Brevet FR2146176A1 — publié le 19730302

La présente invention concerne la détection, dans un espace pouvant atteindre un volume de plusieurs centaines de mètres cubes et à une distance dépassant 10 mètres, d'objets ou de flammes ani -mées de mouvements même très lents. ralle eoncerne donc en particu- -lier: 10. la protection des locaux contre les effractions, les intru -sions et les incendies. 20. Le contrôle de présence dans des aires non closes, mais interdites à la circulation du Dublic. 3 . Le comptage de véhicules, de piétons ainsi que d'objets dans un cycle de fabrication ou d'emballage. Les dispositifs habituels remplissant les fonctions énumérées ci-dessus sont basés sur des principes variés, oui vont d'un simple micro-contact actionné par l'ouverture d'une porte, à l'utilisation de l'interruption d'un faisceau de lunière infrarouge cohérente ou non pPr l'objet ou la personne dont on désire détecter le passage ou la présence. Pour la détection de débuts d'incendie, on utilise habitrlelle- -ment , en dehors de thermomètres spéciaux, des détecteurs électro -niques de fumées, soit à ionisation, soit à transmission lumineuse. Les appareils détecteurs d'intrus basés sur l'utilisation de la lu -mière coherente ou non sont actuellement parmi les plus perfection -nés. Ils nécessitent un émetteur et un rceepteur separés, l'alarme étant donnée quand le faisceau entre émetteur et recepteur est in -terrompu par une intrusion. hase ensemble émetteur-récepteur par son principe même, ne protège qu'un volume reduit et la suppres -sion des espaces morts entraîne une augmentation importante du nombre des postes. L'alignement entre emetteur et récepteur doit être rigoureux, si l'on veut éviter es déclenchements intempestifs. L'optique aussi bien de l'émetteur nue du récepteur doit demeurer parfaitement nropre. Un animal de petite taille: rat, souris, gros insecte mame interromnant le faisceau lumineux déclencheront l'alar- -me dans les mêmes conditions qu'un intrus de la taille d'un homme. La présente invention présente l'avantage de contrôler un volume imrzortant a la fois contre l'intrusion et l'incendie, à l'ai- -de d'un seul annareil, compact, facile à construire et utilisant des composants couramment commercialisés. a consommation ae l'en- -semble des circuits en énergie -lectrique est très faible et per -met de réaliser des installations @e grande autonomie alimentées sur piles. Le principe de l'invention est basé sur l'utilisation de l'effet DOPPLER EIZEAU sur les ondes ultrasoniques.L'effet DOPPLER FIZEAU est un phénomène général observé aussi bien avec les émis -sions d'ondes electroma@nétiques, qu'avec les ondes acousti@ues en milieux lastiques Un peut résumer brièvement 1'effet DOPPLER FIZEAU en en disant qu'une onde réfléchie par un objet en mouvenent a une frsquence différente de la fréquence de l'onde avant réflexion. Cette fréquence est plus élevée si l'objet en mouvement se dirige vers l'émetteur, nlus basse s'il s'en éloigne. L'application pratique objet de l'invention fonctionne de la manière suivante: un emetteur d'ultrasons de faible puissance émet un faisceau d'ondes dans un angle solide couvrant l'espace à contre -ler. les objets fies ou mobiles,se trouvant dans cet angle solide et situés à une distance comprise entre quelques millimètres et une dizaine de mètres, réfléchissent une partie des ondes ultrasonores. Une partie des ondes réfléchies est reçue par un microphone,orienté de fac on a présenter le maximum de sensibilité pour les objets se trouvant ou @ouvant se trouver dans la zone à contrôler. @ans la pratique, le microphone sera avantageusement placé dans le même plan que l'émetteur et à quelques centimètres de celui-ci. Il sera intéressant de proté@er le microphone contre une saturation éventuel -le dûe à l'onde recue directement de l'émetteur par le microphone. L'ensemble peut être très compact. Si un des objets se trouvant dans l'angle solide est so@dain animé d'un mouvement même très lent, l'onde qu'il refléchit a une fréquence différente de la fréquence de l'onde émise et de celles réfléchies par les objets immobiles: murs, cloisons, meubles, emballages etc... Le microphone reçoit donc des ondes de deux @réquences différentes: la frequence d'emis -sion que l'on peut appeler F0 et la frequence refléchie par l'objet en mouvement F1.L'interférence au niveau du microphone des deux ondes e frequences di@férant même seulement de @uel@ues périodes produit un battement de fréquence F = F0 - F1 ou F = F1 - F0, selon que F1 est plus gronde ou moins grande que F0, c'est à dire selon 1ue le mouvement genéral du mobile rapproche ou éloigne celui-ci du microphone. Dans la pratique et en particulier sur l'appareil réali -sé émettant sur 40 Khz, la fréquence de battement varie de quelques dizaines de périodes seconde à quelques milliers de périodes seconne nour des vitesses de deplacement con prises entre quelques centimè -tres seconde et quelques mètres seconde.La tension basse fréquence engendrée nar le microphone est amenée à un niveau convenable afin de pouvoir fournir l'énergie suffisante au déclenchement d'un systè -me d'@larme. ans l'appareil réalisé suivant le principe de detection exposé ci-dessus et représenté schématiquement sur le dessin annexé, tous les organes d'émission, de réception des ultrasons, de détection de l'effet DOPPLER FI@@@U ainsi que la batterie @'alimentation des circuits électroniques, sont contenus dans un unique boîtier. Cet appareil co;nprend un émetteur d'ultrasons en céramique pie -zo électique 1 excité car un oscill-,teur à transistors 2 oscillant sur une fréquence de 40 @hz environ. Les ultrasons émis dans la direction de objet 3 sont réfléchis par celui-ci dans la direction du microphone en céramique piezo électrique 4. Le microphone 4 attaque un amplificateur basse fréquence 5. l'amplificateur 5 est suivi d'un circuit 6 convertissant les signaux basse fréquence a la sortie de l'amplificateur 5 en courant continu capable d'initier un relais 7 déclenchant, s'il y a lieu, un avertisseur sonore 8.Une alimentation pile secteur 9 permet à l'installation un fonctionne -ment sans défaillance, meme en cas d'interruption accidentelle d courant du secteur. Si l'objet 3, oui peut être aussi bien un solide ou une flamme s'anime, l'onde qu'il réfléchit vers le microphone 4 interfère avec l'onde reçue par celui-ci, nrovenant de la réflexion sur les objets immobiles ou par transmission directe de ltérnetteur 1. Le battement de basse fréquence amplifié par l'amplificateur 5 donne après conversion dans le circuit redresseur intégrateur 6 un signal électrique qui initie le relais 7, lequel déclenche le signal d'alar -me sonore 8. Le signal d'alarme sonore 8 peut être doublé par tout autre système avertisseur et éventuellement par un enregistreur photogra- -phique ou une caméra cinematographique. Le dispositif objet de l'invention constitue un détecteur abso -lu de présence d'objets animés dans un volume defini par l'orienta -tion, la sensibilité et le collimatage du détecteur. Il nourra être utilisé pour contrôler distance la présence d'intrus, l'ef- -fraction, l'incendie, ou plus sim@lement pour le comptage de v@hi- -cules, de pietons, d'animaux ou d'objets en cours de fabrication ou d'emballage. REVENDICATIONS 1. Dispositif de détection, dtintrusion, de début d'incendie et de présence de tout objet ou de flamme en mouvement même très lent, caractérisé par l'utilisation de l'effet DOPPLER FIZEAU sur les ondes ultrasonores. 2. Dispositif selon la revendication 1, caractérisé par l'emploi d'un seul type d'appareil pour remplir des fonctions aussi différentes que: anti effraction, anti-incendie, comptage de véhicules, de pié -tons, d'objets en cours de fabrication ou d'emballage. 3. Dispcsitif selon la revendication 1, caractérisé par l'emploi d'un émetteur et d'un récep -teur microphonique d'ultrasons placés dans un boîtier unique. 4. dispositif selon la revendication 1, caractérisé par le grand volume contrôlé qui peut atteindre plusieurs centaines de mètres cube. 5. Dispositif selon les revendications 1 et 3, caractérisé par l'économie réalisée dans l'installa -tion par l'utilisation dtun seul boîtier et d'une seule alimentation pile secteur. 6. dispositif selon la revendication 3, caracterisé par l'emploi à la suite du récenteur microphonique d'ultrasons, d'un amplificateur basse fré -quence à transistor ou à circuit intégré, utilisant des composants bon marché commercialisés nour les appareils de grande consommation. 7. Dispositif selon les revendications 5 et 6, caractérisé par une faible consommation d'énergie électrique, permettant une grande autonomie de fonction -nement avec des piles standard du commerce.