CH689463A5 - Capteur de chaleur à compensation. - Google Patents

Description

  
 



  La présente invention concerne un capteur de chaleur à compensation destiné à détecter un incendie en détectant une augmentation de température. 



  Jusqu'à aujourd'hui, une structure comme celle représentée à la fig. 11 était connue comme un capteur de chaleur à compensation. Le capteur a une fonction de température constante réalisée en utilisant un dispositif à semi-conducteur du type thermistance, dont la valeur de résistance est modifiée en fonction du changement de température, de sorte à transmettre une alarme lorsque la température d'une région surveillée a atteint un niveau prédéterminé de danger et aussi une fonction différentielle pour transmettre une alarme après avoir détecté que la température de la région de surveillance a augmenté rapidement à une vitesse plus élevée qu'une vitesse prédéterminée d'augmentation de température. 



  En se référant à la fig. 11, la structure et le fonctionnement du capteur de chaleur à compensation seront maintenant décrits. Une borne positive P1 et une borne négative P2 sont connectées à une ligne de transmission sortant d'un récepteur (omis sur la figure) disposé dans une salle de surveillance centrale ou similaire. Le capteur susmentionné reçoit une puissance électrique fournie par le récepteur à travers la ligne de transmission et il transmet par le même chemin une information d'alarme d'incendie au récepteur. Un circuit de tension constante 13 tel qu'un régulateur à trois bornes est connecté à une position entre les bornes P1 et P2 précitées formant une tension d'alimentation VDD capable de fournir une tension prédéterminée. La tension  d'alimentation VDD a pour effet de permettre le fonctionnement du circuit de détection d'incendie dont la description suit. 



  La référence numérique 1 représente une thermistance ayant un coefficient de température négatif dont la valeur de résistance diminue en fonction d'une augmentation de la température. La référence numérique 2 représente une résistance ayant une valeur prédéterminée. A la connexion de deux éléments 1 et 2 précités une tension VC1 est générée pour être appliquée à l'entrée positive d'un comparateur 5. 



  Les références numériques 3 et 4 représentent des résistances chacune ayant une valeur prédéterminée. A la connexion de deux résistances 3 et 4, une tension de référence VR1 est générée pour être appliquée à la borne négative du comparateur 5. 



  Si les tensions précitées satisfont la relation VC1 < VR1 le niveau du signal de sortie Q5 du comparateur 5 prend une valeur logique de niveau "L". Si la relation VC1 > VR1 est réalisé, par le fait que la température ambiante dépasse le niveau de danger prédéterminé, le niveau de signal de sortie Q5 prend une valeur logique "H". 



  La référence numérique 6 représente une diode à courant inverse connectée à une sortie du comparateur 5. Le signal de sortie Q5 transmis par le comparateur 5 et la diode 6 est appliqué à la gachette d'un thyristor 16 à travers une diviseur de tension comprenant les résistances 14 et 15. Le signal représentant le niveau "H" du signal de sortie Q5 devient le signal de déclenchement de la gachette pour allumer le thyristor 16. 



  Le thyristor 16 a son anode connectée à la borne positive P1 et sa cathode connectée à la borne négative P2. Lorsque thyristor 16 est allumé, en réponse au signal précité appliqué entre la gachette et la cathode, il baisse l'impédance entre les bornes P1 et P2 pour transmettre l'information de génération d'incendie au récepteur. 



  Le fonctionnement dudit circuit de commande constitué par le dispositif précité sera maitenant décrit en se référant à la fig. 12. Si la température ambiante a augmenté comme représenté à la     fig. 12, la tension VC1 augmente en fonction de la température comme représenté à la fig. 12B. Si la tension VC1 dépasse la tension de référence VR1 à un certain moment t0, la tension de sortie Q5 du comparateur 5 prend le niveau "H" comme représenté à la fig. 12C. Simultanément, la tension 16 entre les bornes P1 et P2 est baissée, ainsi l'information d'alarme d'incendie est transmise. 



  La valeur des résistances 2, 3 et 4 et la caractéristique de température de la thermistance 1 sont respectivement déterminées de sorte à permettre que la tension VC1 et la tension de référence VR1 soient les mêmes lorsque la température ambiante a été augmentée jusqu'à la valeur TR1 à laquelle une détermination d'incendie peut être faite. 



  Puisque le circuit capteur constitué par les éléments 1 à 6, comme décrit précédemment, transmet une information d'alarme lorsque la température ambiante a dépassé le niveau de danger prédéterminé TR1, le circuit représenté à la fig. 11 a une fonction de température constante. 



  Toujours en se référant à la fig. 11, les références numériques 7 et 8 représentent des thermistances, chacune présentant des caractéristiques de température négatives. La tension VC2 générée en leur point de connexion est appliquée à l'entrée positive du comparateur 11, les deux thermistances 7 et 8 ayant différentes sensibilités à la chaleur. C'est-à-dire, la thermistance 7 à une inertie thermique basse et ainsi une sensibilité rapide à la chaleur. D'autre part, la thermistance 8 a une sensibilité basse parce qu'elle à une inertie thermique élevée. Ainsi, si la température augmente rapidement, la valeur de résistance R7 de la thermistance 7 diminue plus rapidement que la valeur de thermistance R8 de la thermistance 8. La tension VC2 augmente rapidement lorsque le rapport de résistances R7/R8 se modifie rapidement.

   La tension VC2 divisée par la paire de thermistances 7 et 8 ayant des caractéristiques différentes se modifie considérablement, comme décrit précédemment, lorsque la température ambiante se modifie rapidement. Ainsi, le circuit 11 a comme fonction de servir en tant que capteur capable de détecter une rapide augmentation de la température. Dans un cas où la température augmente lentement, les résistances des thermistances 7 et 8 deviennent approximativement les mêmes. Il en résulte que le rapport des résistances R7/R8 devient approximativement constant ainsi la modification dans la tension VC2 dûe à l'augmentation de la température est extrêmement réduite. 



  Les références numériques 9 et 10 représentent des résistances dont les valeurs sont constantes. La tension de référence VR2 générée à leur point de connexion est appliquée à l'entrée négative du comparateur 11. 



  Si la relation VC2 < VR2 est satisfaite, le signal de sortie Q11 du comparateur 11 prend la valeur logique "L". D'autre part, le signal de sortie Q11 prend la valeur logique "H" lorsque la relation VC2 > VR2 est satisfaite parce que la température ambiante a augmenté rapidement à cause d'un incendie. 



  La référence numérique 12 représente une diode connectée à la sortie du comparateur 11. Le signal de sortie Q11 transmis par le comparateur 11 et la diode 12 est appliqué à la gachette d'un thyristor 16 à travers un diviseur de tension comprenant les résistances 14 et 15. Un circuit capteur constitué par les éléments 7 à 12 a la fonction différentielle susmentionnée qui agit en ce moment là. En effet, en allumant le thyristor 16 au moment où le signal de sortie Q11 prend la valeur logique "H" pour baisser l'impédance entre le bornes P1 et P2, une information d'alarme est transmise. 



  Comme décrit précédemment, le capteur de chaleur à compensation conventionnel présente une fonction de température constante pour détecter un incendie en détectant l'augmentation présente de la température et une fonction différentielle capable de détecter, par exemple, le début d'incendie en détectant une rapide augmentation de la température, de sorte que la détection d'incendie peut être réalisée en se basant sur un mécanisme de génération d'incendie précis. 



  Néanmoins, le capteur de chaleur à compensation conventionnel est constitué des circuits individuels pour les différentes fonctions. Ainsi, le coût total et le volume total du corps du capteur ne peuvent pas être réduits à cause du grand nombre d'éléments qui doivent être utilisés. 



  Le but de la présente invention est de proposer un capteur de chaleur à compensation dont le nombre d'élément est réduit, et dont le coût peut être réduit tout en possédant les deux fonctions de température constante et différentielle. 



  Le capteur selon la présente invention est définie par la clause caractérisante de la revendication 1. 



  Ainsi le capteur de la présente invention comprend deux dispositifs de détection, par exemple des thermistances, présentant respectivement une inertie thermique basse et élevée ainsi que de coefficients de température négatifs, un dispositif actif, par exemple un transistor à effet de champ à jonction, qui sont connectés à une source de puissance prédéderminée. Des moyens de comparaison permettent la détermination d'incendie par comparaison de deux tensions. 



  Selon une forme d'exécution, les deux dispositifs de détection de chaleur et la polarisation du dispositif actif sont réglés de sorte que: 



  le dispositif actif fonctionne dans une zone linéaire étant donné que la valeur de résistance de chacun des dispositifs de détection de température est modifiée avant que la température d'une région surveillée atteigne un niveau de danger prédéterminé, le même dispositif fonctionne dans une zone saturée lorsque la température atteint le niveau de danger (condition de réglage de polarisation N<o> 1);  même si le dispositif actif fonctionne dans la région linéaire, dans le cas où la température augmente lentement, la tension au point de connexion des dispositifs de détection de température est toujours inférieur que la tension de référence et la tension au point de connexion des dispositifs de détection de température devient plus grande que la tension de référence lorsque la température augmente jusqu'au niveau de danger (condition de réglage polarisation N<o> 2); 



  dans un cas où la température augmente rapidement et que le dispositif actif fonctionne dans la zone linéaire, la tension au point de connexion du dispositif de détection devient plus grande que la tension de référence même si la température n'augmente pas jusqu'au niveau de danger (condition de réglage de polarisation N<o> 3). 



  Avec un capteur de chaleur ayant un circuit constitué ainsi, la fonction à température constante est prise en considération dans le cas où la température augmente lentement. C'est-à-dire, les rapports de modifications de résistance de deux dispositifs de détection de température sont modifiés pratiquement avec le même taux. Si la température augmente jusqu'à un niveau de danger prédéterminé auquel une détermination est faite qu'un incendie éclate, la tension générée au point de connexion dépasse la tension de référence. Ainsi, un comparateur transmet un signal indiquant qu'un incendie a éclaté, ainsi la fonction à température constante est produite. 



  D'autre part, la fonction différentielle est produite si la température augmente rapidement. C'est-à-dire  puisque la valeur de résistance de deux dispositifs de détection de température se modifie rapidement et que la tension de sortie du circuit à courant constant augmente, la tension générée au point de connexion dépasse rapidement la tension de référence. Il en résulte, que le comparateur transmet rapidement un signal prouvant qu'une détermination d'incendie a été faite, ainsi la fonction différentielle est produite. 



  Comme décrit précédemment, la présente invention permet de connecter en série l'un à l'autre les deux dispositifs de détection de température ayant des inerties thermiques différentes et le dispositif actif présentant une polarisation prédéterminée. La polarisation du dispositif actif est réglée de sorte à travailler dans une zone saturée dans le cas où la température est plus grande que le niveau de danger et opérer dans une zone linéaire dans le cas où la température est inférieure au niveau de danger.

   Dans le cas où la température augmente lentement, le fait qu'un incendie a éclaté est détecté si la tension générée au point de connexion du dispositif de détection de température excède une tension de référence prédéterminée à cause du fait que la température a augmenté jusqu'au niveau de danger, ou que la température a augmenté rapidement même si elle n'a pas atteint le niveau de danger. Il en résulte que les deux fonctions différentielle et à température constante sont produites. Ainsi, le nombre des dispositifs peut être réduit pour simplifier la structure des circuits en comparaison avec les structures conventionnelles. 



  Selon une exécution préférée, la structure peut être constituée par un premier circuit série connectant en série un dispositif de détection de température ayant  une inertie thermique basse, avec une résistance et un dispositif actif connecté à une source de puissance prédéterminée, et un second circuit série formé par le deuxième dispositif de détection de température ayant une inertie thermique plus élevée que le premier et une résistance, l'ensemble étant connecté à la source de puissance prédéterminée.

   Le premier dispositif de détection de température et la polarisation du dispositif actif sont réglés de telle manière que: le dispositif actif opère dans une zone linéaire puisque la valeur de résistance de chacun des dispositifs de détection est modifiée avant que la température de la région surveillée atteint un certain niveau de danger, et le même dispositif fonctionne dans une zone saturée lorsque la température atteint le niveau de danger. 



  Même si le dispositif actif fonctionne dans la zone linéaire, dans le cas où la température augmente lentement, la tension du premier dispositif de détection de température est toujours plus basse que celle du second dispositif de détection de température et la tension du premier dispositif de détection de température augmente à un niveau plus élevé que celui du second dispositif de détection de température lorsque la température atteint le niveau de danger. 



  Dans le cas où la température augmente rapidement et que le dispositif fonctionne dans la région linéaire, la tension du premier dispositif de détection de température augmente à un niveau plus élevé que celui du second dispositif de détection de température même si la température n'atteint pas le seuil de danger. 



  En plus, lorsque les moyens de comparaison détectent que la tension du premier dispositif de détection de  température excède la tension du second dispositif de détection de température, une détermination est faite que l'incendie a éclaté. 



  Comme décrit précédemment, le capteur de chaleur à compensation selon la présente invention présente les deux fonctions à température constante et différentielle dans un circuit présentant un nombre réduit d'éléments. 



  D'autres caractéristiques et avantages seront mis en évidence par la description qui suit. 



  L'invention sera décrite à l'aide du dessin annexé. 
 
   La fig. 1 est un schéma illustrant une première variante d'exécution de la présente invention; 
   la fig. 2 illustre les conditions de réglage de la polarisation du circuit de la fig. 1; 
   la fig. 3 est un graphique illustrant une fonction à température constante du circuit de la fig. 1; 
   la fig. 4 est un graphique illustrant une fonction différentielle du circuit de la fig. 1; 
   la fig. 5 est un schéma illustrant une seconde variante d'exécution selon la présente invention; 
   la fig. 6 est un schéma illustrant une troisième variante d'exécution de la présente invention; 
   la fig. 7 est un schéma illustrant une quatrième variante d'exécution de la présente invention; 
   la fig. 8 est un graphique illustrant la fonction à température constante du circuit représentée à la fig. 7;

   
   la fig. 9 est un graphique illustrant une fonction différentielle du circuit représenté à la fig. 1; 
   la fig. 10 est un schéma illustrant un autre exemple d'un circuit pour l'utilisation de la quatrième variante d'exécution; 
   la fig. 11 est un schéma d'un circuit illustrant un capteur de chaleur à compensation conventionnel; 
   la fig. 12 est un graphique illustrant la fonction de température constante du circuit de la fig. 11; et 
   la fig. 13 est un graphique illustrant la fonction différentielle du capteur de la fig. 11. 
 



  Premièrement en se référant à la fig. 1, nous allons décrire une première variante d'exécution de la présente invention. 



  A la fig. 1 le schéma du circuit comprend une borne positive P1 et une borne négative P2 connectées à une ligne de transmission sortant d'un récepteur (non représenté) disposé dans une salle de surveillance centrale ou similaire. Un circuit de tension constante 17 tel qu'un régulateur à trois bornes ou similaire est connecté à une position entre les bornes P1 et P2 et forme une source de puissance VDD capable d'assurer une alimentation à tension constante. La tension d'alimentation VDD est utilisée pour actionner le circuit suivant pour détecter un incendie. Les références numéri ques 18 et 19 représentent des thermistances dont chacune a un coefficient de température négatif. La thermistance 18 a une inertie thermique basse tandis que l'autre thermistante 19 a une inertie thermique élevée comparée avec celle de la thermistance 18.

   Ainsi, si la température augmente rapidement, la valeur de résistance R18 de la thermistance 18 est réduite rapidement en comparaison avec la valeur de résistance R19 de la thermistance 19. Si la température augmente lentement, les valeurs de résistances R18 et R19 sont réduites approximativement dans le même rapport et le rapport des résistances R18/R19 est maintenu pratiquement constant indépendement de la modification de la température. La référence numérique 20 représente un transistor à effet de champ à jonction (JFET) ayant un drain, connecté, pour cette variante, à la thermistance 19. La source du transistor 20 est connectée à la borne P2 à travers une résistance variable 21, tandis que la grille est connectée directement à la borne P2. 



  Dans le but d'obtenir que le transistor fonctionne dans une zone de saturation lorsque la température augmente jusqu'à un niveau prédéterminé au moment d'un incendie et pour le faire fonctionner dans une zone linéaire lorsque la température est inférieure au niveau de danger, le transistor 20 a une polarisation prédéterminée. 



  Les références numériques 22 et 23 représentent des résistances chacune ayant une valeur prédéterminée. La tension de référence VR3 générée à leur connexion est appliquée à l'entrée négative d'un comparateur 24. L'entrée positive du comparateur 24 reçoit une tension VC3 générée à la connexion entre les thermistances 18 et 19. 



  Si les tensions satisfont la relation VC3 < VR3, le signal de sortie Q24 du comparateur 24 prend la valeur logique "L". Lorsque la relation VC3 > VR3 est satisfaite, suite à l'augmentation de la température ambiante à cause d'un incendie, le signal de sortie Q24 prend la valeur logique "H". 



  La référence numérique 25 représente un thyristor ayant une anode connectée à la borne P1, une cathode connectée à la borne P2 et la gachette recevant le signal Q24 à travers un diviseur de tension formé des résistances 26 et 27. Ainsi, lorsque le signal de sortie Q24 prend la valeur logique "H", le thyristor 25 s'allume provoquant la diminution d'un impédance entre les bornes P1 et P2. Simultanément, la tension V25 entre l'anode et la cathode est baissée, ainsi un signal d'information d'alarme est fournie à un récepteur (non représenté). 



  Les conditions de réglage de la polarisation du transistor 20 seront maintenant décrites en se référant à la fig. 2. 



  La fig. 2A est une vue partielle agrandie de la fig. 1 et la fig. 2B illustre la relation entre la tension du drain-source du transistor 20 et du courant du drain ID du même transistor. 



  Les caractéristiques d'un circuit représenté à la fig. 2A deviennent comme représentées à la fig. 2B lorsque la tension VGS entre la gachette et la source est modifiée en ajustant la valeur de résistance 21. Dans la zone linéaire, la modification de la tension VDS entre le drain et la source par rapport à la modification du courant du drain ID est extrêmement petite comme représenté à la fig. 2B. D'autre part, le cir cuit dans la zone de saturation a des caractéristiques de courant constant de sorte que le courant de drain ID n'est pas modifié de manière significative même si la tension VDS entre le drain et la source est modifiée. Dans le but d'obtenir une fonction à température constante et la fonction différentielle en utilisant les caractéristiques de fonctionnement dans la zone linéaire et la zone saturée, la polarisation du transistor 20 est réglée préalablement. 



  Dans le but d'obtenir une fonction de température constante et une une fonction différentielle, trois conditions sont réglées dans cette variante. Comme première condition, une certaine température est réglée correspondant à un niveau de danger et le fonctionnement de transistor 20 est ajusté de sorte à être modifié jusqu'à ladite température. C'est-à-dire dans une période dans laquelle la température de la région a surveiller n'a pas atteint un certain niveau de danger (p.e. 60 DEG C) le transistor 20 fonctionne dans la zone linéaire puisque les thermistances 18 et 19 se modifient. Si la température excède le niveau de danger susmentionné, la valeur de résistance 21 est ajustée en accord avec les caractéristiques de température des thermistances 18, 19 et le transistor 20 fonctionnent dans la zone de saturation. 



  Selon la deuxième condition adaptée dans le cas où la température augmente lentement, la relation entre la tension VC3 du point de connexion entre les thermistances 18, 19 et la tension de référence VR3 doit toujours satisfaire la relation VC3 < VR3 même si le transistor 20 fonctionne dans la zone linéaire et une relation VC3 > VR3 doit être satisfaite lorsque la température a atteint le niveau de danger. Ainsi, la valeur de la ré sistance 21 est ajustée en accord avec les caractéristiques de température des thermistances 18, 19 et du transistor 20. 



  Dans le but de réaliser la relation VC3 > VR3, selon une troisième condition, même si la température n'a pas atteint le niveau de danger dans le cas où le transistor 20 fonctionne dans la zone linéaire et la température augmente rapidement, la valeur de la résistance 21 est réglée en accord avec les caractéristiques de température des thermistance 18, 19 et du transistor 20. 



  En ajustant préalablement la polarisation du transistor 20 et les tensions VC3 et VR3 pour satisfaire les conditions prédéterminées, la fonction à température constante et la fonction différentielle peuvent être obtenues. Ainsi, une détermination qu'un incendie a lieu est faite si la température atteint le niveau de danger dans le cas où le transistor 20 fonctionne dans la région saturée, de sorte que la fonction à température constante peut être produite. D'autre part, si la température augmente rapidement, lorsque le transistor 20 fonctionne dans la zone linéaire, une détermination qu'un incendie a lieu est faite, ainsi la fonction différentielle est produite. 



  Le fonctionnement du capteur de chaleur à compensation ainsi constitué selon la présente variante sera maintenant décrit. 



  Premièrement, la fonction à température constante sera maintenant décrite en se référant aux courbes caractéristiques représentées à la fig. 3 illustrant une modification de la tension VC3 (désignée par la courbe L2) dans le cas où la température augmente lentement  (représenté par la courbe L1) en fonction du temps et une modification de la tension VC4 (désignée par la courbe L3) du drain du transistor 20. 



  Ainsi, la différence des tensions entre la tension VDD et la tension désignée par la courbe L2 est la tension V18 dans la thermistance 18, tandis que la différence de tension entre la courbe L2 et L3 est la tension V19 de la thermistance 19. La polarisation est réglée de sorte que le transistor 20 fonctionne dans la zone linéaire avant le temps t1 et le transistor fonctionne dans la zone de saturation à l'instant t2 légèrement plus tard que t1. 



  Puisque les deux thermistances 18 et 19 ont des petites valeurs de résistance dans le cas où la température de la région surveillée est basse, le courant électrique ID passant à travers le transistor 20 baisse et la tension VC4 baisse. 



  En plus, la tension VC3 devient encore plus basse que la tension de référence VR3 à cause des valeurs de résistance prédéterminées des thermistances 18 et 19. Il en résulte, que le signal de sortie du comparateur 24 atteint le niveau "L2". 



  Lorsque la température est alors baissée lentement comme désigné par la ligne droite L1, la modification dans la tension VC4 est extrêmement petite avant l'instant t1 et les valeurs de résistance des thermistances 18 et 19 sont approximativement modifiées de manière égale. Ainsi, la tension VC3 est graduellement augmentée comme représenté à la fig. 3. Néanmoins, puisque la modification de la tension VC3 ne provoquera pas que le niveau de tension augmente au-delà de la tension  VR3, le signal de sortie du comparateur 24 prend la valeur logique "L" et ainsi une détermination qu'un incendie a lieu n'est pas faite. 



  Si aussi bien la température que la tension VC3 ont augmentés provoquant le fonctionnement de transistor 20 dans la zone saturée et que la température a augmenté à un niveau supérieur au niveau de danger (après l'instant t2) les tensions VC4 et VC3 du drain du transistor 20 augmentent rapidement. Si les tensions deviennent VC3 > VR3, la sortie du comparateur 24 revient au niveau "H", provoquant la détermination qu'un incendie à éclaté. 



  Comme décrit précédemment, le réglage est fait de telle manière que les tensions deviennent VC3 < VR3 à des températures au-dessous du niveau de danger et la même relation devient VC3 > VR3 si la température atteint le niveau de danger. En plus, le point auquel la relation des tensions est modifiée coïncide avec le point auquel la zone de fonctionnement du transistor est modifiée. Ainsi, la modification majeure dans l'état si ou non un incendie a éclaté peut être détecté de sorte qu'une caractéristique à température constante excellente peut être obtenue. 



  La fig. 4 illustre les modifications de la tension VC3 (représenté par la courbe L5) dans le cas où la température se modifie rapidement en fonction du temps (désigné par la ligne droite L4) et la modification (désigné par la courbe L6) de la tension VC4 du drain du transistor 20. Ainsi, la différence des tensions entre la tension VDD et la tension désignée par la courbe L5 est la tension V18 de la thermistance 18 et la différence des tensions entre les courbes L5 et L6 est la  tension V19 de la thermistance 19. Pendant une période avant l'instant t4, le transistor 20 fonctionne dans une zone linéaire et le même fonctionne dans une zone saturée après l'instant t4. 



  En se référant à ce dessin, les deux thermistances 18 et 19 présentent des valeurs de résistance élevées dans un cas où la température de la région à surveiller est élevée. Ainsi, le courant électrique ID passant dans le transistor 20 baisse et également la tension VC4 baisse. 



  En plus, la tension VC3 prend une valeur inférieure à la tension de référence VR3 à cause des valeurs de résistance prédéterminée des thermistances 18 et 19. 



  Lorsque la température augmente rapidement, comme désigné par la ligne droit L4, la valeur de résistance de la thermistance 18 ayant une sensibilité rapide à la chaleur est diminuée plus rapidement que celle de la thermistance 19. Ainsi, la tension VC3 augmente rapidement jusqu'à une valeur de référence VR3 dans un court intervalle de temps (de 0 à t3). Ainsi, le signal de sortie Q24 du comparateur 24 atteint le niveau "H" à l'instant t3, provoquant l'allumage du thyristor 25 et une information d'alarme est transmise au récepteur. 



  Si la température augmente dans un intervalle à partir de l'instant t3 comme représenté, la tension de chacune des thermistances 18 et 19 est baissée et ainsi le transistor 20 fonctionne dans la région saturée au moment t4. En plus, si la température de la région surveillée augmente à un niveau de danger, la tension VC4 augmente rapidement. 



  Comme décrit précédemment, même si la température est inférieure au niveau de danger, le transistor 20 fonctionne dans un cas où la température augmente rapidement. En plus, la différence entre la valeur de résistance de la thermistance 18 et celle de la thermistance 19 s'agrandit, provoquant que la relation entre les tensions devient VC3 > VR3. Ainsi, la fonction différentielle est réalisée. 

 

  Une seconde variante d'un capteur selon la présente invention sera maintenant décrite en se référant à la fig. 5. Dans la fig. 5 les mêmes ou des éléments équivalents à ceux de la fig. 1 sont référencés par les mêmes numéros. 



  Dans cette variante, le comparateur 24 montré à la fig. 1 et comprenant un circuit compliqué ayant une paire différentielle est structurée dans un circuit simplifié ayant une fonction de comparaison, c'est-à-dire un transistor NPN 28 dont la base est connectée au point de connexion des deux thermistances 18 et 19. En plus, l'émetteur du transistor 28 est connecté au point de connexion des résistances 22 et 23 qui génèrent la tension de référence. C'est-à-dire, la structure est arrangée de sorte que le transistor 28 s'allume lorsque la polarisation entre la base et l'émetteur est faite dans le sens de la conduction en fonction de l'augmentation de la température. 



  En plus, le collecteur du transistor 20 est connecté à la base d'un transistor PNP 31 à travers des résistances 29 et 30 qui forment un circuit de polarisation. D'autre part, l'émetteur est connecté à la borne P1 et le collecteur est connecté à la gachette du thyristor 25 à travers les résistances 26 et 27 qui forment le circuit de polarisation. 



  Les thermistances 18 et 19, le transistor 20, les résistances 21, 22 et 23 sont réglés dans les mêmes conditions que celles de la variante susmentionnée représentée à la fig. 1. 



  Avec le circuit ainsi constitué, si la température de la région de surveillance a été augmentée jusqu'à la température à laquelle une détermination est faite qu'un incendie a éclaté, le transistor NPN 28 est allumé, provoquant la baisse de la tension de la base du transistor 31. En plus, le niveau de la tension de gachette du thyristor 25 augmente jusqu'au niveau "H". Il en résulte qu'une information de l'éclatement d'un incendie peut être transmise au récepteur. 



  Une troisième variante d'un capteur selon la présente invention sera maintenant décrite à l'aide de la fig. 6. 



  Cette variante est prévue pour avoir deux transistors pour améliorer les caractéristiques de température du circuit de la fig. 5 dans laquelle un seul transistor est utilisé. Le circuit selon cette variante est disposé de manière similaire à la seconde variante et il comprend un circuit à tension constante 17, un circuit de réaction positive 71 et un circuit d'amplification différentielle 72. Néanmoins, une différence réside sur le fait que le circuit d'amplification différentielle 72 comprend deux transistors. 



  En se référant à la fig. 6, les références numériques 18 et 19 représentent les thermistances, 20 représente un transistor JFET, 32, 33 et 40 représentent des transistors du type PNP et 36, 47 et 50 représentent des  transistors NPN. La référence 43 représente un pont à diodes pour réaliser un état sans polarité auquel peuvent être connectées les lignes de transmission aux bornes P1 et P2 indépendament de la polarité. 



  Les références numériques 44 et 45 représentent des condensateurs d'absorption du bruit, 46 représente une diode de sécurité, 37 un passage de décharge (41, 26, 27, 37, 42, 41) qui fonctionne lorsqu'une charge du condensateur 41 est déchargée. La diode 46 est une diode ayant pour effet que de niveaux de tension au-dessous d'une tension de fonctionnement puissent être appliquées entre les bornes E et B du transistor 36 pour éviter sa destruction. 



  Maintenant, le fonctionnement du circuit de réaction positive sera décrit. Lorsque le transistor 31 est allumé et le courant de base commence à circuler dans le transistor 36, le courant du collecteur circule à travers les résistances R39 et R38 à partir du transistor 36. Ainsi, la tension générée entre la base et l'émetteur du transistor PNP 40 par la résistance R39 et partant le courant du collecteur commence à circuler dans le transistor 40. Lorsque le courant de base commence à circuler dans le transistor 40, l'impédance du condensateur 41 défini par 1/ omega C = 0. Il en résulte, que le courant du collecteur revient en arrière du transistor 40 à la base du transistor 36 à travers les résistances 41, 42.

   Le courant de collecteur du transistor 36 augmente parce que la réaction susmentionnée du courant de base est additionnée, de sorte que le transistor 36 et le transistor 40 basculent permettant l'opération d'amplification. Ainsi, les deux transistors 36 et 40 sont complètements allumés (dans la zone de saturation). 



  Le courant de collecteur du transistor PNP lorsque l'opération du basculement susmentionnée a été réalisée est appliqué à la gachette du thyristor 25 à travers la résistance R26. Le thyristor 25 est ainsi commandé pour constituer un court-circuit entre les bornes P1 et P2 pour avoir une impédance basse de sorte que le courant d'information puisse circuler dans le récepteur. 



  D'autre part, le condensateur 41 disposé dans le circuit de réaction du collecteur du transistor 40 et la base du transistor 36 est chargé par le courant du collecteur du transistor PNP 40. Lorsque la charge du condensateur 41 est complétée après qu'un temps prédéterminé soit écoulé, l'opération de réaction du transistor NPN 36 à la base est arrêtée. Il en résulte, que le transistor NPN 36 et le transistor 40 sont éteints. Néanmoins, puisque le thyristor 25 a été commandé, l'état conducteur du thyristor 25 est maintenu même si le transistor NPN 36 et le transistor PNP 40 sont éteints. 



  Le courant électrique qui doit passer au moment de l'opération de basculement réalisé à cause de l'opération de réaction mutuelle du transistor NPN 36 et du transistor PNP 40 est mis en circulation en utilisant une charge d'un condensateur auxiliaire 52 disposé dans la section de sortie du circuit de tension 17. Ainsi, aucune opération de limitation de courant au moyen du circuit de tension 17 qui pourrait baisser la tension d'alimentation n'est réalisée ainsi le problème d'une impossibilité de détection d'un incendie peut être évité. 



  Le circuit d'amplification différentiel 72 selon la présente variante comprend deux transistors. La raison est que le circuit amplificateur différentiel 72 donne  des caractéristiques de température excellentes avec lesquelles les caractéristiques du signal d'information sont réalisées et qui ne sont pas facilement modifiées par les conditions de la température de l'environnement du capteur. 



  Dans une structure représentée à la fig. 5 comprenant le circuit de comparaison constitué par un transistor, le transistor est allumé pour permettre au capteur de transmettre une information d'alarme lorsque le potentiel de base augmente à un niveau plus élevé que le potentiel de l'émetteur de 0,6 V ou plus (puisque Vbe est égal à 0,6 V). Néanmoins, Vbe du transistor est habituellement modifié en fonction de la température à une vitesse de -2,2 à -2,3 mV/ DEG C et ainsi il devient plus petit que     0,6 V. Il en résulte qu'une information d'alarme est transmise bien avant. 



  Dans le circuit d'amplification différentiel comprenant les deux transistors, comme illustré, pour éliminer l'influence de la température, Vbe du transistor n'est pas pris en considération de sorte que les caractéristiques de température sont améliorées. 



  Le circuit de réaction positif 71 a pour effet que le transistor réalise une opération de réaction positive même si le signal de sortie du circuit amplificateur différentiel 72 montre une lente augmentation de la température de sorte que le thyristor 25 est allumé instantanément. Il en résulte, que la vitesse à laquelle l'opération de basculement est réalisée peut être augmenté et la consommation de courant électrique est réduite immédiatement avant la transmission d'une information d'alarme du capteur pour prévenir la modification des conditions de polarisation du transistor FET  à cause du fait que la tension dans le circuit du capteur est baissée. 



  Puisque les signaux de circuit de détection de température 18 à 21 sont modifiés lentement au moment de l'augmentation lente de la température, la tension générée entre les résistances à la sortie du circuit d'amplification différentiel est modifiée lentement. Lorsque la tension susmentionnée augmente jusqu'à une région dans laquelle le transistor 36 est déjà allumé, le transistor 40 est allumé par l'effet d'amplification. Il en résulte que le courant de base du transistor 36 est par la suite augmenté et l'opération de réaction positive avec laquelle le transistor 36 est amené dans une direction dans laquelle le transistor est allumé, de sorte que le courant électrique est instantanément fourni à la gachette du thyristor 25 pour l'allumer. 



  Si le circuit de réaction positive 71 n'est pas prévu, le temps requis pour assurer le basculement (le temps pris entre le moment auquel le transistor est allumé jusqu'au moment auquel le transistor est éteint) devient trop long, provoquant une augmentation de la consommation de courant électrique (le courant électrique circulant dans la résistance 51). Il en résulte, que Vdd baisse. Ainsi, le circuit de réaction positive 71 est prévu dans le but de prévenir qu'une opération de détection de température normale ne puisse être assuré à cause de la modification des conditions de polarisation du transistor FET. Si le temps requis pour compléter l'opération de basculement est suffisamment courte, la consommation de courant électrique peut être prise en charge par le condensateur 52 et l'augmentation de la consommation du courant électrique est petite.

   Le  circuit de tension constant 17 est formé par des éléments 47 à 52 comme illustré dans le dessin ce qui permet de réduire le coût et la consommation de courant électrique en comparaison avec un régulateur à trois bornes. 



  Le procédé de transmission de l'information d'alarme adapté à cette variante sera maintenant décrit. 



  Les modifications de tension a VC3, VC4 et VR3 durant la transmission d'information d'alarme dans le capteur sont les mêmes que celles pour la structure représentée aux fig. 3 et 4. 



  Dans ce cas, les transistors 32 et 33 sont des transistors du même type, de sorte qu'ils présentent les mêmes caractéristiques par exemple Vbe. Néanmoins, si VR3 = VC3, le courant électrique i circulant dans la résistance 34 circule également dans chacun des transistors 32 et 33 c'est-à-dire qu'un courant i/2 circule dans chacun des transistors. 



  A ce moment, la tension VR3 et VC3 dans un état de température normale de la région de surveillance satisfait à la relation VR3 > VC3 et tout le courant électrique i circule dans le transistor 32 ayant une tension de base basse. Ainsi, aucune tension n'est générée dans la résistance 35, de sorte que le circuit de réaction positive 71 n'est pas opérant. 



  Si la température de la région de surveillance a augmenté jusqu'à une température à laquelle une détermination est faite qu'un incendie a éclaté, une relation VR3 < VC3 est réalisée, de sorte que ce courant électrique i circule dans le transistor 33 et la tension  est générée dans la résistance 35. Il en résulte, que le circuit de réaction positive est actionné pour allumer le thyristor 25, provoquant la transmission d'une information d'alarme. 



  Une quatrième variante de capteur selon la présente invention sera maintenant décrite en se référant à la fig. 7. 



  Cette variante est disposée de telle sorte que les dispositifs de détection de température connectés l'un à l'autre en série dans la structure selon la première variante d'exécution sont connectés en parallèle. Egalement dans ce cas, les thermistances 18 et 19 présentent des coefficients de température négatifs et des inerties thermiques différentes mais similaires à la première variante, la thermistance 19 ayant une inertie plus grande que celle de la thermistance 18. 



  Comme représenté à la fig. 7, cette variante est disposée de telle manière qu'un premier circuit série 73 dans lequel la thermistance 18 (premier dispositif de détection de température), la résistance 22 ayant une valeur prédéterminée et le transistor JFET (dispositif actif) sont connectés en série et un second circuit de série 74 dans lequel la thermistance 19 et la résistance 23 ayant une valeur prédéterminée sont connectés en série, les deux circuits précités étant connectés en parallèle. La tension VR3 a la connexion entre la thermistance 18 et la résistance 22 est appliquée à l'entrée négative du comparateur 24. D'autre part, la tension VC3 à la connexion entre la thermistance 19 et la résistance 23 est appliquée à une entrée positive du comparateur 24.

   De manière similaire à la première variante, la valeur logique du signal de sortie Q24 du  comparateur 24 est modifiée en fonction de la relation entre VR3 et VC3. Il en résulte que le thyristor 25 est allumé ou éteint pour modifier l'impédance entre les bornes P1 et P2 de sorte qu'une formation d'alarme soit transmise au récepteur. 



  Egalement dans cette variante, trois conditions pour le réglage de la polarisation du transistor 20 sont utilisées. Comme première condition le transistor 20 doit fonctionner dans la zone linéaire puisque la thermistance 18 change avant que la température de la région de surveillance atteint une certaine température (p.ex. 60 DEG C) et le même transistor doit opérer dans la zone de saturation si la température a atteint un niveau plus élevé que le niveau de danger. Dans le but d'obtenir ceci, la valeur de la résistance 21 est déterminée en accord avec les caractéristiques de température de la thermistance 18 et du transistor 20. 



  La seconde condition est posée de manière que dans le cas où la température augmente lentement la tension VC3 du point de connexion et la tension de référence VR3 satisfont toujours la relation VC3 < VR3 si le transistor 20 fonctionne dans la zone linéaire et la relation VC3 > VR3 si la température a atteint un niveau de danger. Dans le but d'obtenir ceci, la valeur de la résistance 21 est déterminée en accord avec les caractéristiques de température des thermistances 18 et 19 et les caractéristiques du transistor 20. 



  La troisième condition est réglée de telle manière que la relation VC3 > VR3 soit satisfaite si la température ne monte pas jusqu'au niveau dangereux et dans le cas où la température augmente rapidement dans un état où le transistor 20 fonctionne dans la zone linéaire. Dans  le but d'obtenir ceci, la valeur de la résistance 21 est déterminée en accord avec les caractéristiques de température des thermistances 18 et 19 et du transistor 20. 



  Le mode de fonctionnement du capteur selon cette variante sera maintenant décrit. 



  Le fonctionnement de cette variante sur la base la même que celle de la première variante. Néanmoins, la thermistance 19 ayant une inertie thermique élevée est utilisée dans la partie de tension de référence de la structure selon cette variante et ainsi la tension VR3 augmente au fur et à mesure que la température augmente. Ainsi, les conditions de réglage de polarisation doivent être réglées en prenant les faits suivants en considération. 



  Si la température augmente lentement, VR3 et VC3 se modifient comme représenté à la fig. 8. Dans ce cas, le transistor 20 travaille dans la zone linéaire avant l'instant t1 et travaille dans la zone de saturation à l'instant t2. Le transistor 20 est réglé pour réaliser la relation VC3 < VR3 avant que la température augmente au niveau de danger et pour réaliser la relation VC3 > VR3 lorsque la température a atteint le niveau de danger, de sorte que les modifications de l'état soient détectées. Ainsi, la fonction de température constante est réalisée. 



  Dans un cas où la température augmente rapidement VR3 et VC3 sont modifiés comme représenté à la fig. 9. Le transistor 20 fonctionne dans la zone linéaire avant le moment t4 et opère dans la zone de saturation après le moment t4. Si la température est inférieure au niveau  de danger, la relation VC3 > VR3 est satisfaite, ainsi une fonction différentielle est réalisée. 



  La quatrième variante n'est pas limitée à ce qui est représenté à la fig. 7 mais elle peut comprendre un circuit représenté aux fig. 10(a) à 10(c). Ainsi comme représenté à la fig. 10(a), un second circuit peut comprendre une résistance 74 disposée entre la thermistance 19 et la résistance 23 de sorte à fournir VR3 au comparateur 24 par une position intermédiaire entre la résistance 74 et la résistance 23. 



  En plus, le premier circuit série peut, comme représenté à la fig. 10(b), être disposé pour fournir VC3 au comparateur 24 par une position intermédiaire entre la résistance 22 et la résistance 20. 



  En plus, comme représenté à la fig. 10(c), une autre structure peut être utilisée qui comprend une résistance 75 disposée entre la thermistance 18 et la résistance 22 de sorte à fournir VC3 au comparateur 24 par une position intermédiaire entre la résistance 75 et la résistance 22. 



  Finalement, pour fabriquer un détecteur plus petit, il est possible de disposer les parties du circuit du détecteur représentées sur les figures dans un circuit intégré. 



  Bien que l'invention a été décrite dans sa forme préférée avec des exemples de réalisation, il est évident que des modifications peuvent être apportées sans sortir de l'esprit de l'invention. 

Claims (5)

1. Capteur de chaleur de type à compensation, caractérisé par le fait qu'il comprend deux dispositifs de détection de température présentant respectivement une inertie thermique basse et une inertie thermique élevée, chacun des dispositifs possédant également un coefficient de température négatif, et un dispositif actif, lesdits dispositifs étant connectés entre eux ainsi qu'à une source de puissance prédéterminée, ainsi que des moyens de comparaison agencés pour permettre par comparaison de deux tensions la détermination d'un incendie.

2.

Capteur de chaleur selon la revendication 1, caractérisé en ce que le dispositif actif et les deux dispositifs de température sont connectés l'un à l'autre en série, que le dispositif actif comporte une zone à fonctionnement linéaire et un état de saturation, chaque dispositif de détection présentant une résistance dont le coefficient de température est négatif, que les deux dispositifs de détection de température et la polarisation du dispositif actif sont réglés de telle sorte que:

lorsque le dispositif actif opère dans la zone linéaire et que ladite température augmente lentement, la tension au point de connexion des dispositifs de détection est toujours inférieure à une tension de référence, la dite tension au point de connexion devenant plus élevée que la tension de référence lorsque la température atteint le niveau de danger, le dispositif actif fonctionnant alors en état de saturation, lorsque la température augmente rapidement et le dispositif actif fonctionne dans la zone linéaire, la tension du point de connexion des dispositifs de détection de température devient plus élevée que la tension de référence même si la température n'atteint par le niveau de danger, les moyens de comparaison étant agencés pour détecter que la tension du point de connexion excède la tension de référence et permettre une détermination qu'un incendie est survenu.

3.

Capteur de chaleur selon la revendication 1, caractérisé par le fait que le premier dispositif de détection de température présentant une inertie thermique basse est connecté dans un circuit série avec une résistance et le dispositif actif et par la suite à la source de puissance, que le second dispositif de détection de température présentant une inertie thermique plus élevée que le premier est connecté en série avec une résistance et la source de puissance, que le dispositif actif comporte une zone à fonctionnement linéaire et un état de saturation, chaque dispositif de détection présentant une résistance à coefficient de température négatif, le premier dispositif de détection de température et la polarisation du dispositif réactif étant réglés de sorte que lorsque le dispositif actif opère dans la zone linéaire et que ladite température augmente lentement,

la tension du premier dispositif de détection est toujours inférieure à celle du second, la tension du premier dispositif de détection de température s'élève à un niveau supérieur à celui du second dispositif lorsque la température atteint un niveau de danger, le dispositif actif opérant alors en état de saturation, lorsque la température augmente rapidement et le dispositif actif fonctionne dans la zone linéaire, la tension du premier dispositif de détection de température devient plus élevée que la tension du second dispositif même si la température n'atteint pas le niveau de danger, les moyens de comparaison étant agencés pour détecter que la tension du premier dispositif excède la tension du second dispositif permettant la détermination qu'un incendie est survenu.

4.

Capteur de chaleur selon l'une des revendications 1 à 3, caractérisé par le fait que le dispositif de détection de température est une thermistance.

5. Capteur de chaleur selon l'une des revendications 1 à 3, caractérisé par le fait que le dispositif actif est un transistor.