DETECTEUR LINEAIRE DE FUMEE ENCASTRE

Abstract

 L'invention concerne un système de détection de fumée comprenant :
- un détecteur linéaire de fumée pour émettre un faisceau lumineux et détecter une partie réfléchie de ce faisceau lumineux, ce détecteur linéaire comprenant une coque et des composants passifs et actifs, et
- un catadioptre disposé face au détecteur linéaire pour réfléchir le faisceau lumineux. Selon l'invention, les composants passifs et actifs comprenant au moins un émetteur de faisceau lumineux et un récepteur, sont insérés dans la coque qui est encastrable dans une paroi.

Description

[0001] La présente invention se rapporte à un détecteur linéaire de fumée à disposer dans une pièce, en particulier sur un mur, pour détecter la fumée en cas de début d'incendie. Un détecteur linéaire est un émetteur/récepteur de faisceau lumineux, généralement infrarouge, que l'on fait réfléchir sur un catadioptre fixé sur un mur distant. Le faisceau recueilli en retour est détecté puis analysé de façon à déduire une présence ou non de fumée.

[0002] La présente invention a pour objet une intégration peu intrusive du détecteur linéaire.

[0003] Un autre objet de l'invention est la réalisation d'un détecteur linéaire de grande précision et de grande efficacité.

[0004] L'invention a encore pour objet un détecteur linéaire de fumée difficilement détachable lorsque fixé à une paroi.

[0005] On atteint au moins l'un des objectifs précités avec un système de détection de fumée comprenant :

• un détecteur linéaire de fumée pour émettre un faisceau lumineux et détecter une partie réfléchie de ce faisceau lumineux, ce détecteur linéaire comprenant une coque et des composants passifs et actifs, et
• un catadioptre disposé face au détecteur linéaire pour réfléchir le faisceau lumineux.

[0006] Selon l'invention, les composants passifs et actifs comprenant au moins un émetteur de faisceau lumineux et un récepteur, sont insérés dans la coque qui est encastrable dans une paroi.

[0007] Avec le système selon l'invention, on prévoit d'insérer les composants passifs et actifs dans la coque du détecteur linéaire de sorte que la coque peut être quasiment ou totalement encastrée, seul le couvercle peut ou non dépasser de la paroi. Ce couvercle peut aussi venir à fleur de la paroi.

[0008] Par composant actif, on entend un composant électrique nécessitant une alimentation électrique. Par opposition, un composant passif est un composant électrique non actif. Bien entendu, la coque comprend également des pièces mécaniques et des éléments optiques.

[0009] Un détecteur linéaire encastré présente l'avantage d'être difficilement détachable de la paroi notamment par une personne non autorisée.

[0010] Un tel détecteur linéaire présente également l'avantage d'être très esthétique, ce qui permet de prévoir une installation discrète dans des endroits à fort caractère esthétique.

[0011] Selon une caractéristique avantageuse de l'invention, le détecteur linéaire peut comprendre :

• l'émetteur de faisceau lumineux accouplé à un collimateur,
• le récepteur accouplé à une lentille de Fresnel,
• une carte électronique dotée d'un microprocesseur pour la gestion de l'émetteur et du récepteur.

[0012] L'invention est notamment remarquable, mais pas uniquement, par le fait que pour permettre l'encastrement, on miniaturise le détecteur linéaire en réduisant son épaisseur. Les dimensions du détecteur linéaire sont désormais comparables ou identiques à des dimensions standards de dispositifs électriques encastrables. En particulier, la réduction d'épaisseur est obtenue par réduction de la distance focale à l'émission et à la réception au sein du détecteur linéaire. Avantageusement, on associe à l'émission un émetteur et un collimateur à distance focale faible. A la réception, on associe une lentille de Fresnel à un photodétecteur (récepteur). Les composants peuvent être avantageusement choisis pour que les distances focales soient quasiment identiques.

[0013] De préférence, le collimateur peut présenter une distance focale inférieure ou égale à 3.5cm. Mieux encore, cette distance focale peut être inférieure ou égale à 1.6cm. Avec un tel dimensionnement, on peut envisager un détecteur linéaire de petites dimensions qui peut facilement s'encastrer. Ce détecteur linéaire peut présenter une épaisseur de sensiblement 6 cm.

[0014] Selon une caractéristique avantageuse de l'invention, le collimateur peut présenter en sortie une divergence de largeur à mi-hauteur inférieure ou égale à 8 degrés. On utilise un collimateur car il permet globalement de diffuser un faisceau de rayons parallèles avec une distance focale réduite. Dans des applications de détection de fumée, le détecteur linéaire de fumée peut ne pas être convenablement fixé ou peut dévier légèrement de l'axe avec le temps du fait des mouvements des parois. Dans ce cas, le fait d'avoir une telle divergence du faisceau sortant du détecteur linéaire de fumée peut être considéré comme un avantage. La tache lumineuse du faisceau lumineux ainsi obtenue sur le catadioptre disposé à distance présente une certaine largeur, ce qui assure en permanence au moins un chevauchement entre cette tache et le catadioptre.

[0015] Selon une caractéristique avantageuse de l'invention, l'émetteur peut être intégré dans le collimateur de sorte que tous les faisceaux de l'émetteur sont recueillis par le collimateur. Dans ce cas, le collimateur est un bloc conique comportant une cavité à l'extrémité de faible section. L'émetteur est prévu pour venir se loger dans cette cavité et pour diffuser à travers l'intérieur du collimateur. De ce fait, toute l'énergie de l'émetteur est transmise via le collimateur.

[0016] Avantageusement, l'émetteur comprend une diode électroluminescente dite DEL. Cette DEL peut être de type CMS (composant monté en surface ou SMD en anglais pour « surface mounted device ») disposé sur la carte électronique.

[0017] De préférence, le catadioptre est posé sur un support transparent ou translucide de façon à l'intégrer le plus possible dans son environnement, typiquement le rendre le moins visible possible par rapport à la paroi sur laquelle il est posé. Avec un détecteur linéaire encastré et un catadioptre discret, l'ensemble du système peut aisément être installé sans être excessivement intrusif.

[0018] Le détecteur linéaire peut comporter dans la coque deux isolateurs coniques respectivement autour de l'émetteur et du récepteur du détecteur linéaire de façon à isoler indépendamment les faisceaux d'émission et de réception dans la coque. Chaque isolateur est une paroi conique, la section la plus faible étant du côté de l'émetteur et du récepteur respectivement. Ces deux isolateurs réalisent une double isolation entre l'émetteur et le récepteur. En effet, même si tous les faisceaux de l'émetteur sont recueillis par le collimateur, une infime partie peut s'en échapper par réflexions parasites et peut atteindre directement le récepteur sans être réfléchie par le catadioptre. Les dimensions de ces deux isolateurs sont compatibles avec la compacité du détecteur linéaire.

[0019] Avantageusement, la coque comprend un filtre centré sur la longueur d'onde d'un faisceau infrarouge utilisé dans la détection de fumée. Ce filtre est par exemple un polycarbonate traité avec un colorant de façon à bloquer la lumière visible.

[0020] D'autres avantages et caractéristiques de l'invention apparaîtront à l'examen de la description détaillée d'un mode de mise en oeuvre nullement limitatif, et des dessins annexés, sur lesquels :

La figure 1 est une vue schématique d'un système selon l'invention comprenant un détecteur linéaire encastré face à un catadioptre,

La figure 2 est une vue schématique très simplifiée d'un catadioptre selon l'invention,

La figure 3 est une vue schématique très simplifiée de quelques composants internes du détecteur linéaire encastré,

La figure 4 est une vue schématique simplifiée illustrant la base d'un collimateur,

Les figures 5a et 5b sont des vues schématiques en perspective et en coupe de la coque, et

Les figures 6a et 6b illustrent une pièce mécanique intégrant deux isolateurs.

[0021] Sur la figure 1, on voit deux parois 1 et 2, notamment deux murs d'un bâtiment, se faisant face l'une de l'autre. Ces deux parois 1 et 2 peuvent constituer deux murs d'une entrée d'un bâtiment de grand standing pour lequel on souhaite une discrétion maximale. On souhaite que les murs présentent un bel aspect esthétique. Pour ce faire, on prévoit une installation la moins intrusive possible d'un système de détection de fumée selon l'invention. Ce système comprend un détecteur linéaire 3 encastré dans la paroi 1 de sorte que le couvercle supérieur de ce détecteur affleure la paroi 1 ou surplombe cette paroi d'une épaisseur négligeable, c'est-à-dire une épaisseur qui peut difficilement être perçue à distance, typiquement inférieure à 8mm.

[0022] Pour l'homme du métier, un détecteur linéaire est un dispositif clairement identifié et qui a pour fonction l'émission et la réception d'un faisceau de lumière. L'intensité du faisceau de lumière reçu permet de déterminer si l'atmosphère traversée par le faisceau lumineux comporte de la fumée ou pas.

[0023] Le détecteur linéaire 3 selon l'invention émet un faisceau lumineux en direction d'un catadioptre 4 disposé sur la paroi 2 en face.

[0024] Avantageusement, le catadioptre 4 est une lame translucide posée sur un support 5 en plastique transparent ou avec une couleur identique à la couleur de la paroi 2. Sur la figure 2, on voit le catadioptre 4 inséré dans le support 5, ce dernier étant sous forme d'un caisson avec une ouverture centrale 6 à l'arrière. De préférence, le support 5 est transparent et fixé au mur par des moyens de fixation peu visibles tels par exemple de la colle translucide ou des vis de même couleur que le mur. Le catadioptre 4 est conçu et positionné de façon à renvoyer tout faisceau de lumière à la source de celle-ci.

[0025] Un tel catadioptre peut être disposé avec soin sur un mur de façon quasiment non intrusive, c'est à dire que son intégration dans l'environnement n'est pas agressive, il reste peu visible.

[0026] De la même manière, le détecteur linéaire est partiellement ou complètement encastré dans le mur de façon à être peu visible. La présente invention est notamment remarquable par le fait qu'elle intègre dans une coque de faible épaisseur l'ensemble des composants passifs et actifs nécessaires pour l'émission et la réception d'un faisceau lumineux. Ladite épaisseur peut être définie comme étant la hauteur du détecteur linéaire, typiquement la hauteur de la coque, mesurée selon l'axe optique (trajet du faisceau lumineux). Le fait de réduire au maximum cette épaisseur tout en conservant un diamètre dans des dimensions standards, permet un encastrement aisé du détecteur linéaire, notamment à fleur de la paroi.

[0027] Pour la réduction de l'épaisseur, les inventeurs ont été confrontés à une problématique non négligeable dans la mesure où le détecteur linéaire doit présenter une efficacité optimale quelle que soit sa taille. En effet, les composants internes du détecteur linéaire doivent rester très performants. Pour réduire l'épaisseur, la solution a été de réduire la distance focale des composants optiques à l'émission et à la réception du faisceau lumineux. Cette solution se concrétise avantageusement avec l'association de composants tels qu'illustrés sur la figure 3. On distingue une coque 7 en plastique de forme cylindrique avec des nervures et des poches latérales comme on le verra sur la figure 5a. Cette coque comporte des ouvertures sur sa base ou sur un côté pour le passage de câbles d'alimentation et de transmission de signaux. On distingue une carte électronique 8 qui est alimentée par des câbles provenant d'un réseau d'alimentation via la paroi, mais elle peut également être alimentée par une batterie amovible disposée dans la coque. De façon très schématique, on distingue un émetteur 9 pour émettre un faisceau lumineux vers le catadioptre 4 et un récepteur 10 pour recevoir le faisceau lumineux réfléchi par le catadioptre 4.

[0028] L'émetteur 9 est avantageusement une diode électroluminescente (DEL ou LED en langue anglaise pour Light Emitting Diode) de type CMS fixée par exemple directement sur la carte électronique 8. Les caractéristiques de cette DEL peuvent être une longueur d'onde centrée à 940 nm, un courant direct d'alimentation inférieur ou égal à 2 A, une divergence angulaire du flux émis de largeur à mi-hauteur inférieure ou égale à 160 degrés. Il peut s'agir d'une diode émettant un faisceau de lumière divergent. Avantageusement, tout le faisceau sortant de l'émetteur 9 est capté par un collimateur 11. Le but du collimateur 11 est de tenter de rendre parallèles les faisceaux constitutifs dudit faisceau lumineux. Pour ce faire, le collimateur peut avoir une base notamment plane et être placé au dessus de l'émetteur de façon à capter le maximum de faisceaux émis par l'émetteur. Ce collimateur peut être directement en contact de l'émetteur ou via un moyen de fixation approprié. Dans l'exemple de la figure 3, le collimateur 11 comporte sur sa base un creux ou caisson 12 de forme complémentaire à la forme de l'émetteur. La fonction du caisson est de recevoir avec ou sans contact l'émetteur lorsque le collimateur est placé sur l'émetteur 9. Le caisson 12 vient ainsi recouvrir complètement l'émetteur de sorte que les faisceaux sortant de l'émetteur sont captés par le collimateur 11. Sur la figure 4, on voit la base du collimateur 11. On y distingue le caisson 12 creusé dans le collimateur et présentant par exemple une forme parallélépipédique. D'autres formes peuvent être utilisées notamment pour épouser la forme de l'émetteur, mais pas uniquement.

[0029] Selon l'invention, on peut par exemple utiliser un collimateur de référence LLC05N (de la société Gaggione®), avec un diamètre maximal de 32.5 mm ; une hauteur inférieure à 16 mm. Le collimateur peut présenter en sortie une divergence de largeur à mi-hauteur inférieure ou égale à 8 degrés.

[0030] Sur la face avant du collimateur, c'est-à-dire la face de sortie du faisceau lumineux 13, on distingue une zone périphérique convexe 14 tout autour d'une zone centrale 15 bombée vers l'extérieur. La face extérieure présente ainsi un profil adapté pour collimater le plus possible le faisceau lumineux 13. Toutefois, on peut choisir un collimateur ayant des caractéristiques qui ne permettent pas une collimation parfaite. En effet, on peut souhaiter avoir une légère divergence du faisceau lumineux 13 de sorte que la tache de ce dernier sur la paroi opposée soit suffisamment grande pour couvrir au moins une partie du catadioptre au moment de l'installation et lorsque les deux parois subissent un léger décalage l'une par rapport à l'autre avec le temps. A titre d'exemple, on peut prévoir une divergence du faisceau lumineux 13 de largeur à mi-hauteur inférieure ou égale à 8 degrés.

[0031] Le catadioptre 4 a pour fonction de renvoyer une partie du faisceau lumineux vers le détecteur linéaire 3 de façon à ce que le récepteur 10 capte ce signal de retour pour analyse. Le faisceau lumineux de retour 16 est d'abord capté par une lentille de Fresnel 17 qui a pour fonction de faire converger ce faisceau lumineux vers le récepteur 10. On utilise préférentiellement une lentille de Fresnel car elle autorise une courte distance focale pour un large diamètre. Il s'agit par exemple d'une lentille plan-convexe découpée de sections annulaires concentriques. La découpe réalisée dans la lentille permet d'alléger considérablement son poids par rapport à une lentille plan-convexe standard et de diminuer considérablement son épaisseur. En l'occurrence, si l'on utilisait une lentille plan-convexe avec une telle distance focale, la lentille aurait l'épaisseur d'une demi balle de tennis de table. Avantageusement, la distance focale de la lentille de Fresnel est identique ou très proche de la distance focale du collimateur. Par « proche » on entend une distance inférieure ou supérieure à 50 pourcents près. En tout état de cause, la lentille de Fresnel est également disposée à l'intérieur de la coque qui a une épaisseur réduite, par exemple de 6 cm. Les caractéristiques de la lentille de Fresnel peuvent être les suivantes :

• diamètre de 32.5 mm,
• distance focale de 14 mm (<16mm),
• épaisseur de 1.55mm,
• des sillons sont définis sur la lentille avec une épaisseur constante et un pas variable ce qui minimise les discontinuités et maximise la transmission lumineuse.

[0032] Sur la carte électronique 8 on distingue également un microprocesseur 20 pour gérer l'émetteur, le récepteur et d'autres composants actifs du détecteur linéaire.

[0033] De préférence, pour isoler les faisceaux lumineux à l'émission et à la réception, on dispose deux isolateurs 18 et 19 de forme conique respectivement autour de l'émetteur 9 et du récepteur 10. Chaque isolateur est évasé vers la sortie de la coque. Les deux isolateurs peuvent être reliés ensemble pour former un seul composant. Ils peuvent être de couleur noire et en plastique. La hauteur de chaque isolateur peut être déterminée de façon à être égale ou légèrement supérieure à la distance focale du collimateur ou de la lentille de Fresnel.

[0034] On dispose à la sortie de la coque 7 un filtre 21 permettant de laisser passer le faisceau lumineux de fonctionnement du détecteur linéaire et bloquant la lumière ambiante. Par exemple, le faisceau lumineux 13 (et 16) est un signal infrarouge pouvant traverser le filtre 21 dans les deux sens.

[0035] La coque 7 est illustrée sur les figures 5a et 5b de façon plus détaillée. On distingue de nombreuses encoches et protubérances pour la fixation de la coque dans la paroi et pour la fixation de composants internes dans la coque. La forme extérieure globale est identique à une forme de coque standard de type coque pour appareillage électrique tel interrupteur ou prise de courant. La coque présente un rebord supérieur 22 prévu pour servir de butée contre la face extérieure de la paroi. Sur la figure 5b, on voit une vue en coupe de la coque 7 avec l'inscription des dimensions telles que la hauteur de 6cm et le diamètre d'environ 10cm. Le diamètre du rebord est d'environ 11cm.

[0036] Sur la figure 6a, on voit en détail une pièce mécanique 23 en plastique à insérer dans la coque. Cette pièce mécanique est représentée selon une coupe radiale sur la figure 6b. Elle comporte les deux isolateurs 18 et 19 et des moyens de fixation permettant une disposition de grande précision au sein de la coque 7. La pièce mécanique 23 et conformée de façon à recevoir la lentille de Fresnel et le collimateur dans les isolateurs. Des cales sont prévues pour que la lentille de Fresnel soit à une distance prédéterminée du récepteur. Le filtre 21 est prévu pour être fixé sur la pièce mécanique 23 au moyen de clips.

[0037] Bien sûr, l'invention n'est pas limitée aux exemples qui viennent d'être décrits et de nombreux aménagements peuvent être apportés à ces exemples sans sortir du cadre de l'invention. Dans l'exemple décrit, on distingue un émetteur et un récepteur, mais on peut envisager un ou plusieurs émetteur(s) associé(s) à un ou plusieurs récepteur(s).

[0038] Le récepteur est disposé sur la même carte électronique que l'émetteur, mais il peut également être disposé sur une carte électronique différente, pas forcément à côté ou sur le même plan que l'émetteur.

[0039] Les dimensions indiquées sur les figures sont données à titre indicatifs. D'autres dimensions peuvent être envisagées.

[0040] Le détecteur linéaire selon l'invention peut fonctionner avec tout type de catadioptre techniquement conçu pour renvoyer la lumière vers l'émetteur. De préférence ce catadioptre est tout de même transparent ou translucide de façon à rester difficilement détectable par des personnes malveillantes.

[0041] Idéalement, on utilise un faisceau infrarouge, mais d'autres longueurs d'ondes peuvent être envisagées. Le filtre disposé sur la coque devra être adapté à la longueur d'onde utilisée.

Revendications

1. Système de détection de fumée comprenant :

- un détecteur linéaire de fumée pour émettre un faisceau lumineux et détecter une partie réfléchie de ce faisceau lumineux, ce détecteur linéaire comprenant une coque et des composants passifs et actifs, et

- un catadioptre disposé face au détecteur linéaire pour réfléchir le faisceau lumineux,
caractérisé en ce que les composants passifs et actifs comprenant au moins un émetteur de faisceau lumineux et un récepteur, sont insérés dans la coque qui est encastrable dans une paroi.

2. Système selon la revendication 1, caractérisé en ce que le détecteur linéaire comprend :

- ledit émetteur de faisceau lumineux accouplé à un collimateur,

- ledit récepteur accouplé à une lentille de Fresnel,

- une carte électronique dotée d'un microprocesseur pour la gestion de l'émetteur et du récepteur.

3. Système selon la revendication 1 ou 2, caractérisé en ce que le collimateur présente une distance focale inférieure ou égale à 3.5cm.

4. Système selon la revendication 3, caractérisé en ce que la distance focale est inférieure ou égale à 1.6cm.

5. Système selon l'une quelconque des revendications 2 à 4, caractérisé en ce que le collimateur présente en sortie une divergence de largeur à mi-hauteur inférieure ou égale à 8 degrés.

6. Système selon l'une quelconque des revendications 2 à 5, caractérisé en ce que l'émetteur est intégré dans le collimateur de sorte que tous les faisceaux de l'émetteur sont recueillis par le collimateur.

7. Système selon l'une quelconque des revendications 2 à 6, caractérisé en ce que l'émetteur comprend une diode électroluminescente dite DEL.

8. Système selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce que le détecteur linéaire présente une épaisseur de sensiblement 6 cm.

9. Système selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce que le catadioptre est posé sur un support transparent ou translucide.

10. Système selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce que le détecteur linéaire comporte dans la coque deux isolateurs coniques respectivement autour d'un émetteur et d'un récepteur du détecteur linéaire de façon à isoler les faisceaux d'émission et de réception dans la coque.

11. Système selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce que la coque comprend un filtre centré sur la longueur d'onde d'un faisceau infrarouge utilisé dans la détection de fumée.

Dessins