[0001] La présente invention concerne un détecteur optique de fumée.
[0002] Typiquement, un détecteur optique de fumée comprend une chambre optique de détection
équipée avec une LED (de l'anglais
Light-
Emitting
Diode) et un détecteur photoélectrique positionné dans la chambre de façon à ne recevoir
aucune lumière directe de la LED. En effet, le principe de fonctionnement du détecteur
optique est basé sur la diffusion par des particules de fumées de la lumière émise
par la LED. Par exemple, en cas d'incendie, des particules de fumée vont pénétrer
dans la chambre optique via des ouvertures pratiquées dans des parois de ladite chambre.
Le faisceau de lumière émis par la LED est configuré pour interagir avec ces particules
de fumée de façon à être diffusé dans la chambre optique. Le détecteur photoélectrique
est quant à lui configuré et positionné pour capter au moins une partie de cette lumière
diffusée, la détection de cette lumière diffusée déclenchant une alarme.
[0003] Une problématique des détecteurs optiques de fumée est liée à leur vieillissement.
En effet, avec le temps, deux phénomènes peuvent perturber la détection de fumée :
il s'agit d'une part du vieillissement de la LED qui altère l'intensité du faisceau
lumineux émis, et d'autre part de la présence de poussière qui s'accumule dans la
chambre optique de détection et perturbe ou empêche la détection de fumée. Les deux
phénomènes diminuent l'intensité de lumière diffusée qui pourra atteindre le détecteur
photoélectrique, empêchant alors d'atteindre un seuil d'intensité prédéfini qui est
configuré pour enclencher l'alarme.
[0004] Différentes solutions ont été proposées afin de diminuer ou supprimer les effets
du vieillissement du détecteur optique. Par exemple, afin d'estimer la pollution de
la chambre optique par la poussière, il a été proposé de mesurer, en absence de fumée,
le signal émis par le détecteur photoélectrique lorsque la LED est enclenchée. Une
telle solution s'est montrée insatisfaisante dans les conditions réelles d'utilisation
du détecteur optique de fumée. En effet, la poussière qui se loge sur le photodétecteur
et/ou la LED émettrice a comme conséquence une diminution de la puissance lumineuse
(reçue ou émise respectivement), tandis que la poussière située dans le reste de la
chambre optique a tendance à augmenter la puissance lumineuse reçue par le photodétecteur,
si bien que la combinaison de cette diminution et augmentation ne permet pas de détecter
de manière certaine une présence de poussière, les phénomènes d'augmentation/diminution
pouvant se compenser. Une autre solution consiste à nettoyer régulièrement le détecteur
de fumée. Le coût de cette opération de nettoyage n'est pas négligeable. De plus,
il n'est pas possible de savoir à l'avance, i.e. avant d'ouvrir la chambre de détection,
si cette dernière est encombrée ou non avec de la poussière. En outre, cette solution
ne résout pas la problématique du vieillissement de la LED : la diminution en fonction
du temps de l'intensité lumineuse émise par la LED est difficilement prévisible, et
il n'est donc pas possible de prévoir de manière sûre à quel moment une LED doit être
remplacée. Cela engendre notamment des remplacements de détecteurs alors que ces derniers
sont encore parfaitement fonctionnels, ou au contraire, lorsque leur performance est
déjà passée au-dessous d'un seuil critique.
[0005] Un but de la présente invention est de proposer un détecteur optique de fumée qui
permette de résoudre la problématique susmentionnée, en détectant notamment toute
perturbation qui pourrait provenir de poussières et/ou du vieillissement de la LED
et qui pourrait perturber la détection de particules de fumées.
[0006] Dans ce but, la présente invention propose un détecteur optique de fumée tel que
décrit par la revendication indépendante. D'autres avantages de l'invention sont présentés
dans les revendications dépendantes.
[0007] La présente invention propose ainsi un détecteur optique de fumée comprenant :
- une chambre optique de détection comprenant au moins une ouverture pour permettre
à des particules de fumées de pénétrer dans ladite chambre optique ;
- au moins une source lumineuse, préférentiellement deux sources lumineuses, par exemple
montées dans une unique LED bicolore, chaque source lumineuse étant configurée pour
émettre un faisceau de lumière dans ladite chambre optique, la lumière d'au moins
un, préférentiellement de chacun, desdits faisceaux de lumière étant apte à être diffusée
par lesdites particules de fumée lorsque ces dernières sont présentes dans la chambre
optique de détection. Le faisceau de lumière de chaque source lumineuse est préférentiellement
dirigé, ou aligné optiquement, avec un centre de détection;
- une première unité de détection comprenant au moins un détecteur photoélectrique (également
appelé ci-après « premier photodétecteur »), ladite première unité de détection étant
configurée pour détecter ladite lumière diffusée par les particules de fumée dans
ladite chambre optique. Ladite première unité de détection est de plus configurée
pour que le premier photodétecteur ne reçoive aucune lumière directe de chacune desdites
sources lumineuses, i.e. qu'il soit libre d'une illumination directe par chacune desdites
sources lumineuses. En particulier, ladite première unité de détection comprend ou
définit une surface de collection de la lumière et est configurée pour définir dans
ladite chambre optique une zone de détection. La surface de collection peut être la
surface d'un objet, par exemple une lentille, ou une surface géométrique, i.e. un
ensemble de points définissant à l'intérieur de la chambre optique une portion finie
de l'espace, ladite surface de collection étant définie ou placée dans ladite chambre
à une position libre d'une illumination directe par une ou toute source lumineuse
de ladite chambre optique. Ladite zone de détection est définie de la manière suivante
: une lumière directe dirigée, depuis une position située dans la zone de détection,
vers ladite surface de collection, sera détectée par ledit premier photodétecteur
après avoir traversé ladite surface de collection, alors qu'une lumière directe dirigée,
depuis une position située hors de ladite zone de détection, vers ladite surface de
collection, ne sera pas détectée par ledit premier photodétecteur. En d'autres termes,
la zone de détection correspond à une zone tridimensionnelle (ou volume) dans la chambre
optique caractérisée en ce que la lumière diffusée par les particules de fumée dans
cette zone pourra être détectée par le premier photodétecteur, alors que la lumière
diffusée par des particules situées hors de cette zone ne sera pas détectée. Préférentiellement,
chaque source lumineuse est placée en dehors de ladite zone de détection;
le détecteur optique selon l'invention étant caractérisé en ce qu'il comprend en outre
:
- une seconde unité de détection comprenant au moins un détecteur photoélectrique (appelé
ci-après le « second photodétecteur »), ladite seconde unité étant configurée pour
que le second photodétecteur reçoive directement la lumière émise par au moins une
desdites sources lumineuses- ci-après appelée la première source lumineuse -, préférentiellement
par chacune desdites sources lumineuses. Le second photodétecteur est situé préférentiellement
dans la chambre optique à une position libre d'une perturbation de la détection de
la lumière diffusée par la première unité de détection, i.e. typiquement en dehors
de ladite zone de détection. La seconde unité de détection est en particulier caractérisée
en ce qu'elle comprend ou définit également une surface de collection et une zone
de détection, ladite surface de collection étant placée ou définie dans la chambre
optique à une position où la lumière émise par ladite première source lumineuse, ou
par chacune desdites sources lumineuses, l'atteint directement. Préférentiellement,
le second photodétecteur, ou plus précisément ladite surface de collection, est positionné(e)
au plus proche de ladite zone de détection de la première unité de détection, i.e.
à une limite extérieure de ladite zone de détection de la première unité (par limite
extérieure il est fait référence à une position dudit second détecteur ou de ladite
surface de collection hors de ladite zone de détection, mais aussi proche que possible
de ladite zone de détection);
- une unité de contrôle du vieillissement du détecteur optique de fumée, connectée à
ladite seconde unité de détection, ladite unité de contrôle étant configurée pour
contrôler/piloter au moins une, en particulier ladite première source lumineuse, préférentiellement
chacune, des sources lumineuses du détecteur optique de façon à ce que chaque source
lumineuse contrôlée par l'unité de contrôle (notamment ladite première source lumineuse)
émette, par exemple temporairement, et optionnellement périodiquement, un faisceau
de lumière. Préférentiellement, l'unité de contrôle contrôle lesdites sources lumineuses
de façon à ce que les faisceaux de lumière émis par une pluralité de sources lumineuses
soient émis en alternance les uns avec les autres. Préférentiellement, l'unité de
contrôle est apte à déterminer une absence de particules de fumées dans la chambre
optique afin que chaque faisceau émis par une source lumineuse contrôlée par ladite
unité de contrôle dans le but de détecter un vieillissement de la LED et/ou une présence
de poussière soit émis uniquement lorsque la chambre optique est libre de toutes particules
de fumée. Préférentiellement, les faisceaux de lumière émis par une pluralité de sources
lumineuses pilotées par l'unité de contrôle sont émis de façon à être décalés temporellement
les uns avec les autres, afin que deux sources lumineuses n'émettent jamais au même
instant leur faisceau respectif de lumière. Le contrôle/pilotage par l'unité de contrôle
permet notamment à cette dernière de définir pour chaque source lumineuse contrôlée
l'instant (ou temps) T marquant le début d'une émission d'un faisceau de lumière et
la durée D de ladite émission. En d'autres termes, l'unité de contrôle est apte à
allumer et éteindre chacune des sources lumineuses qu'elle contrôle, la source lumineuse
étant allumée au temps T correspondant au début de l'émission du faisceau de lumière
et éteinte au temps T + D correspondant à la fin de l'émission du faisceau lumineux.
L'unité de contrôle est de plus configurée pour recevoir, en réponse au faisceau émis
par au moins une desdites sources lumineuses qu'elle contrôle, par exemple en réponse
au faisceau émis par ladite première source lumineuse, préférentiellement en réponse
à chaque faisceau de lumière émis par ladite première source lumineuse, un signal
(ci-après appelé « premier signal » pour le distinguer d'un autre signal reçu) délivré
par le second photodétecteur, et pour détecter à partir dudit premier signal et d'au
moins un second signal généré par le détecteur optique par photo-détection (i.e. par
un de ses photodétecteurs), une présence de poussières dans la chambre optique et/ou
une diminution (i.e. vieillissement) de l'intensité de la lumière directe émise par
la première source lumineuse. Avantageusement, l'unité de contrôle selon l'invention
est capable de distinguer, à partir dudit premier signal et dudit second signal généré
par le détecteur optique par photo-détection (i.e. par un de ses photodétecteurs),
une présence de poussières dans la chambre optique d'une diminution (i.e. vieillissement)
de l'intensité de la lumière directe émise par la première source lumineuse. Ledit
second signal selon l'invention est délivré par un des photodétecteurs équipant le
détecteur optique, par exemple par le second photodétecteur ou par le premier photodétecteur.
Préférentiellement, ladite unité de contrôle est de plus configurée pour délivrer
un signal d'alarme destiné à signaler ladite présence et/ou diminution. Préférentiellement,
un premier signal d'alarme est destiné à signaler la présence de poussière et un second
signal d'alarme est destiné à signaler un remplacement de la source lumineuse pour
laquelle une diminution d'intensité a été détectée.
[0008] Préférentiellement, l'unité de contrôle est configurée pour calculer une première
différence et une seconde différence, la première différence étant la différence entre
une valeur obtenue pour ledit premier signal à partir d'une mesure de ce dernier par
l'unité de contrôle et une première valeur de référence, et la seconde différence
étant la différence entre une valeur obtenue pour ledit second signal à partir d'une
mesure de ce dernier par l'unité de contrôle et une seconde valeur de référence, et
pour détecter ladite présence de poussières dans la chambre optique et/ou ledit vieillissement
de la source lumineuse à partir desdites différences. Lesdites valeurs obtenues pour
lesdits premiers et seconds signaux sont par exemple des valeurs RMS mesurées pour
les signaux respectifs par ladite unité de contrôle. Les valeurs de référence pour
lesdits premiers et seconds signaux sont par exemple des valeurs de calibrage ou des
valeurs nominales enregistrées dans une mémoire de l'unité de contrôle. Afin de détecter
une présence de poussières dans la chambre optique et/ou un vieillissement de la première
source lumineuse, l'unité de contrôle est préférentiellement configurée pour comparer
un premier rapport avec un second rapport, ledit premier rapport étant égal à la valeur
de la première différence divisée par ladite première valeur de référence et le deuxième
rapport étant égal à la valeur de ladite seconde différence divisée par ladite seconde
valeur de référence. Alternativement, ledit premier rapport peut être égal à la valeur
absolue de la première différence divisée par ladite première valeur de référence
et le deuxième rapport peut être égal à la valeur absolue de ladite seconde différence
divisée par ladite seconde valeur de référence.
[0009] En fonction du mode de réalisation de l'invention, l'interprétation par l'unité de
contrôle du résultat de ladite comparaison du premier rapport avec le second rapport
pourra être différente, de même que le procédé de détection d'un vieillissement ou
présence de poussières à partir de la première et de la seconde différence.
[0010] Par exemple, selon un premier mode de réalisation en absence de détection de fumée,
le second signal est délivré par le premier photodétecteur en réponse à ladite émission
du faisceau de lumière par ladite première source lumineuse. Dans ce cas, si la valeur
de la première différence est inférieure à une première valeur seuil prédéfinie (par
exemple, inférieure à 0), alors que la valeur de la seconde différence est inférieure
à une seconde valeur seuil prédéfinie, alors l'unité de contrôle est configurée pour
signaler un vieillissement de la première source lumineuse. Par contre, si la valeur
de la première différence est inférieure à ladite première valeur seuil prédéfinie
et la valeur de la seconde différence est supérieure à une troisième valeur seuil
prédéfinie, alors l'unité de contrôle est configurée pour signaler une présence de
poussière dans la chambre optique. Préférentiellement, la troisième valeur seuil prédéfinie
est plus grande que la seconde valeur seuil prédéfinie. En effet, pour une même source
lumineuse, la comparaison temporelle par l'unité de contrôle des valeurs dudit premier
signal avec la première valeur de référence permet de détecter une variation de la
lumière émise par la source lumineuse et directement reçue par le second photodétecteur.
Par exemple et alternativement, si la valeur absolue de la première différence est
supérieure à une autre première valeur seuil prédéfinie (qui est égale à la valeur
absolue de ladite première valeur seuil prédéfinie), alors que la valeur absolue de
la seconde différence est inférieure à une autre seconde valeur seuil prédéfinie,
alors l'unité de contrôle est configurée pour signaler un vieillissement de la première
source lumineuse, tandis que si la valeur absolue de la première différence est supérieure
à ladite autre première valeur seuil prédéfinie et la valeur absolue de la seconde
différence est supérieure à ladite autre seconde valeur seuil prédéfinie, alors l'unité
de contrôle est configurée pour signaler une présence de poussière dans la chambre
optique.
[0011] En d'autres termes, une diminution de l'intensité lumineuse, et donc de la valeur
du premier signal mesurée par l'unité de contrôle, pourra indiquer un vieillissement
de la source lumineuse ou une présence de poussière, la distinction entre vieillissement
et présence de poussière se faisant via le second signal. A cette fin, chaque valeur
mesurée par l'unité de contrôle pour ledit premier signal est préférentiellement mémorisée
dans une mémoire de l'unité de contrôle. Préférentiellement, tant que la différence
entre la première valeur de référence mesurée par exemple pour un faisceau émis à
un temps t
0 ou à un temps t
j ou moyennée pour plusieurs faisceaux émis dans un intervalle de temps [t
j-δ ; t
j] et chacune des valeurs mesurées pour des faisceaux émis à des temps t
i respectifs (avec notamment t
0 étant un temps initial correspondant par exemple au calibrage de l'appareil, avec
t
i > t
j > t0, et la période Δt séparant t
i de t
j étant prédéfinie, par exemple constante, et δ étant un paramètre temporel servant
à définir l'intervalle de temps durant lequel les faisceaux seront pris en considération
pour le calcul de la valeur de référence moyennée) reste dans un intervalle de valeurs
prédéfinies, alors aucune alarme n'est déclenchée par l'unité de contrôle.
[0012] Dès qu'une, ou préférentiellement un nombre prédéfini de différences obtenues par
mesure de valeurs temporellement consécutives, se situe(nt) en dehors dudit intervalle,
alors l'unité de contrôle détermine une variation temporelle dudit second signal en
mesurant la différence entre
- la valeur dudit second signal obtenue pour le(s) faisceau(x) qui a(ont) généré la(les)
différence(s) se situant en dehors dudit intervalle et
- ladite seconde valeur de référence, qui correspond par exemple à la valeur nominale
dudit second signal mesurée au temps t0 ou au temps tj.
Si cette variation temporelle, i.e. la seconde différence, est inférieure à la seconde
valeur seuil, alors l'unité de contrôle signalera un vieillissement de la première
source lumineuse, et sinon, une présence de poussière.
[0013] Préférentiellement, un processeur de l'unité de contrôle peut être configuré pour
comparer périodiquement lesdites valeurs mesurées pour lesdits premiers et seconds
signaux avec respectivement ladite première et seconde valeur seuil afin de déterminer,
aux moyens desdites première et seconde différences, les variations temporelles de
l'intensité lumineuse mesurées par le premier et second photodétecteur.
[0014] Selon un autre mode de réalisation, le détecteur optique comprend au moins une seconde
source lumineuse et est caractérisé en ce que le second signal est délivré par le
second photodétecteur en réponse à une émission d'un faisceau de lumière par ladite
seconde source lumineuse, ladite émission par la seconde source lumineuse et ladite
émission par la première source lumineuse étant préférentiellement temporellement
décalées et séparées l'une de l'autre (i.e. l'unité de contrôle est configurée pour
maintenir chaque source lumineuse allumée durant des intervalles de temps successifs
qui ne se chevauchent pas avec les intervalles de temps successifs d'allumage des
autres sources lumineuses). Selon cet autre mode de réalisation, l'unité de contrôle
est configurée pour déterminer si la première source lumineuse a subi une perte de
puissance lumineuse supérieure à un seuil prédéfini, i.e. si ladite première différence
est inférieure à ladite première valeur seuil. Si c'est le cas, l'unité de contrôle
est alors configurée pour déterminer et signaler une présence de poussière si la valeur
absolue de la différence entre le premier rapport et le deuxième rapport est plus
petite qu'une quatrième valeur seuil prédéfinie et pour déterminer et signaler un
vieillissement de la première source lumineuse si la valeur absolue de cette différence
est plus grande qu'une cinquième valeur seuil prédéfinie.
[0015] Préférentiellement, ladite première et/ou seconde unité de détection comprend un
guide d'onde. Le guide d'onde est configuré pour guider la lumière depuis ladite surface
de collection jusqu'au photodétecteur (par exemple jusqu'au premier photodétecteur
lorsque le guide d'onde équipe la première unité de détection, et/ou jusqu'au second
photodétecteur lorsque le guide d'onde équipe la seconde unité de détection), le photodétecteur
étant alors situé hors de ladite chambre optique. Ce mode de réalisation permet notamment
un gain de place et une diminution du bruit des signaux délivrés par le photodétecteur.
Cela permet également de diminuer les perturbations dans la zone de détection qui
seraient dues au montage du second photodétecteur dans la chambre optique, le second
photodétecteur étant ainsi préférentiellement monté hors de la chambre optique et
le guide d'onde configuré pour guider la lumière depuis l'intérieur de la chambre
optique jusqu'au second photodétecteur.
[0016] Divers aspects, avantages et caractéristiques de l'invention vont à présent être
décrits de manière plus détaillée en référence aux figures d'accompagnement suivantes,
pour lesquelles des références identiques sont utilisées pour des éléments/composants
identiques ou similaires:
- Figure 1
- illustration schématique d'un détecteur optique de fumée selon l'invention, vu de
dessus ;
- Figure 2
- vue latérale schématique du détecteur optique selon figure 1 ;
- Figure 3
- illustration schématique d'un autre mode de réalisation d'un détecteur optique selon
l'invention ; et
- Figure 4
- vue latérale d'un détecteur optique de fumée comprenant un guide d'onde réalisé selon
l'invention.
[0017] La figure 1 présente schématiquement un détecteur optique 1 de fumée selon l'invention,
vu de dessus. La figure 2 présente une vue latérale schématique du détecteur optique
1 présenté en Fig. 1 et vu depuis le plan de coupe B-B.
[0018] Ce détecteur optique 1 de fumée comprend une chambre optique 11 de détection, au
moins une source lumineuse 12, par exemple une première source lumineuse 121 et une
deuxième source lumineuse 122, une première unité de détection 13, et une seconde
unité de détection 14. Selon un mode de réalisation préférentiel, la première source
lumineuse 121 et la seconde source lumineuse 122 se trouvent dans un même composant
électronique, par exemple dans une LED bicolore.
[0019] Comme illustré en Fig. 2, la chambre optique 11 comprend une ou plusieurs ouvertures
111, par exemple latérales, configurées pour laisser pénétrer à l'intérieur de la
chambre optique 11 des particules de fumées, par exemple en cas d'incendie. La chambre
optique 11 est ainsi préférentiellement réalisée sous la forme d'une boîte fermée
comprenant une ou plusieurs desdites ouvertures 111. Selon des modes de réalisations
connus, ces ouvertures sont configurées pour laisser pénétrer les particules de fumées,
tout en empêchant une lumière extérieure de pénétrer dans la chambre optique 11 et
de perturber la détection desdites particules de fumée. Également, selon des modes
de réalisation connus, l'intérieur de la chambre optique 11 est configuré pour éviter
que la lumière de chacune des sources lumineuses soit réfléchie et/ou diffusée par
une paroi interne de la chambre optique 11 en direction de ladite première unité de
détection 13, ou plus précisément en direction d'une surface de collection A1 de ladite
première unité de collection 13. A cette fin, les parois internes de ladite chambre
optique 11 peuvent comprendre une structure/géométrie ou construction en forme de
labyrinthe configuré pour prévenir une réflexion et/ou diffusion de lumière depuis
la paroi vers le premier photodétecteur 13.
[0020] Les sources lumineuses, telle que la première et la seconde source lumineuses 121,
122, peuvent être des diodes électroluminescentes appelées usuellement « LED ». Lesdites
sources lumineuses 12 peuvent également comprendre une source lumineuse polychromatique
dont le spectre d'émission couvre plusieurs longueurs d'ondes. Chaque source lumineuse
peut être configurée pour émettre un rayonnement à une ou plusieurs, préférentiellement
à deux, longueurs d'ondes différentes, par exemple 940 nm et 455 nm, chaque LED émettant
par exemple à une longueur d'onde différente, par exemple en alternance. Dans tous
les cas, le détecteur optique de fumée 1 comprend au moins une source lumineuse 12
émettant un rayonnement à une longueur d'onde apte à être diffusée et/ou réfléchie
par les particules de fumées lorsque ces dernières sont présentes dans la chambre
optique 11. Le rayonnement de la source lumineuse 12, par exemple de ladite première
et seconde source lumineuse 121, 122 est émis sous la forme d'un faisceau de lumière
dirigé, dans la chambre optique. Le faisceau de lumière d'au moins une, de préférentiellement
chacune desdites sources lumineuses 12, est dirigé vers un centre de détection C.
Préférentiellement, l'axe optique de chacune desdites sources lumineuses 12 est aligné
avec ledit centre de détection C.
[0021] La première unité de détection 13 et la seconde unité de détection 14 comprennent
chacune un détecteur photoélectrique, appelé respectivement le premier photodétecteur
131 et le second photodétecteur 141. Lorsqu'une des sources lumineuses 12 éclaire
au moyen de son faisceau de lumière des particules de fumées présentes dans la chambre
optique 11, ces particules diffusent et/ou réfléchissent la lumière incidente dans
ladite chambre optique 11 et la première unité de détection 13 est configurée pour
détecter cette lumière diffusée et/ou réfléchie. Préférentiellement, ledit premier
photodétecteur 131 a un axe optique configuré pour être dirigé vers ou aligné avec
ledit centre de détection C. La première unité de détection 13 est configurée pour
que le premier photodétecteur 131 soit libre de toute illumination directe de la part
de chacune desdites sources lumineuses 12. La configuration de la chambre optique
et/ou de ladite première unité de détection 13 est telle que ledit premier photodétecteur
131 ne peut pas être atteint par la lumière directe de chacune des sources lumineuses.
En d'autres termes, le premier photodétecteur 131 est configuré et/ou positionné pour
recevoir uniquement indirectement la lumière émise par chacune desdites sources lumineuses
12 : il est configuré pour ne mesurer aucun flux de lumière directement émis par lesdites
sources lumineuses, mais uniquement une lumière indirecte, i.e. diffusée ou réfléchie
par les particules de fumées à l'intérieur de la chambre optique. A cette fin, la
surface de collection A1 définit l'unique passage/ouverture autorisant une lumière
à atteindre le premier photodétecteur 131, cette surface de collection A1 étant située
dans une zone de la chambre optique 11 libre de toute illumination directe par chacune
des sources lumineuses 12.
[0022] Comme illustré en Fig. 2, le détecteur optique 1 de fumée selon l'invention comprend
de plus une unité de contrôle 15 du vieillissement dudit détecteur optique 1 configurée
pour signaler, au moyen d'un signal d'alarme, e.g. lumineux et/ou sonore, une diminution
de l'intensité lumineuse d'une desdites sources lumineuses 12 et/ou une présence de
poussière dans ladite chambre optique 11. Cette unité de contrôle 15 est connectée
d'une part à chacune des desdites sources lumineuses 12 afin de commander/contrôler
l'émission dudit faisceau de lumière de ces dernières, et d'autre part à la première
et à la seconde unité de détection de façon à recevoir dudit premier et second photodétecteur
des signaux (courant ou tension électrique) générés par l'absorption de lumière par
le photodétecteur. L'unité de contrôle 15 est notamment configurée pour contrôler
lesdites sources lumineuses 12 de façon à ce qu'un seul faisceau de lumière soit émis
dans la chambre optique à chaque instant, i.e. à chaque temps t. Les faisceaux de
lumières émis à l'intérieur de la chambre optique 11 sont ainsi préférentiellement
émis en alternance, que ce soit pour une même source lumineuse émettant par exemple
au moins deux faisceaux chacun à une différente longueur d'onde, ou pour l'ensemble
des faisceaux lumineux émis par l'ensemble des sources lumineuses 12. En particulier,
l'unité de contrôle 11 commande chaque source lumineuse de façon à ce qu'un seul faisceau
de lumière soit émis à la fois dans la chambre optique 11. Par exemple, l'unité de
contrôle 11 commande au moins une LED bicolore, de façon à ce qu'une les deux diodes
composant la LED bicolore émettent un faisceau en alternance, i.e. jamais les deux
à la fois.
[0023] Ladite première unité de détection 13 comprend ladite surface A1 de collection de
la lumière et est configurée pour définir dans ladite chambre optique une zone de
détection Z1. Ladite surface A1 est par exemple une surface d'une lentille 132 destinée
à collimater sur le premier photodétecteur 131 la lumière diffusée/réfléchie dans
la chambre optique 11, cette surface A1 recevant la lumière incidente de la chambre
optique et la dirigeant vers le premier photodétecteur 131. Ladite zone de détection
Z1 est une zone tridimensionnelle comprise dans la chambre optique 11 et pour laquelle
une lumière diffusée ou réfléchie en direction de ladite surface A1 atteindra le premier
photodétecteur 131 pour générer un signal qui peut être utilisé, selon la présente
invention, pour détecter un vieillissement ou une présence de poussière dans la chambre
optique 11. Cette zone de détection Z1 dépend des caractéristiques optiques de la
première unité de détection 13 et de la chambre optique 11, comme par exemple la focale
de la lentille 132, etc., ainsi que des caractéristiques techniques du premier photodétecteur
131. Ces caractéristiques sont bien connues de l'homme du métier. Cette zone de détection
Z1 est typiquement définie symétriquement autour de l'axe optique de la première unité
de détection 13 et comprend dès lors le centre de détection C aligné avec ledit axe
optique.
[0024] La seconde unité de détection 14, et notamment ledit second photodétecteur 141, sont
configurés ainsi que positionnés pour mesurer un flux de lumière directe émis par
une, préférentiellement chacune, desdites sources lumineuses 12. Par exemple, ladite
seconde unité de détection 14 comprend une surface A2 de collection de la lumière
directe émise par les sources lumineuses 12, cette surface A2 étant positionnée dans
la chambre optique 11 de façon à être illuminée de manière directe par chacune desdites
sources lumineuses 12, tout en étant en dehors de ladite zone de détection Z1 afin
de ne pas perturber la mesure par le premier photodétecteur 131 du flux de lumière
diffusée/réfléchie. Ladite seconde unité de détection 14 est configurée pour transmettre
le flux de lumière directe collecté/reçu par ladite surface A2 de collection audit
second photodétecteur 141, ce dernier étant configuré pour générer un signal, appelé
premier signal S1, qui est une fonction dudit flux de lumière directe reçu par ladite
surface A2 de collection. Un tel premier signal S1 est ainsi généré pour chaque faisceau
de lumière reçu par le second photodétecteur 141. Préférentiellement, la surface A2
de collection est positionnée au plus proche de la zone de détection Z1, par exemple
à sa limite extérieure, i.e. sans être située à l'intérieur de ladite zone de détection
Z1.
[0025] Par exemple et comme illustré en Figure 1 ou 2, ledit second photodétecteur 141 peut
être positionné directement dans la chambre optique 11, préférentiellement au plus
proche de la zone de détection Z1 de façon à ne pouvoir détecter que des poussières
susceptibles de perturber les mesures effectuées par le premier photodétecteur 131.
En effet, tout positionnement plus éloigné de la zone de détection Z1 pourrait résulter
en une détection d'une poussière située en-dehors de la zone de détection Z1, mais
comprise entre cette dernière et le second photodétecteur 141. Cela pourrait ainsi
engendrer une fausse alarme par ladite unité de contrôle 15. Selon le mode de réalisation
présenté en Figure 2, le flux de lumière directe est directement absorbé par le second
photodétecteur 141 (en considérant par exemple le cas d'une photodiode), ladite surface
A2 de collection correspondant alors à la surface d'absorption de la lumière dudit
second photodétecteur 141. L'absorption par le second photodétecteur 141 du flux lumineux
reçu par ladite surface A2 de collection est configurée pour générer ledit premier
signal S1, qui est ensuite transmis à l'unité de contrôle 15.
[0026] Le mode de réalisation présenté en Figure 1 montre une unique seconde unité de détection
14 positionnée pour recevoir la lumière directe de chacune des sources lumineuses
12. Selon un autre mode de réalisation présenté en Figure 3, chaque source lumineuse
12 est associée à une seconde unité de détection 14 différente, de sorte que le détecteur
optique de fumée comprend autant de sources lumineuses 12 que de secondes unités de
détection 14 telles que décrites précédemment, à la différence que dans ce cas, chaque
seconde unité de détection 14 est configurée pour collecter via ladite surface A2
de collection la lumière directe émise par une et une seule source lumineuse 12. Préférentiellement,
chaque source lumineuse 12 et chaque seconde unité de détection 14 pointent toutes
vers ledit centre de détection C, i.e. ont leurs axes optiques respectifs alignés
avec ce dernier. Préférentiellement, chaque seconde unité de détection 14 comprend
une surface A2 de collection placée au plus près de la zone de détection Z1.
[0027] La Figure 4 présente un mode de réalisation pour lequel ladite seconde unité de détection
14 comprend un guide d'onde 145 configuré pour collecter la lumière directe émise
par une ou plusieurs sources lumineuses 12 et la guider vers le second photodétecteur
141 afin de générer ledit premier signal S1. Dans ce cas, la surface A2 de collection
correspond à la surface du guide d'onde 145 située dans la chambre optique 11 est
destinée à collecter la lumière directe émise par une ou plusieurs desdites sources
lumineuses 12. Selon ce mode de réalisation, le second photodétecteur 141 est installé
à l'extérieur de ladite chambre optique 11. Optionnellement, le même concept peut
être appliqué à ladite première unité de détection 13, celle-ci comprenant alors également
un guide d'onde avec une surface A1 de collection située dans la chambre optique et
un premier photodétecteur 131 situé à l'extérieur de la chambre optique 11, le guide
d'onde collectant la lumière diffusée/réfléchie par les particules de fumées via ladite
surface A1 de collection et guidant cette lumière diffusée/réfléchie jusqu'au premier
photodétecteur afin de générer un signal permettant de mesurer le flux de lumière
absorbée par le premier photodétecteur 131. Dans le cas d'utilisation d'un guide d'onde
pour la première unité de détection et/ou une ou plusieurs desdites secondes unités
de détection, chaque unité de détection comprenant un tel guide d'onde a préférentiellement
son photodétecteur installé à l'extérieur de la chambre optique 11 et directement
fixé à un circuit imprimé comprenant tout ou partie des composants électriques de
l'unité de contrôle 15.
[0028] Selon la présente invention, l'unité de contrôle 15 est configurée pour mesurer,
notamment pour chaque source lumineuse 12, le flux de lumière directe collecté via
la surface A2 de collection du second photodétecteur 141. Ainsi, pour chaque second
photodétecteur 141 connecté à l'unité de contrôle 15, cette dernière reçoit un premier
signal S1 délivré par le second photodétecteur 141 en réponse à l'absorption d'un
flux de lumière, et détermine à partir de chacun des premiers signaux S1 une valeur
V1, par ex. une valeur RMS, configurée pour caractériser le flux de lumière reçu par
le second photodétecteur 141. L'unité de contrôle est ensuite configurée pour comparer,
pour chaque source lumineuse 12,
- la valeur V1 obtenue ou mesurée par l'unité de contrôle 15 à partir du premier signal S1 pour
un faisceau de lumière émis par la source lumineuse à temps ti, avec
- une première valeur de référence V10 qui est par exemple une valeur nominale obtenue et définie pour le second photodétecteur
pour un faisceau de lumière émis à un temps initial t0 par cette même source lumineuse, par exemple lors d'une calibration du détecteur
optique, ou une valeur moyenne de précédentes valeurs V1 obtenues pour des faisceaux de ladite source lumineuse émis dans l'intervalle de
temps [tj-δ ; tj] avec ti > tj.
[0029] En particulier, l'unité de contrôle 15 est configurée pour calculer, pour chaque
source lumineuse 12, une première différence D1, avec D1 = V
1-V
10- (ou préférentiellement et alternativement D1 = |V
1-V
10|). Cette différence D1 calculée par l'unité de contrôle 15 pour chaque premier signal
S1 reçu est une mesure d'une variation temporelle du flux de lumière reçu par le second
photodétecteur 141. Elle compare en effet pour une même source lumineuse le flux reçu
par le second photodétecteur au temps t
i à un flux nominal, qui a été par exemple reçu au temps t
0 différent de t
i. Cette comparaison est préférentiellement effectuée par l'unité de contrôle 15 pour
chacune des sources lumineuses 12 du détecteur optique ou pour un groupe prédéfini
desdites sources lumineuses. L'unité de contrôle 15 est de plus configurée pour déterminer
si cette différence est inférieure à une première valeur seuil prédéfinie (ou alternativement
si la valeur absolue de sa différence est supérieure à la valeur absolue de ladite
première valeur seuil), ou si elle se situe en dehors d'un intervalle de valeurs prédéfinies.
Si c'est le cas, alors soit la source lumineuse dont le faisceau de lumière est à
l'origine du premier signal S1 a vieilli et son intensité a baissé et/ou des poussières
se trouvent dans la chambre optique 11 et perturbent les mesures de flux de lumière.
[0030] Afin de déterminer si des poussières et/ou un vieillissement de la première source
lumineuse est/sont la cause de cette variation, l'unité de contrôle mesure un second
signal S2. Afin de mieux comprendre l'invention, le procédé par lequel l'unité de
contrôle détermine une présence de poussière et/ou un vieillissement de la LED va
être expliqué en détail en prenant la figure 1 comme illustration non restrictive.
[0031] Supposons que la différence D1 calculée par l'unité de contrôle 15 pour un premier
signal S1 généré par le second photodétecteur 141 pour un flux de lumière émis au
temps t
i par la première source lumineuse 121 soit en dehors dudit intervalle de valeurs prédéfinies.
Dans ce cas, ladite unité de contrôle 15 va prendre en compte ledit second signal
S2.
[0032] Selon un premier mode de réalisation, ce second signal S2 est le signal fourni par
le premier photodétecteur 131 au temps t
i, i.e. généré par le premier photodétecteur 131 en réponse au faisceau de lumière
émis par la première source lumineuse au temps t
i. Selon un second mode de réalisation, ce second signal S2 est le signal fourni par
le second photodétecteur 141 en réponse à un faisceau de lumière émis par la seconde
source lumineuse 122 à un temps t'
i différent de t
i. Avantageusement, l'unité de contrôle 15 peut utiliser ou combiner les deux modes
de réalisations afin de déterminer de manière plus précise la cause de la variation
du flux de lumière reçu par le second photodétecteur 141 au temps t
i.
[0033] Comme pour le premier signal S1, l'unité de contrôle 15 est configurée pour comparer
- une valeur V2, par ex. une valeur RMS, obtenue ou mesurée par l'unité de contrôle 15 à partir du
second signal S2 délivré, selon le premier mode de réalisation, par le premier photodétecteur
131 pour le faisceau de lumière émis au temps ti par la première source lumineuse, ou, selon le second mode de réalisation, par le
second photodétecteur 141 pour le faisceau de lumière émis au temps t'i par la seconde source lumineuse 122, avec
- une seconde valeur de référence V20 qui est par exemple, pour le premier mode de réalisation, une valeur nominale obtenue
et définie pour le premier photodétecteur 131 pour un faisceau de lumière émis à un
temps initial t0 par la première source lumineuse 121, et pour le second mode de réalisation, une
valeur nominale obtenue et définie pour le second photodétecteur 141 pour un faisceau
de lumière émis à un temps initial t'0 par la seconde source lumineuse 122, notamment lors de la calibration du détecteur
optique.
En particulier, l'unité de contrôle 15 est configurée pour calculer une seconde différence
D2, avec D2 = V
2-V
20 (ou préférentiellement et alternativement D2 = |V
2-V
20|).
[0034] L'unité de contrôle 15 est ensuite configurée pour comparer D1 et D2 afin de déterminer
si des poussières et/ou un vieillissement de la première source lumineuse est la cause
de la variation mesurée via D1. Préférentiellement, l'unité de contrôle est configurée
pour calculer ladite seconde différence D2 selon le second mode de réalisation et/ou
selon le premier mode de réalisation pour une partie ou toutes les sources lumineuses
du détecteur optique différentes de la première source lumineuse 121 et pour utiliser
un algorithme de détection de poussière et/ou vieillissement à partir de ladite première
différence D1 et de toutes les secondes différences D2 calculées.
[0035] En particulier, dans le cas du second mode de réalisation, l'unité de contrôle est
configurée pour déterminer si D1/V
10 a une valeur comparable à D2/V
20, par exemple pour déterminer si |D1/V
i0 - D2/V
20| < V
s4. Si c'est le cas, la zone de détection du second photodétecteur est perturbée par
de la poussière et l'unité de contrôle 15 est alors configurée pour signaler une présence
de poussière; par contre, si l'unité de contrôle 15 détermine que D1/V
10 a une valeur différente de D2/V
20, par exemple si |D1/V
10 - D2/V
20| > V
s5 avec V
s5 ≥ V
s4, V
s4 et V
s5 étant respectivement la quatrième valeur seuil prédéfinie et la cinquième valeur
seuil prédéfinie qui peuvent être mémorisées dans l'unité de contrôle, alors la première
source lumineuse 121 a vieilli et l'unité de contrôle 15 est configurée pour signaler
un vieillissement de la première source lumineuse 121.
[0036] Selon ce second mode de réalisation et préférentiellement, le flux de chaque source
lumineuse 12 est comparé par l'unité de contrôle 15 à un flux nominal défini pour
le second photodétecteur 141 pour chacune des sources lumineuses 12. Pour chaque source
lumineuse, la première différence D1 est calculée, normalisée par rapport à la première
valeur de référence, puis comparée à la valeur D2 obtenue pour une autre source lumineuse
et normalisée par rapport à la seconde valeur de référence définie pour cette autre
source lumineuse. De cette façon, l'unité de contrôle 15 peut comparer les variations
de flux lumineux de chaque source lumineuse 12 et en corrélant les résultats, déterminer
avec précision la cause d'une variation de flux pour une desdites sources lumineuses
en distinguant une présence de poussière d'un vieillissement de la source lumineuse.
[0037] En particulier, dans le cas du premier mode de réalisation, l'unité de contrôle est
configurée pour déterminer pour chaque source lumineuse si :
- |D1| ≤ Vs'1 = |Vs1| et |D2| ≤ Vs'2 : dans ce cas, l'unité de contrôle est configurée pour ne générer aucune alarme,
car les variations de flux sont comprises dans des intervalles de tolérances définis
par la première autre valeur seuil prédéfinie Vs'1 et la seconde autre valeur seuil prédéfinie Vs'2, Vs1 étant ladite première valeur seuil; ou si
- |D1| ≤ Vs'1 et |D2| > Vs'2 : dans ce cas, l'unité de contrôle est configurée pour signaler un problème du premier
photodétecteur; ou si
- |D1| > Vs'1 et |D2| ≤ Vs'2 : dans ce cas, l'unité de contrôle est configurée pour signaler un vieillissement
de la première source lumineuse; ou si
- |D1| > Vs'1 et |D2| > Vs'2 : dans ce cas, l'unité de contrôle est configurée pour signaler une présence de poussière.
[0038] Préférentiellement, ledit premier mode de réalisation est utilisé conjointement avec
ledit second mode de réalisation par l'unité de contrôle 15 afin de valider les résultats
obtenus par chacun des modes de réalisations et envoyer un signal d'alarme uniquement
en cas de convergence des résultats.
[0039] Préférentiellement, l'unité de contrôle 15 est configurée pour mémoriser dans une
mémoire interne audit détecteur optique 1 les différents signaux délivrés par la première
et chacune desdites secondes unités de détection et pour prédire, à partir des signaux
enregistrés, l'évolution du vieillissement et/ou de l'état d'empoussièrement du détecteur
optique de façon à alerter automatiquement et en avance (i.e. avant que l'état d'empoussièrement
ou le vieillissement dépasse une valeur seuil prédéfinie pour l'empoussièrement et
le vieillissement respectivement) un centre de maintenance ou un opérateur. A cette
fin, ladite unité de contrôle comprend en particulier un algorithme de prédiction
configuré pour prédire l'évolution du vieillissement et/ou d'empoussièrement à partir
de chacun des signaux S1 et S2 mesurés.
1. Détecteur optique (1) de fumée comprenant :
- une chambre optique (11) de détection;
- au moins une source lumineuse (12) configurée pour émettre un faisceau de lumière
dans ladite chambre optique (11);
- une première unité de détection (13) comprenant au moins un détecteur photoélectrique
- ci-après « premier photodétecteur » - (131) libre de toute illumination directe
par la ou les sources lumineuses (12);
le détecteur optique (1) selon l'invention étant
caractérisé en ce qu'il comprend en outre :
- une seconde unité de détection (14) comprenant au moins un détecteur photoélectrique
- ci-après « second photodétecteur » - (141), ladite seconde unité (14) étant configurée
pour que le second photodétecteur (141) reçoive directement la lumière émise par au
moins une desdites sources lumineuses (12), appelée ci-après « première source lumineuse
» (121) ;
- une unité de contrôle (15) du vieillissement du détecteur optique (1) de fumée configurée
pour contrôler/piloter la première source lumineuse (121) de façon à ce qu'elle émette
temporairement un faisceau de lumière, ladite unité de contrôle (15) étant en outre
configurée pour recevoir, en réponse à l'émission dudit faisceau de lumière émis par
la première source lumineuse (121), un premier signal (S1) délivré par le second photodétecteur
(141), et pour détecter à partir dudit premier signal (S1) et d'au moins un second
signal (S2) généré par un des photodétecteurs du détecteur optique (1) une présence
de poussières dans la chambre optique et/ou un vieillissement de la première source
lumineuse (121).
2. Détecteur optique (1) de fumée selon revendication 1, caractérisé en ce que l'unité de contrôle (15) est configurée pour calculer une première différence et
une seconde différence, la première différence étant la différence entre une valeur
obtenue pour ledit premier signal (S1) à partir d'une mesure de ce dernier par l'unité
de contrôle (15) et une première valeur de référence, et la seconde différence étant
la différence entre une valeur obtenue pour ledit second signal (S2) à partir d'une
mesure de ce dernier par l'unité de contrôle (15) et une seconde valeur de référence,
et pour détecter ladite présence de poussières dans la chambre optique (11) et/ou
ledit vieillissement de la première source lumineuse (121) à partir desdites différences.
3. Détecteur optique (1) de fumée selon revendication 2, caractérisé en ce que l'unité de contrôle (15) est configuré pour calculer et comparer un premier rapport
et un second rapport pour détecter ladite présence de poussières dans la chambre optique
et/ou ledit vieillissement de la première source lumineuse (12), ledit premier rapport
étant une fonction de ou égal à la première différence divisée par ladite première
valeur de référence et le deuxième rapport étant une fonction de ou égal à ladite
seconde différence divisée par ladite seconde valeur de référence.
4. Détecteur optique (1) de fumée selon revendication 2, caractérisé en ce que l'unité de contrôle (15) est configuré pour calculer et comparer un premier rapport
et un second rapport pour détecter ladite présence de poussières dans la chambre optique
et/ou ledit vieillissement de la première source lumineuse (12), ledit premier rapport
étant égal à la valeur absolue de la première différence divisée par ladite première
valeur de référence et le deuxième rapport étant égal à la valeur absolue de ladite
seconde différence divisée par ladite seconde valeur de référence.
5. Détecteur optique (1) de fumée selon une des revendications 1 à 4, caractérisé en ce que le second signal (S2) est délivré par le premier photodétecteur (131) en réponse
à ladite émission du faisceau de lumière par ladite première source lumineuse (121).
6. Détecteur optique (1) de fumée selon revendication 5, caractérisé en ce que l'unité de contrôle (15) est configurée pour signaler un vieillissement de la première
source lumineuse (121) si la valeur de la première différence est inférieure à une
première valeur seuil prédéfinie, alors que la valeur de la seconde différence est
inférieure à une seconde valeur seuil prédéfinie, et pour signaler une présence de
poussière si la valeur de la première différence est inférieure à ladite première
valeur seuil prédéfinie et la valeur de la seconde différence est supérieure à une
troisième valeur seuil prédéfinie.
7. Détecteur optique (1) de fumée selon revendication 5, caractérisé en ce que l'unité de contrôle (15) est configurée pour signaler un vieillissement de la première
source lumineuse (121) si la valeur absolue de la première différence est supérieure
à une autre première valeur seuil prédéfinie, alors que la valeur absolue de la seconde
différence est inférieure à une autre seconde valeur seuil prédéfinie, et pour signaler
une présence de poussière si la valeur absolue de la première différence est supérieure
à ladite autre première valeur seuil prédéfinie et la valeur absolue de la seconde
différence est supérieure à ladite autre seconde valeur seuil prédéfinie.
8. Détecteur optique (1) de fumée selon revendication 1 à 3, comprenant une seconde source
lumineuse (122) configurée pour émettre un faisceau de lumière dans ladite chambre
optique (11) et caractérisé en ce que le second signal (S2) est délivré par le second photodétecteur (141) en réponse à
une émission d'un faisceau de lumière par ladite seconde source lumineuse (122), ladite
émission étant temporellement décalée et séparée de ladite émission du faisceau lumineux
par ladite première source lumineuse (121).
9. Détecteur optique (1) de fumée selon revendication 8, caractérisé en ce qu'il comprend une LED bicolore comprenant la première et seconde source lumineuse.
10. Détecteur optique (1) de fumée selon une des revendications 8 ou 9, caractérisé en ce que l'unité de contrôle (15) est configurée pour déterminer si la première source lumineuse
a subi une perte de puissance lumineuse supérieure à un seuil prédéfini, et si c'est
le cas, pour signaler une présence de poussière si la valeur absolue de la différence
entre le premier rapport et le deuxième rapport est plus petite qu'une quatrième valeur
seuil prédéfinie et pour signaler un vieillissement de la première source lumineuse
(121) si la valeur absolue de cette différence est plus grande qu'une cinquième valeur
seuil prédéfinie.
11. Détecteur optique (1) de fumée selon une des revendications 1 à 10, caractérisé en ce que l'unité de contrôle 15 est configurée pour mémoriser dans une mémoire interne audit
détecteur optique 1 chaque premier signal (S1) généré par le second photodétecteur
(141) ainsi que chaque second signal (S2) et pour prédire, à partir des signaux S1,
S2 mémorisés, une évolution du vieillissement et/ou d'un état d'empoussièrement du
détecteur optique.
12. Détecteur optique (1) de fumée selon une des revendications 1 à 11, caractérisé en ce que ladite seconde unité de détection (14) comprend un guide d'onde (145) configuré pour
collecter la lumière directe émise par une ou plusieurs sources lumineuses (12) et
la guider vers le second photodétecteur (141).
13. Détecteur optique (1) de fumée selon la revendication 12, caractérisé en ce que le second photodétecteur (141) est installé à l'extérieur de la chambre optique 11.
14. Détecteur optique (1) de fumée selon la revendication 13, caractérisé en ce que le second photodétecteur (141) est directement fixé à un circuit imprimé comprenant
tout ou partie des composants électriques de l'unité de contrôle (15) .