2, dans lequel la liaison résistante au passage de la lumière porte un plot de centrage.

4. Détecteur selon l'une des revendications 2 ou 3, dans lequel ladite liaison comprend un guide optique adapté à véhiculer une partie de la lumière émise par l'émetteur vers le récepteur, l'électronique de détection de fumée étant adaptée à détecter l'absence de réception, par ledit récepteur, de ladite partie de la lumière émise par l'émetteur et à émettre un signal représentatif de cette absence de réception.

5. Détecteur selon l'une des revendications 2 à 4, dans lequel la liaison résistante au passage de la lumière est un guide optique brisé, une partie du guide optique brisé débouchant sur l'extérieur du détecteur optique de manière étanche à l'atmosphère.

6. Détecteur selon l'une des revendications 2 à 5, dans lequel la liaison résistante au passage de la lumière est un guide optique formant chicane, un guide optique comprenant une zone absorbante de la lumière dans les longueurs d'onde des rayons lumineux émis par l'émetteur et/ou un guide optique comprenant une zone réfléchissante de la lumière dans les longueurs d'onde des rayons lumineux émis par l'émetteur.

7. Détecteur selon l'une des revendications 1 à 6, dans lequel le compartiment d'électronique isole l'ensemble des éléments d'électronique de l'atmosphère par une enceinte étanche.

8. Détecteur selon l'une des revendications 1 à 7, comportant, pour au moins un guide de lumière, au moins un joint torique pour relier ledit guide de lumière au compartiment d'électronique au point de pénétration dudit guide de lumière dans le compartiment d'électronique.

9. Détecteur selon l'une des revendications 1 à 8, dans lequel le compartiment d'électronique isole l'ensemble des éléments d'électronique de l'atmosphère par enrobage de l'ensemble des éléments d'électronique qu'il contient par une résine isolante de l'électricité.

10. Détecteur selon l'une des revendications 1 à 9, dans lequel l'étanchéité est assurée par moulage direct des guides de lumière dans une résine d'encapsulation des éléments d'électronique et de pièces métalliques du compartiment électronique.

1 1 . Détecteur selon l'une des revendications 9 ou 10, dans lequel l'extrémité d'au moins un des guides de lumière est noyée dans la résine.

12. Détecteur selon l'une quelconque des revendications 1 à 1 1 , dans lequel au moins un guide de lumière est entouré d'une gaine dont l'indice de réfraction est plus faible que l'indice de réfraction dudit guide de lumière.

13. Détecteur selon l'une quelconque des revendications 1 à 12, dans lequel au moins un guide de lumière est entouré d'une couche réfléchissante de la lumière.

14. Détecteur selon l'une quelconque des revendications 1 à 13, dans lequel au moins un émetteur de lumière émet des rayons lumineux dont la longueur d'onde se situe dans l'infrarouge et chaque guide de lumière comporte au moins une partie en silice ou en polycarbonate.

15. Détecteur selon l'une quelconque des revendications 1 à 14, dans lequel ladite valeur de la grandeur physique dans la zone de détection correspond à la diffusion, de la lumière émise par l'émetteur vers le récepteur.

16. Détecteur selon l'une quelconque des revendications 1 à 14, dans lequel ladite valeur de la grandeur physique dans la zone de détection correspond à la réduction, par absorption, de la lumière dirigée de l'émetteur vers le récepteur.

17. Détecteur selon la revendication 16, qui comporte au moins un réflecteur pour réfléchir de la lumière provenant du premier guide de lumière, dans la chambre de mesure, vers le deuxième guide de lumière.

18. Détecteur selon l'une des revendications 1 à 17, dans lequel le premier guide de lumière comprend un réflecteur convergent agencé pour focaliser la lumière dans la zone de détection et/ou le deuxième réflecteur de lumière comprend un réflecteur convergent agencé pour focaliser vers le récepteur la lumière en provenance de la zone de détection.

19. Détecteur selon l'une des revendications 18, comporte, de plus :

- un boîtier, pour loger la chambre de mesure et agencé pour permettre le passage de l'air tout en minimisant l'introduction de lumière parasite dans ladite chambre de mesure et

- un support intermédiaire disposé dans le boîtier, pourvu d'une paroi optique agencée pour empêcher la lumière émise par le guide de lumière situé du coté de l'émetteur d'atteindre le guide de lumière situé du coté du récepteur.

20. Détecteur selon l'une des revendications 1 à 19, dans lequel au moins un des guides de lumière possède une extrémité placée dans la chambre de mesure et comportant une partie cylindrique s'étendant jusqu'à et y compris la traversée de l'enceinte étanche.

21 . Détecteur optique selon la revendication 20, dans lequel l'extrémité positionnée dans la chambre de mesure a la forme d'une lentille permettant de former le faisceau lumineux qui en est issu.

22. Détecteur optique selon la revendication 20, dans lequel l'extrémité positionnée dans la chambre de mesure a la forme d'un prisme optique.

23. Détecteur optique selon l'une des revendications 1 à 22, qui comporte, de plus, un réflecteur pour les ondes lumineuses émises par un premier guide de lumière, ce réflecteur étant positionné pour renvoyer le dit faisceau lumineux vers un deuxième guide de lumière.

24. Détecteur optique selon la revendication 23, dans lequel la chambre de mesure est constituée par le local à surveiller, le détecteur optique étant placé au voisinage d'une première extrémité du local, le faisceau lumineux émis à travers le premier guide de lumière traversant ledit local, le réflecteur étant placé au voisinage de l'extrémité opposée du dit local, et étant positionné pour renvoyer le dit faisceau lumineux vers le deuxième guide de lumière.

25. Dispositif d'alarme comportant au moins un détecteur optique selon l'une des revendications 1 à 24 et un émetteur de signaux d'alarme dont l'émission de signaux d'alarme est représentatif de la détection d'une valeur de la grandeur physique représentative d'un danger par un détecteur optique.

Description:
DÉTECTEUR OPTIQUE D'UNE VALEUR D'UNE GRANDEUR PHYSIQUE DE

L'ATMOSPHÈRE REPRÉSENTATIVE D'UN DANGER

DOMAINE TECHNIQUE DE L'INVENTION

La présente invention concerne un détecteur optique d'une valeur d'une grandeur physique de l'atmosphère représentative d'un danger et un dispositif d'alarme le comportant. Elle s'applique, en particulier, à la détection de gaz inflammables, de fumée, d'aérosols ou de poussières, dans des bâtiments et ouvrages de travaux publics, publics ou privés, résidentiels, industriels, commerciaux ou de loisir.

ETAT DE LA TECHNIQUE

Les zones « ATEX » sont des zones dans lesquelles il y a un risque d'ATmosphère EXplosive. Ces zones font l'objet d'une réglementation dite « ATEX ». Cette réglementation a pour but de maîtriser les risques relatifs à l'explosion de ces atmosphères. Il existe plusieurs subdivisions dans la classification des zones : « 0 », « 1 » et « 2 » pour les gaz, « 20 », « 21 » et « 22 » pour les poussières. Pour chacune des zones, des réglementations imposent l'utilisation de matériels spécifiques afin d'écarter les risques d'explosion.

De façon générale, un produit ATEX doit être conçu pour éviter des échauffements et des étincelles au contact de l'atmosphère explosive.

Les détecteurs de fumée utilisent plusieurs principes physiques et principalement l'ionisation des gaz et l'absorption ou la diffusion optique. Dans de tels détecteurs, il est nécessaire de laisser pénétrer l'atmosphère à l'intérieur d'une chambre de mesure, puisque ce sont les particules présentes dans cette atmosphère qui vont faire l'objet d'une détection. Cette contrainte rend très difficile la conception de détecteurs de fumée ATEX.

Dans le cas des détecteurs de fumée ioniques, par exemple, les chambres de mesure comportent des électrodes destinées à créer un champ électrique d'entraînement des ions. Ces électrodes et les circuits électriques associés sont donc directement en contact avec l'atmosphère et donc avec les gaz inflammables qui peuvent éventuellement s'y trouver.

Dans le cas des détecteurs optiques de fumée, on distingue les détecteurs à diffusion et les détecteurs à absorption.

Le principe d'un détecteur optique de fumée à diffusion est basé sur la mise en œuvre, d'une part, d'un émetteur de rayonnements lumineux et, d'autre part, d'un récepteur des signaux lumineux diffusés par l'air ambiant, le récepteur se trouvant en dehors du champ éclairé par l'émetteur. Lorsqu'il n'y a pas de fumée dans l'air qui pénètre dans le détecteur, le récepteur ne reçoit que très peu de lumière diffusée. Au contraire, lorsqu'il y a de la fumée dans l'air qui pénètre dans le détecteur, cette fumée diffuse la lumière provenant de l'émetteur et illumine ainsi le récepteur.

Dans ces détecteurs optiques, des circuits d'émission à diodes électroluminescentes ou à diodes laser, par exemple, sont associés à des récepteurs de lumière de type phototransistors ou photodiodes. Là encore, des circuits électriques et électroniques sont en contact avec l'atmosphère et donc avec d'éventuels gaz inflammables qui pourraient s'y trouver.

Dans les détecteurs optiques de fumée à absorption, on utilise un émetteur de rayonnements lumineux et un récepteur, ces deux éléments étant disposés de manière à ce que le récepteur puisse recevoir le rayonnement émis par l'émetteur, soit de manière directe, soit après réflexion sur au moins un réflecteur. La présence de fumée sur le trajet du faisceau a pour effet de réduire le signal lumineux reçu par le récepteur. Là encore, des circuits électriques et électroniques sont en contact avec l'atmosphère et donc avec d'éventuels gaz inflammables qui pourraient s'y trouver.

OBJET DE L'INVENTION

La présente invention a pour but de permettre la réalisation de détecteurs de fumée, d'aérosols, de poussières ou de gaz pouvant fonctionner en atmosphère explosive.

A cet effet, selon un premier aspect, la présente invention vise un détecteur optique d'une valeur d'une grandeur physique de l'atmosphère représentative d'un danger, le détecteur comportant :

- au moins une chambre de mesure accessible à l'atmosphère et

- au moins un compartiment d'électronique pour recevoir un dispositif électronique de détection de la valeur de la grandeur physique de l'atmosphère représentative d'un danger, le dispositif électronique de détection comportant au moins

- un émetteur de lumière,

- un récepteur de lumière, sensible pour au moins une partie des longueurs d'onde des rayons lumineux émis par l'émetteur, et

- une électronique de traitement des signaux de détection ;

le détecteur comportant, de plus :

- un premier guide de lumière en regard de l'émetteur pour diriger la lumière émise par un émetteur, du compartiment d'électronique comportant ledit émetteur vers une zone de détection dans une chambre de mesure et

- un deuxième guide de lumière en regard du récepteur de lumière dudit compartiment électronique, pour diriger la lumière en provenance de ladite zone de détection, vers le compartiment d'électronique pour être reçue par le récepteur, la quantité de lumière reçue par le récepteur étant représentative de la valeur de la grandeur physique représentative d'un danger ; dans lequel le compartiment d'électronique est séparé de la chambre de mesure, et isole l'ensemble des éléments d'électronique qu'il contient de l'atmosphère ; et les guides de lumière sont agencés pour pénétrer le compartiment d'électronique de manière étanche à l'atmosphère.

La grandeur physique représentative d'un danger est mesurable par des moyens optiques. Par exemple, cette grandeur physique est un taux de particules dans l'air ou une présence de gaz détectable par spectroscopie.

Ainsi, il est possible de bénéficier, dans la chambre de mesure, d'une détection optique de la fumée, cette chambre étant ouverte à l'atmosphère mais ne contenant aucun circuit électrique susceptible de présenter un risque vis-à-vis des réglementations ATEX, et d'avoir la partie électrique et électronique du détecteur entièrement isolée de l'atmosphère.

Dans des modes de réalisation, pour au moins un dispositif électronique, le premier et le deuxième guides de lumière sont constitués par une pièce unique comportant une liaison résistante au passage de la lumière depuis le premier guide de lumière vers le deuxième guide de lumière.

Dans des modes de réalisation, la liaison résistante au passage de la lumière porte un plot de centrage.

Grâce à ces dispositions, le positionnement de la pièce unique comportant les prismes est reproductible et précis. Ainsi, le positionnement des composants émetteur et récepteur de lumière est réalisé conjointement. Il est donc simplifié et la reproductibilité de la sensibilité du circuit électronique de détection de fumée est améliorée. De plus, la reproductibilité des angles d'émission/réception des rayons de lumière est améliorée. La fabrication des réflecteurs de lumière est facilitée car ils peuvent être moulés conjointement à la liaison qui les relie. En effet, l'inventeur a déterminé qu'un problème qui se pose dans des détecteurs optiques à diffusion concerne la détection des pannes et notamment de l'absence d'émission par un composant émetteur de lumière et/ou en cas de perte de sensibilité d'un composant récepteur de lumière. Or ces pannes sont critiques puisqu'elles limitent, voire empêchent, la détection de fumée.

Dans des modes de réalisation, ladite liaison comprend un guide optique adapté à véhiculer une partie de la lumière émise par l'émetteur vers le récepteur, l'électronique de détection de fumée étant adaptée à détecter l'absence de réception, par ledit récepteur, de ladite partie de la lumière émise par l'émetteur et à émettre un signal représentatif de cette absence de réception.

Grâce à ces dispositions, une très faible partie de la lumière émise par l'émetteur parvient en permanence au récepteur. Lorsque l'on détecte que le récepteur n'émet plus de signal représentatif de cette partie ou émet un signal atténué, l'électronique signale une panne ou un dysfonctionnement du détecteur. La partie de la lumière qui parvient en permanence est calibrée pour être toujours inférieure au niveau de lumière requis pour la détection de la fumée afin que cette partie permanente ne perturbe pas la détection de fumée.

Dans des modes de réalisation, la liaison résistante au passage de la lumière est un guide optique brisé, une partie du guide optique brisé débouchant sur l'extérieur du détecteur optique de manière étanche à l'atmosphère.

Grâce à ces dispositions, on peut :

- vérifier le fonctionnement du composant émetteur en positionnant un composant récepteur externe, par exemple dans un boîtier mobile qui pourra être positionné, en regard du lieu où débouche ledit guide optique,

- notamment dans le cas où le composant émetteur est susceptible d'émettre dans le domaine visible, communiquer au moins une information vers l'extérieur, comme, par exemple, signaler une détection de fumée ou une défaillance du circuit de détection de fumée et/ou

- communiquer avec le circuit de détection de fumée en émettant, par exemple avec une télécommande, un signal lumineux vers le lieu où débouche ledit guide optique.

Dans des modes de réalisation, la liaison résistante au passage de la lumière est un guide optique formant chicane, un guide optique comprenant une zone absorbante de la lumière dans les longueurs d'onde des rayons lumineux émis par l'émetteur et/ou un guide optique comprenant une zone réfléchissante de la lumière dans les longueurs d'onde des rayons lumineux émis par l'émetteur.

Grâce à ces dispositions, les risques d'éclairage parasite du récepteur par l'intermédiaire de la fibre optique sont réduits.

Dans des modes de réalisation, le compartiment d'électronique isole l'ensemble des éléments d'électronique de l'atmosphère par une enceinte étanche.

Dans des modes de réalisation, pour au moins un guide de lumière, au moins un joint torique pour relier ledit guide de lumière au compartiment d'électronique au point de pénétration dudit guide de lumière dans le compartiment d'électronique.

L'étanchéité autour des guides de lumière lors de leur pénétration dans le compartiment d'électronique est ainsi assurée.

Dans des modes de réalisation, le compartiment d'électronique isole l'ensemble des éléments d'électronique de l'atmosphère par enrobage de l'ensemble des éléments d'électronique qu'il contient par une résine isolante de l'électricité.

Dans des modes de réalisation, l'étanchéité est assurée par moulage direct des guides de lumière dans une résine d'encapsulation des éléments d'électronique et de pièces métalliques du compartiment électronique. Dans des modes de réalisation, l'extrémité d'au moins un des guides de lumière est noyée dans la résine.

Dans des modes de réalisation, au moins un guide de lumière est entouré d'une gaine dont l'indice de réfraction est plus faible que l'indice de réfraction dudit guide de lumière.

De cette manière, un rayon lumineux qui entre dans le guide de lumière sous un angle adéquat subit de multiples réflexions internes. Ainsi, si le matériau constitutif du cœur du guide de lumière n'est pas trop absorbant pour la lumière transmise, la lumière qui rentre à une extrémité du guide de lumière est presque entièrement récupérée à l'autre extrémité du guide de lumière.

Dans des modes de réalisation, au moins un guide de lumière est entouré d'une couche réfléchissante de la lumière.

Dans des modes de réalisation, au moins un émetteur de lumière émet des rayons lumineux dont la longueur d'onde se situe dans l'infrarouge et chaque guide de lumière comporte au moins une partie en silice ou en polycarbonate.

Chaque guide de lumière peut être composé d'un matériau peu absorbant pour les longueurs d'ondes transmises. Par exemple, dans un mode de réalisation l'émetteur de lumière est agencé pour émettre des rayons lumineux dont la longueur d'onde se situe dans l'infrarouge et chaque guide de lumière contient au moins de la silice.

Dans un autre mode de réalisation, chaque guide de lumière est composé d'un matériau plastique, facile à mouler ou à injecter II est avantageux que ce matériau soit un matériau qui possède deux propriétés particulières : une bonne transmission dans l'infrarouge et un retrait limité lors du démoulage de pièces moulées. Le polycarbonate constitue l'un de ces matériaux.

Du fait de sa sensibilité dans l'infrarouge, le récepteur est peu sensible à la lumière ambiante, dans le spectre visible, ce qui réduit les risques de fausse alarme et la transmission des rayons lumineux est facilitée dans chaque guide d'onde.

Dans des modes de réalisation, ladite valeur de la grandeur physique dans la zone de détection correspond à la diffusion, de la lumière émise par l'émetteur vers le récepteur.

Dans des modes de réalisation, ladite valeur de la grandeur physique dans la zone de détection correspond à la réduction, par absorption, de la lumière dirigée de l'émetteur vers le récepteur.

Dans des modes de réalisation, le détecteur comporte au moins un réflecteur pour réfléchir de la lumière provenant du premier guide de lumière, dans la chambre de mesure, vers le deuxième guide de lumière.

Dans des modes de réalisation, le premier guide de lumière comprend un réflecteur convergent agencé pour focaliser la lumière dans la zone de détection et/ou le deuxième réflecteur de lumière comprend un réflecteur convergent agencé pour focaliser vers le récepteur la lumière en provenance de la zone de détection.

Grâce à ces dispositions, la zone de détection, dans laquelle une éventuelle fumée à détecter est traversée par les rayons lumineux, est plus petite, ce qui réduit les risques de réflexion parasite et le niveau de bruit.

Dans des modes de réalisation, le détecteur comporte, de plus :

- un boîtier, pour loger la chambre de mesure et agencé pour permettre le passage de l'air tout en minimisant l'introduction de lumière parasite dans ladite chambre de mesure et

- un support intermédiaire disposé dans le boîtier, pourvu d'une paroi optique agencée pour empêcher la lumière émise par le guide de lumière situé du coté de l'émetteur d'atteindre le guide de lumière situé du coté du récepteur.

Dans des modes de réalisation, au moins un des guides de lumière possède une extrémité placée dans la chambre de mesure et comportant une partie cylindrique s'étendant jusqu'à et y compris la traversée de l'enceinte étanche.

Dans des modes de réalisation, l'extrémité positionnée dans la chambre de mesure a la forme d'une lentille permettant de former le faisceau lumineux qui en est issu.

Cette lentille permet de mettre en forme le faisceau lumineux qui est issu de la chambre de mesure.

Dans des modes de réalisation, l'extrémité positionnée dans la chambre de mesure a la forme d'un prisme optique.

Dans des modes de réalisation, le détecteur comporte, de plus, un réflecteur pour les ondes lumineuses émises par un premier guide de lumière, ce réflecteur étant positionné pour renvoyer le dit faisceau lumineux vers un deuxième guide de lumière.

Dans des modes de réalisation, la chambre de mesure est constituée par le local à surveiller, le détecteur optique étant placé au voisinage d'une première extrémité du local, le faisceau lumineux émis à travers le premier guide de lumière traversant ledit local, le réflecteur étant placé au voisinage de l'extrémité opposée du dit local, et étant positionné pour renvoyer le dit faisceau lumineux vers le deuxième guide de lumière.

Selon un deuxième aspect, la présente invention vise un dispositif d'alarme comportant au moins un détecteur optique objet de la présente invention et un émetteur de signaux d'alarme dont l'émission de signaux d'alarme est représentatif de la détection d'une valeur de la grandeur physique représentative d'un danger par un détecteur optique.

Les avantages, buts et caractéristiques de ce dispositif d'alarme étant similaires à ceux du détecteur objet de la présente invention, ils ne sont pas rappelés ici.

BREVE DESCRIPTION DES FIGURES D'autres avantages, buts et caractéristiques de la présente invention ressortiront de la description qui va suivre faite, dans un but explicatif et nullement limitatif en regard des dessins annexés, dans lesquels :

- la figure 1 représente, schématiquement et en section, un détecteur optique selon un premier mode de réalisation de la présente invention,

- la figure 2 représente, schématiquement et en section, un détecteur optique selon un deuxième mode de réalisation de la présente invention,

- la figure 3 représente, schématiquement et en section, un détecteur optique selon un troisième mode de réalisation de la présente invention,

- la figure 4 représente, schématiquement et en section, un système d'alarme selon un mode de réalisation de l'invention et

- les figures 5 à 10 représentent, schématiquement, en tout ou partie, de modes de réalisation d'un détecteur optique objet de la présente invention.

DESCRIPTION D'EXEMPLES DE REALISATION DE L'INVENTION

Dans un but de clarté, les figures ne sont pas à l'échelle.

Un détecteur optique d'une valeur d'une grandeur physique de l'atmosphère représentative d'un danger selon un premier mode de réalisation est représenté schématiquement sur la figure 1 . Dans ce mode de réalisation, le détecteur optique est configuré pour détecteur la présence de fumée dans l'atmosphère autour du détecteur, la valeur de la grandeur physique représentative d'un danger étant la quantité ou le taux de particules de fumée ou d'aérosols, associés à une incendie, dans l'atmosphère.

On observe en figure 1 un détecteur optique 100 selon le premier mode de réalisation comportant, dans un boîtier 105, une chambre de mesure 1 10 accessible à l'atmosphère et un compartiment d'électronique 120 pour recevoir une électronique de détection de fumée 130. L'électronique de détection de fumée 130 comporte un émetteur de lumière 131 , un récepteur de lumière 132 sensible pour au moins une partie des longueurs d'onde des rayons lumineux émis par l'émetteur 131 , et une électronique de traitement des signaux de détection 133.

Dans un mode de réalisation particulier, le boîtier 105 présente des ouvertures en chicanes pour permettre le passage de l'atmosphère dans la chambre de mesure 1 10 au travers une zone de détection D tout en minimisant la pénétration de lumière ambiante dans la zone de détection D. Les parois internes du boîtier 105 peuvent être agencées pour réfléchir au minimum les rayons lumineux

Le détecteur optique de fumée 100 comporte, de plus :

- un premier guide de lumière 141 en regard de l'émetteur 131 pour diriger la lumière émise par l'émetteur 131 , du compartiment d'électronique 120 vers la zone de détection D dans la chambre de mesure 1 10 ; et - un deuxième guide de lumière 142 en regard du récepteur 132 pour diriger, la lumière en provenance de ladite zone de détection D, vers le compartiment d'électronique 120 pour être reçue par le récepteur 132.

Dans ce mode de réalisation, la quantité de lumière reçue par le récepteur 132 est représentative de la présence/absence dans la zone de détection D, des particules de fumée.

Chaque guide de lumière 141 et 142 peut être composé d'un matériau peu absorbant pour les longueurs d'ondes transmises. Par exemple, dans ce mode de réalisation, l'émetteur 131 de lumière est agencé pour émettre des rayons lumineux dont la longueur d'onde se situe dans l'infrarouge et chaque guide de lumière 141 et 142 est composé au moins de la silice. D'autres matériaux peuvent convenir, par exemple des matériaux plastiques, faciles à mouler ou à injecter, tels que le polycarbonate. Un tel matériau, comme beaucoup de polymères amorphes, présente un retrait limité lors du démoulage de pièces moulées.

Le composant émetteur de lumière 131 est, par exemple, une diode émettrice de lumière fonctionnant dans l'infrarouge. Le composant récepteur de lumière 132 est, par exemple, une photodiode ou un phototransistor fonctionnant dans l'infrarouge.

Le compartiment d'électronique 120 comporte une enceinte étanche 125 configurée pour isoler l'ensemble des éléments d'électronique de l'électronique de détection de fumée 130 de l'atmosphère. Dans des modes de réalisation, l'étanchéité peut être assurée autrement. Par exemple, dans un autre mode de réalisation, cet ensemble des éléments d'électronique est enrobés par une résine pour isoler ces éléments électroniques de l'atmosphère. Dans un exemple de réalisation, l'épaisseur de la résine sur le composant qui s'étend le plus loin du circuit électronique est égale à au moins 30 mm.

Le premier guide de lumière 141 et le deuxième guide de lumière 142 sont agencés pour pénétrer le compartiment d'électronique 120 de manière étanche à l'atmosphère. On évite ainsi l'exposition des éléments d'électronique de l'électronique de détection de fumée 130 à l'atmosphère. L'étanchéité autour des guides de lumière lors de leur pénétration dans le compartiment d'électronique peut être assurée de diverses manières. Par exemple, dans ce premier mode de réalisation, le détecteur optique 100 comporte des joints toriques 151 et 152 pour assurer l'étanchéité entre le premier et le deuxième guides de lumière 141 et 142 et le compartiment d'électronique 120, respectivement aux points de pénétration du premier et du deuxième guides 141 et 142 dans l'enceinte étanche 125.

Dans des modes de réalisation, l'étanchéité est assurée par moulage direct des guides de lumière 141 , 142 dans une résine d'encapsulation des éléments électroniques ainsi que, préférentiellement, des pièces métalliques du compartiment d'électronique 120. Dans un mode particulier de réalisation de l'invention, une extrémité de chaque guide de lumière 141 et 142 est noyée dans la résine.

Dans le premier mode de réalisation illustré sur la figure 1 , le premier guide de lumière 141 et le deuxième guide de lumière 142 sont, chacun, entouré d'une gaine dont l'indice de réfraction est plus faible que l'indice de réfraction du guide de lumière. De cette manière, un rayon lumineux qui entre dans un guide de lumière sous un angle adéquat subit de multiples réflexions internes. Ainsi, si le matériau constitutif du cœur du guide de lumière n'est pas trop absorbant pour la lumière transmise, la lumière qui rentre à une extrémité du guide de lumière 141 , 142 est presque entièrement récupérée à l'autre extrémité du guide de lumière 141 , 142. Dans des modes de réalisation, au moins un des guides de lumière 141 , 142 est entouré d'une couche réfléchissante de la lumière.

L'électronique de détection 130 comporte des composants d'alimentation et de traitement de signaux, d'une part, pour alimenter en électricité l'émetteur 131 et le récepteur 132 et, d'autre part, pour traiter les signaux électriques sortant du composant récepteur de lumière 132 pour déterminer si de la fumée traverse la zone de détection D. Ces composants ainsi que leur liaison sont connus de l'homme du métier des détecteurs de fumée et ne sont donc pas plus décrits ici.

Les guides de lumière 141 et 142 sont orientés l'un par rapport à l'autre de telle façon que, en l'absence de particules de fumée dans la zone de détection D, la lumière émise par l'émetteur 131 n'atteigne pas le récepteur 132. Lorsque des particules de fumée pénètrent dans la chambre de mesure 1 10 et atteignent la zone de détection D, de la lumière est dirigée par des particules de fumée vers le guide de lumière 142 qui la dirige vers le récepteur 132. Lorsque l'électronique de traitement de signaux de détection 133 détecte que la quantité de lumière reçue par le récepteur 132 dépasse une valeur limite prédéterminée, un signal d'alarme est déclenché dans un module d'alarme pour signaler la présence de fumée.

Dans un deuxième mode de réalisation de l'invention illustré sur la figure 2, le détecteur optique 200 comporte, de plus, un réflecteur 260 pour diriger de la lumière émise par l'émetteur 131 vers le récepteur 132 en l'absence de particules de fumée dans la zone de détection D. Lorsque des particules, par exemple des particules de fumée, pénètrent dans une chambre de mesure 210 et atteignent la zone de détection D, de la lumière est diffusée ou absorbée par ces particules de telle façon que la quantité de lumière dirigée par le premier guide de lumière 241 vers le deuxième guide de lumière 242 diminue. Lorsque l'électronique de traitement de signaux de détection 133 détecte que la quantité de lumière reçue par le récepteur 132 est inférieure à une valeur limite prédéterminée, un signal d'alarme est déclenché dans un module d'alarme pour signaler la présence de fumée. Un détecteur optique d'une valeur de grandeur physique de l'atmosphère représentative d'un danger selon un troisième mode de réalisation est représenté schématiquement sur la figure 3. Dans ce mode de réalisation, le détecteur optique 300 est configuré pour détecteur la présence de fumée dans l'atmosphère, la valeur de la grandeur physique représentative d'un danger étant la quantité ou le taux, dans l'atmosphère, de particules de fumée ou d'aérosols associés à un incendie. On observe, en figure 3, un détecteur optique 300 comportant un compartiment d'électronique 120, similaire au compartiment d'électronique 120 du premier mode de réalisation, pour recevoir une électronique de détection de fumée 130. L'électronique de détection de fumée 130 comporte un émetteur de lumière 131 , un récepteur de lumière 132 sensible pour au moins une partie des longueurs d'onde des rayons lumineux émis par l'émetteur 131 , et une électronique de traitement des signaux de détection 133.

Dans ce troisième mode de réalisation de l'invention, la chambre de mesure est constituée par une zone 310 du local à surveiller dans lequel le détecteur optique 300 est installé. Un réflecteur 360 est installé dans le local pour diriger, par réflexion, de la lumière émise par l'émetteur 131 vers le récepteur 132 en absence de particules de fumée dans une zone de détection DD dans la zone 310 du local.

Lorsque des particules de fumée pénètrent dans la zone 310 du local et atteignent la zone de détection DD, de la lumière est diffusée par des particules de fumée de telle façon que la quantité de lumière dirigée par le premier guide de lumière 341 vers le deuxième guide de lumière 342. Lorsque l'électronique de traitement de signaux de détection 133 détecte que la quantité de lumière reçue par le récepteur 132 est inférieure à une valeur limite prédéterminée, un signal d'alarme est déclenché dans un module d'alarme pour signaler la présence de fumée.

Un système d'alarme 1055 selon un mode de réalisation de l'invention est illustré sur la Figure 10. Le système d'alarme 1055 comporte un dispositif d'alarme 1020 et des détecteurs optique 1005 selon un des modes de réalisation de l'invention. Chaque détecteur optique 1005 est relié au dispositif d'alarme par une liaison 1045, filaire ou non pour transmettre des signaux de détection au dispositif d'alarme. Le dispositif d'alarme 1020 comprend un émetteur de signaux d'alarme 1050 dont l'émission de signaux d'alarme est représentatif de la détection d'une valeur de grandeur physique de l'atmosphère représentative d'un danger par au moins un des détecteurs optique 1005. Le dispositif d'alarme 1020 comporte, par exemple un haut-parleur 1050.

Dans un quatrième mode de réalisation illustré à la figure 4, le premier guide de lumière et le deuxième guide de lumière présentent, du côté de la zone de mesure, des réflecteurs de lumières constitués ici des faces 465 de deux prismes respectifs 461 et 462. Le prisme 461 en regard de l'émetteur 431 est agencé pour diriger la lumière LE émise par l'émetteur 431 vers une zone de détection D. Le prisme 462 en regard du récepteur 432 est agencé pour diriger, en présence de fumée dans la zone de détection D, la lumière diffusée LR en provenance de ladite zone de détection D, vers le récepteur 432. L'intersection du cône de lumière émise du premier guide de lumière 461 et du cône utile de réception du deuxième guide de réception 462 définit la zone de détection D.

Des rayons lumineux LE et LR, utiles pour la détection de fumée, ainsi que la zone de détection D sont représentés en traits discontinus en figure 4. Chacun des prismes 461 et 462 présente une surface inférieure plane 463, une surface latérale plane 460 oblique et une face courbe 465 formant miroir convergent.

Les prismes 461 et 462 sont, par exemple, en polycarbonate. Ce matériau a l'avantage d'être, au moins partiellement, transparent dans une partie de l'infrarouge. Ainsi, le récepteur est peu sensible à la lumière ambiante, ce qui réduit les risques de fausse alarme. La transmission des rayons lumineux est facilitée tant dans le prisme du côté de l'émetteur de lumière que dans le prisme du côté du récepteur de lumière. De plus, ce matériau présente un retrait limité lors du démoulage de pièces moulées.

Comme on le voit en figure 4, la forme de la face courbe 465 des prismes 461 et 462 et l'angle d'incidence des rayons lumineux LE et LR sur cette face courbe 465 en font un miroir convergent dont la longueur focale est sensiblement égale à la distance parcourue par le rayon lumineux central émis par l'émetteur de lumière 431 avant d'atteindre la face courbe 465, multiplié par l'indice optique du matériau constituant le prisme. De cette manière, les rayons lumineux sortant du prisme faisant face au composant émetteur de lumière 431 sont pratiquement parallèles.

Pour des raisons de symétrie, les rayons lumineux issus de la zone de détection D convergent, grâce à la face courbe 465 du prisme faisant face au composant récepteur de lumière 432, sur la partie sensible de ce récepteur 432.

L'électronique de détection incluant l'émetteur et le récepteur est logé dans un compartiment d'électronique étanche à l'atmosphère.

Le premier guide de lumière 441 et le deuxième guide de lumière 442 sont agencés pour pénétrer le compartiment d'électronique 420 qui loge l'électronique de détection de manière étanche à l'atmosphère pour éviter l'exposition des éléments d'électronique 430 à l'atmosphère. L'étanchéité autour des guides de lumière lors de leur pénétration dans le compartiment d'électronique peut être assurée de diverses manières. Par exemple, dans ce quatrième mode de réalisation, le détecteur optique 400 comporte des joints toriques 451 et 452 pour relier respectivement le premier et le deuxième guides de lumière 441 et 442 au compartiment d'électronique 420 aux points de pénétration du premier et deuxième guides 441 et 442 dans l'enceinte étanche 425. Dans des modes de réalisation, l'étanchéité est assurée par moulage direct des guides de lumière 441 , 442 dans une résine d'encapsulation des éléments d'électroniques, ainsi que, préférentiellement, des pièces métalliques du compartiment d'électronique. Dans un mode particulier de réalisation de l'invention, une extrémité de chaque guide de lumière 441 et 442 est noyée dans la résine.

Comme illustré en figure 5 et en figure 6 les prismes 461 et 462 forment, dans un mode de réalisation particulier, une pièce mécanique unique 440, une liaison 445 reliant, dans cette pièce unique 440, les prismes 461 et 462.

Dans des modes de réalisation particuliers, cette liaison comprend un guide optique qui véhicule une partie de la lumière émise par l'émetteur 431 vers le récepteur 432, l'électronique de détection de fumée 430 étant adaptée à détecter l'absence de réception, par ledit récepteur 432, de ladite partie de la lumière émise par l'émetteur 431 et à émettre un signal représentatif de cette absence de réception. Ainsi, une très faible partie de la lumière émise par l'émetteur 431 parvient en permanence au récepteur 432. Lorsque l'on détecte que le récepteur 432 n'émet plus de signal représentatif de cette partie ou émet un signal atténué, l'électronique de détection 430 signale une panne ou un dysfonctionnement du détecteur optique 400. La partie de la lumière qui parvient en permanence est calibrée (par le biais de la géométrie de la pièce mécanique) pour être toujours inférieure au niveau de lumière requis pour la détection de la fumée afin que cette partie permanente ne perturbe pas la détection de fumée et pour générer un signal supérieur au bruit thermique, en sortie du récepteur 432.

La mesure de la quantité de lumière arrivant en permanence sur le récepteur 432 permet aussi de mesurer le vieillissement, voire la panne, de l'émetteur 431 et/ou du récepteur 432. Le vieillissement ou la panne provoquent préférentiellement l'émission d'un signal, lumineux, sonore ou à un système central, représentatif du problème et du besoin d'effectuer des opérations de réparation ou de maintenance sur le détecteur de fumée.

Dans des modes de réalisation, la liaison mécanique 440 constitue un guide optique brisé 480, comme illustré à la figure 6, pour éviter que de la lumière parasite issue du composant émetteur 431 n'atteigne, par son biais, le composant récepteur 432. Dans des modes de réalisation, le premier réflecteur de lumière constitué par une face 465 du prisme 461 est relié au deuxième réflecteur de lumière, constitué par une face 465 du prisme 462, par l'intermédiaire d'une liaison résistante au passage de la lumière parasite pour former une seule pièce mécanique 445. Par exemple, le matériau constituant la pièce unique n'est pas, entre les prismes, transparente pour les longueurs d'ondes émises par l'émetteur de lumière.

Dans des modes de réalisation, la liaison entre les prismes 461 et 462 est constituée de tous autres moyens agencés de manière à éviter le passage de la lumière parasite issue de l'émetteur vers le récepteur. Par exemple la liaison peut être constituée par un guide optique comportant une zone centrale en forme de chicane, une zone absorbante de la lumière dans les longueurs d'onde des rayons lumineux émis par l'émetteur et/ou une zone réfléchissante de la lumière dans les longueurs d'onde des rayons lumineux émis par l'émetteur.

La pièce mécanique 445 peut, de manière avantageuse, être obtenue par injection dans un moule de polymère, par exemple du polycarbonate, en positionnant dans l'outil d'injection le trou par lequel la matière en fusion pénètre le moule dans la région correspondante à la zone centrale du guide optique brisé 480. Cela permet d'utiliser la carotte d'injection, constituée par la matière ayant rempli le canal d'alimentation entre le nez du cylindre d'injection et l'entrée dans le moule, pour réaliser le guide optique et ainsi d'économiser de la matière et d'éviter une opération supplémentaire, à savoir l'extraction des carottes, lors de la récupération des pièces injectées. Ces techniques d'injection sont connues de l'homme du métier du travail des polymères et ne sont donc pas plus décrites ici.

Comme illustré en figure 7, dans ce mode de réalisation de l'invention un détecteur de fumée 400 comporte un boîtier 405, comportant deux zone séparées : la chambre de mesure 410 dans laquelle se trouve le zone de diffusion D accessible aux particules de fumée, et le compartiment d'électronique 420 qui loge l'électronique de détection de fumée 430. Le boîtier 405 présente des ouvertures en chicanes pour permettre le passage de l'air au travers la zone de détection D tout en minimisant la pénétration de lumière ambiante dans la zone de détection D. Les parois internes du boîtier sont agencées pour refléter au minimum les rayons lumineux. Comme illustré en figure 8 la surface de l'enceinte étanche 425 du compartiment électronique 420 du côté de la chambre de mesure 410 est pourvue d'une paroi optique 820 qui, en absence de fumée dans la zone de détection D, empêche la lumière émise par l'émetteur 431 , vers la zone de détection D via le prisme 461 , d'atteindre le récepteur 432 via le prisme 462. La paroi optique 820 présente deux surfaces opposées 821 crénelées pour refléter au minimum les rayons lumineux.

Le prisme 461 en regard de l'émetteur 431 est positionnée de l'un des côtés de la paroi 820 et le prisme 462 en regard du récepteur 432 est disposé de l'autre côté de la paroi 820 de façon telle que des rayons lumineux ne puissent circuler de manière directe d'un prisme à l'autre. Le prisme 461 en regard de l'émetteur 431 focalise la lumière dans la zone de détection D. En présence des particules de fumée dans la zone de détection D, la lumière est diffusée vers le prisme 462 en regard du récepteur 432 qui la récupère et l'envoie vers le récepteur 432.

Dans le mode de réalisation illustré sur les Figures 6 à 8, la pièce mécanique 445 comportant les deux prismes 461 , 462 est montée sur un circuit imprimé 41 1 de façon que la configuration du prisme 461 par rapport au prisme 462 soit fixée. La pièce mécanique 445 est pourvue d'un dispositif de positionnement précis vis à vis à un support intermédiaire 810 fixé à la surface de l'enceinte 425, à savoir des plots de centrage (non représentés) destinés à coopérer avec des trous situés sur le support intermédiaire 810, des trous 471 , 472, 473 et 474 destinés à coopérer avec des pions situés sur le support intermédiaire 810, ou des clips situés sur le support intermédiaire 810. Le positionnement des prismes est ainsi aisément reproductible. Cela permet d'assurer la reproductibilité des angles d'émission/réception des rayons de lumière.

Deux ouvertures 825, 826 dans la surface du support 810 permettent de positionner les deux prismes 461 , 462 dans la chambre de mesure, le guide optique brisé 480 entre les deux prismes étant positionné sur l'autre côté du support. Le support 810 est agencé de façon à empêcher le passage de la lumière parasite à la zone de diffusion, sauf par l'intermédiaire des prismes 461 , 462

Il peut être avantageux de prévoir sur la face située du coté du circuit imprimé des prismes 461 et 462 deux évasements plats afin de permettre le positionnement des émetteur 431 et récepteur 432 à l'intérieur de ces évasements, les prismes pouvant ainsi venir au contact du circuit imprimé.

Dans une variante, les prismes et /ou la pièce mécanique viennent au contact du circuit imprimé en évitant les évasements ci-dessus mais en prévoyant des butées 443, 444, 438 et 439.

Dans le mode de réalisation illustré en figure 9, le circuit imprimé 41 1 est fixé au support intermédiaire 810 par des clips situés par exemple en périphérie de ce support intermédiaire 810. Ainsi les prismes optiques sont positionnés de manière précise vis à vis du support intermédiaire 810 qui est lui même positionné de manière précise vis à vis du circuit imprimé 41 1 . Le positionnement des prismes sur une série de circuits imprimés est ainsi aisément reproductible.

Dans le mode de réalisation illustré en figure 5, la liaison 445 prend la forme d'une fibre optique qui débouche sur l'extérieur du circuit électronique de détection de fumée.

Ainsi, on peut :

- vérifier le fonctionnement du composant émetteur en positionnant un composant récepteur externe, par exemple dans un boîtier mobile 1025 en regard du lieu où débouche la fibre optique 1045,

- notamment dans le cas où le composant émetteur est susceptible d'émettre dans le domaine visible, communiquer au moins une information vers l'extérieur, comme, par exemple, signaler une détection de fumée ou une défaillance du circuit de détection de fumée visuellement ou par l'intermédiaire d'un boîtier mobile 1025 et/ou

- communiquer avec le circuit de détection de fumée en émettant, par exemple avec une télécommande 1025 illustrée en figure 10, un signal lumineux vers le lieu où débouche la fibre optique.