Les effets dus à un début d’incendie sont chronologiquement : une production de fumée, une élévation de la température et une déclaration de flammes.
" Il n’y a pas de fumée sans feu "
La fumée étant le premier élément signalant un début d’incendie, il est intéressant de pouvoir détecter celui-ci pour permettre une prévention et une lutte contre l’incendie plus efficace. Pour cela, on fait appel à l’électronique…
Le principe retenu pour réaliser ce détecteur est basé sur une transmission infrarouge entre une diode infrarouge et une photodiode. La fumée passant entre l’émetteur et le récepteur créé par son opacité une atténuation du signal reçu par la photodiode. C’est la détection de ce signal atténué qui déclenchera un dispositif d’alerte, tel une sirène ou une retransmission vers une centrale d’alarme.
Le schéma du principe est présenté ci-dessous :
Le générateur de signaux
Pour réaliser une liaison infrarouge, il est intéressant d’émettre un signal (ou train d’onde) plutôt qu’un rayonnement constant pour des raisons d’utilité et d’économie d’énergie. De plus, la diode infrarouge accepte des courants maximums pendant un temps très court : on peut donc générer une plus grande puissance d'émission en utilisant le mode impulsionnel.
Le signal de référence retenu est constituer de deux signaux successifs : un premier de période 1,3 ms et l’autre de période 25 m s.
Pour réaliser ce générateur de signaux, on a choisit de placer bout à bout deux timers utilisés en mode astable et répondant au cahier des charges, à savoir, ayant une plage d’utilisation comprise entre 0 et +125°C : nous avons choisit le NE 555.
LE TIMER NE 555
Ce circuit intégré est très connu pour son double fonctionnement : astable et monostable.
Le mode monostable est utilisé pour réaliser des minuteries. En envoyant une impulsion sur une entrée, on obtient un état haut en sortie pendant tout le temps de la charge du condensateur extérieur au circuit.
Le mode astable est utilisé pour générer un signal périodique, réglable à partir de composants extérieurs au circuit. Il a deux positions stables et passe de l'une à l'autre sans arrêt.
Fonctionnement du 555 en astable :
Le circuit interne du 555 est constitué de deux comparateurs (C1 et C2) dont seuls, l’entrée non inverseuse de C1 et l’entrée inverseuse de C2 sont accessibles de l’extérieur. Les deux autres entrées de ces comparateurs sont alimentées en interne par un diviseur de tension constitué par trois résistances R de valeurs égales. De ce fait, le seuil de changement des comparateurs est égal à 1/3 de Vdd pour C2 et 2/3 de Vdd pour C1. Supposons que le condensateur C est déchargé : Il se charge à travers de Ra en série avec Rb.
Lorsque la tension à ses bornes atteint 2/3 de Vdd, le comparateur C1 change d’état et fait basculer la bascule R-S (Q = 1) Le transistor est donc rendu conducteur et C se décharge alors à travers Rb.Cette décharge se poursuit jusqu’à ce que la tension aux bornes de C soit égale à 1/3 de Vdd.
A ce moment là, le comparateur C2 change d’état et fait basculer la bascule R-S (Q = 0), bloquant à nouveau le transistor. Ce cycle se répète ainsi indéfiniment.
Avec un tel shéma d'utilisation, on obtient donc un signal ayant un état haut plus grand que l'état bas, car la charge du condensateur C à travers Ra + Rb est plus longue que sa décharge qui se fait à travers Rb seul. Les signaux composants le signal de référence sont présentés ci-dessous :
Le signal 1 à un état haut plus petit que l'état bas : ceci donne un rapport cyclique inférieur à 50 % :
Formules caractéristiques du 555 :
Thigh = 0,693.(Ra + Rb).C
Tlow = 0,693.(Rb).C
Ces formules nous permettent de déterminer les valeurs de Ra et Rb
Amplification et conversion du signal
D'après un Data Sheet, on a un courant de 15 mA en sortie du TLC 555 M (avec Vdd=15V)
Or, d'après un Data Sheet sur la diode infrarouge de la série SFH 41*, on a un courant maximum de 100 mA. (Forward curent : If)
On a déjà expliquer qu'on voulait que la diode infrarouge émette avec de la puissance en utilisant donc le courant maximum. (voir 2.1)
La sortie du générateur de signaux n'est donc pas assez puissante pour commander directement la diode infrarouge. Il est nécessaire d'amplifier le courant de sortie.
Pour cela, on utilise un transistor bipolaire de type NPN.
Ce montage amplificateur de courant permet d'émettre le signal de référence en infrarouge par l'intermédiaire de la diode infrarouge qui est un convertisseur Electrique/Optique.
Conversion et écrétage du signal reçu
La convertion Optique/électrique se fait par l'intermédiaire d'une photodiode.
Le principe est de détecter le courant inverse traversant la photodiode, qui varie en fonction de l'intensité du signal reçu.
Pour cela, on commence par redresser la tension VS au bornes de la résistance de protection de la photodiode. Le redressement se fait par une diode D, une résistance Rr et un condensateur Cr. La tension VS charge le condensateur Cr lorsque VS est positif , et le condensateur se décharge à travers Rr lorsque VS est négatif, la diode protègeant la charge de Cr . C'est en utilisant la décharge de Cr qu'on peut obtenir un signal quasi constant, un signal écrété.
Oscillogrammes :" Il n’y a pas de fumée sans feu "
La fumée étant le premier élément signalant un début d’incendie, il est intéressant de pouvoir détecter celui-ci pour permettre une prévention et une lutte contre l’incendie plus efficace. Pour cela, on fait appel à l’électronique…
Le principe retenu pour réaliser ce détecteur est basé sur une transmission infrarouge entre une diode infrarouge et une photodiode. La fumée passant entre l’émetteur et le récepteur créé par son opacité une atténuation du signal reçu par la photodiode. C’est la détection de ce signal atténué qui déclenchera un dispositif d’alerte, tel une sirène ou une retransmission vers une centrale d’alarme.
Le schéma du principe est présenté ci-dessous :
Pour réaliser une liaison infrarouge, il est intéressant d’émettre un signal (ou train d’onde) plutôt qu’un rayonnement constant pour des raisons d’utilité et d’économie d’énergie. De plus, la diode infrarouge accepte des courants maximums pendant un temps très court : on peut donc générer une plus grande puissance d'émission en utilisant le mode impulsionnel.
Le signal de référence retenu est constituer de deux signaux successifs : un premier de période 1,3 ms et l’autre de période 25 m s.
Pour réaliser ce générateur de signaux, on a choisit de placer bout à bout deux timers utilisés en mode astable et répondant au cahier des charges, à savoir, ayant une plage d’utilisation comprise entre 0 et +125°C : nous avons choisit le NE 555.
LE TIMER NE 555
Ce circuit intégré est très connu pour son double fonctionnement : astable et monostable.
Le mode monostable est utilisé pour réaliser des minuteries. En envoyant une impulsion sur une entrée, on obtient un état haut en sortie pendant tout le temps de la charge du condensateur extérieur au circuit.
Le mode astable est utilisé pour générer un signal périodique, réglable à partir de composants extérieurs au circuit. Il a deux positions stables et passe de l'une à l'autre sans arrêt.
Fonctionnement du 555 en astable :
Le circuit interne du 555 est constitué de deux comparateurs (C1 et C2) dont seuls, l’entrée non inverseuse de C1 et l’entrée inverseuse de C2 sont accessibles de l’extérieur. Les deux autres entrées de ces comparateurs sont alimentées en interne par un diviseur de tension constitué par trois résistances R de valeurs égales. De ce fait, le seuil de changement des comparateurs est égal à 1/3 de Vdd pour C2 et 2/3 de Vdd pour C1. Supposons que le condensateur C est déchargé : Il se charge à travers de Ra en série avec Rb.
Lorsque la tension à ses bornes atteint 2/3 de Vdd, le comparateur C1 change d’état et fait basculer la bascule R-S (Q = 1) Le transistor est donc rendu conducteur et C se décharge alors à travers Rb.Cette décharge se poursuit jusqu’à ce que la tension aux bornes de C soit égale à 1/3 de Vdd.
A ce moment là, le comparateur C2 change d’état et fait basculer la bascule R-S (Q = 0), bloquant à nouveau le transistor. Ce cycle se répète ainsi indéfiniment.
t =
7,7 % < 50 %
Il faut donc placer une diode en parallèle sur Rb pour que la charge de C se fasse à travers Ra et sa décharge à travers Rb , avec Valeur de Ra < Valeur de Rb7,7 % < 50 %Thigh = 0,693.(Ra + Rb).C
Tlow = 0,693.(Rb).C
Ces formules nous permettent de déterminer les valeurs de Ra et Rb
Amplification et conversion du signal
D'après un Data Sheet, on a un courant de 15 mA en sortie du TLC 555 M (avec Vdd=15V)
Or, d'après un Data Sheet sur la diode infrarouge de la série SFH 41*, on a un courant maximum de 100 mA. (Forward curent : If)
On a déjà expliquer qu'on voulait que la diode infrarouge émette avec de la puissance en utilisant donc le courant maximum. (voir 2.1)
La sortie du générateur de signaux n'est donc pas assez puissante pour commander directement la diode infrarouge. Il est nécessaire d'amplifier le courant de sortie.
Pour cela, on utilise un transistor bipolaire de type NPN.
La convertion Optique/électrique se fait par l'intermédiaire d'une photodiode.
Le principe est de détecter le courant inverse traversant la photodiode, qui varie en fonction de l'intensité du signal reçu.
Pour cela, on commence par redresser la tension VS au bornes de la résistance de protection de la photodiode. Le redressement se fait par une diode D, une résistance Rr et un condensateur Cr. La tension VS charge le condensateur Cr lorsque VS est positif , et le condensateur se décharge à travers Rr lorsque VS est négatif, la diode protègeant la charge de Cr . C'est en utilisant la décharge de Cr qu'on peut obtenir un signal quasi constant, un signal écrété.
Le principe est de comparer le signal reçu redressé (la tension VR) avec une tension de référence VRéf , à l'aide d'un comparateur.
Pour cela, nous utilisons l'amplificateur opérationnel TL 082 : il contient deux AOP. Nous n'en utiliserons qu'un seul.
Pour créer la tension de référence, on utilise un pont diviseur de tension réglable par une résistance variable. Cette dernière est en série avec une résistance pour pouvoir utiliser le maximum de la course de l'ajustable qui permet un réglage précis.
La bascule JK à front descendant
La composant utilisé est le 74 HCT 73 : il contient 2 bascules JK à fronts descendant.
Schéma complet du détecteur de fumée
1 Commentaires
elapQlif_dzu1995 Beth Goeckner Crack
RépondreSupprimerjambaiserta