Brevet FR2325996A1 — publié le 19770422

L'augmentation importante des vols par effraction a suscité la production d'un nombre croissant de matériels antivols". Parmi ceux-ci figurent notamment les systèmes de protection du type volumétrique (ultrasonores, radioélectriques, etc.), assurant une garde efficace mais sujets à des déclenchements intempestifs provoqués, entre autres par - des parasites véhiculés par le réseau (étincelles, commutations, etc.). - un niveau de perturbations naturelles en augmentation (courants d'air, etc.). - des perturbations rapides, répétitives ou non, (vibrations, etc.) - des perturbations de faible amplitude, mais de grande durée (mise en route de chauffage, etc.). La présente invention a pour but d'éliminer au maximum au moyen d'un système de contr8le approprié, tout déclenchement intempestif des appareils de protection antivol du type volumétrique ou autres de manière à augmenter leur fiabilité. La présente invention améliore aussi le fonctionnement des appareils de comptage, d'asservissement et de contrôle travaillant selon des principes analogues, tels que proximité, volume, réflexion etc. Elle a pour objet un système de contrôle automatique de la sensibilité de }'appareil, en fonction du niveau de perturbations ambiant inscrit préalablement dans une mémoire à grande constante de temps caractérisé en ce que le système comporte un intégrateur de tension à longue constante de temps, alimenté par une tension proportionnelle au niveau de perturbations ambiant du volume surveillé, tension destinée à assurer le contrôle de sensibilité de l'appareil, afin que le déclenchement ne puisse se produire que si le signal reçu a une amplitude de tension supérieure à l'amplitude moyenne en mémoire dans l'intégrateur. Selon un aménagement préféré de l'invention, l'intégrateur possède deux entrées, l'une différée, destinée à désensibiliser l'appareil au bout d'un certain temps Si le niveau de perturbations augmente, l'autre, directe et rapide, destinée à rendre insensible l'appareil aux courants d'air, vibrations, etc... Le système de contrôle automatique de sensibilité selon 1' inven- tion peut en outre inclure d'autres particularités importantes de structure, toutes conçues dans le but de parvenir à un haut degré de fiabilité en satisfaisant à des conditions fonctionnelles, telles que les suivantes - adaptation sans déclenchement de l'appareil aux conditions ambiantes. - possiki1ité par la mise en service d'une mémoire, de procéder à des essais de réglage sans modifier la sensibilité de l'appareil. - discrimination entre les signaux provenant de l'intrusion humaine et ceux issus des autres formes de perturbation. - éviter la saturation de la chaîne d'amplification de récep tion. - filtrage des parasites en provenance du réseau d'alimentation. Ces particularités de structure apparaîtront au cours de l'exposé ci-après qui décrit l'équipement selon l'invention d'un appareil antivol en se référant à un exemple non limitatif de réalisation selon les figures là 7 du dessin ci-annexé. Sus ce dessin, La figure 1 est le schéma d'ensemble des éléments d'un appareil volumétriqde de protection antivol équipé d'un système de contrôle selon l'invention. La figure 2 est le même schéma avec aménagement préférentiel à deux entrées pour l'intégrateur. La figure 3 est la méme que la figure 2 avec circuit à condensateur assurant l'adaptation de l'antivol sans alarme, aux conditions ambiantes. La figure 4 est le schéma simplifié de la figure 3, mais avec insertion d'un interrupteur permettant le passage de la position marche à la position "essai" et incorporation d'un réseau mémoire assurant la non variation de la sensibilité. La figure 5 est le schéma simplifié d'un appareil antivol équi- pé selon l'invention et dans lequel la chaise d'amplification de réception est suivie d'un réseau complexe de traitement de signal pour différencier l'intrusion humaine des autres formes de perturbations. La figure 6 est le schéma de la figure 1 dans lequel a été détaillée la structure de la chaîne d'amplification de réception avec circuit de contrôle automatique de la sensibilité évitant toute saturation de la chaîne. La figure 7 est le schéma du circuit d'alimentation d'un antivol équipé selon l'invention avec circuit de filtrage éliminant tous les parasites du réseau. Sur la figure 1, ainsi que sur les figures suivantes, les élémente connus d'un appareil volt que de protection antivol ont été désignés par les références suivantes 2 le receper dcelait les tentatives d'intru ion 21 la channe d'amplification de la réception 22 le détecteur de niveau 23 l'organe donnant l'alarme. Comme représenté sur la dite figure 1, le système selon ltin- vention comporte un intégrateur de tension composé, entre autres, d'un amplificateur inverseur à courant continu Al possédant un grand gain, d'un condensateur Cl et d'une résistance R2, tous deux de forte valeur et disposés entre l'entrée I et la sortie 2 de l'amplificateur Al, et d'une résistance R1 de valeur élevée disposée entre la sortie de l'amplificateur de réception et l'entrée 1 de I'amplificateur Al. En fonctionnement, l'amplificateur de réception 21, délivre une tension continue, instantanément proportionnelle au niveau ambiant des perturbations existant dans le volume à protéger. Cette-ten- sion est introduite dans l'intégrateur par la résistance R1 et charge le condensateur C1 (principe de l'intégrateur électronique). La tension de sortie de l'intégrateur est appelée tension de con trolle automatique de gain et destinée, au moyen du conducteur 3, à contrôler le gain de l'amplificateur de réception. L'action de l'intégrateur est donc de stabiliser en moyenne le niveau de sortie de l'amplificateur de réception, tout en laissant subsister à cet endroit les variations instantanées. La résistance R2 fixe la constante de temps de décharge et par conséquent sa période de référence. Le schéma de la figure 2 reprend celui de la figure 1 en donnant un aménagement préférentiel de l'intégrateur selon lequel cet intégrateur possède deux entrées, l'une, 5, destinée à différer l'ap- plication du signal issu de l'amplificateur de réception à l'entrée inverseuse l de l'amplificateur Al, l'autre, 6, dite voie directe et rapide, destinée à appliquer de manière différentielle aux entrées inverseuse 1 et non inverseuse 4 de l'amplificateur Al les signaux de tension continue créés par les perturbations rapides, telles que courants d'air, vibrations, etc En fonctionnement, après stabilisation, une perturbation supplémentaire provenant du milieu à protéger se traduit par l'apparition d'une tension plus élevée à la sortie de l'amplificateur de réception. Une cellule complémentaire composée de R3 et de C2 introduit un retard entre le moment où cette tension apparaît à la sortie de l'amplificateur de réception et celui où elle est intro duite à l'entrée inverseuse 1 de l'amplificateur Al au moyen de la résistance Ri. Ce retard a pour but de garder constant le gain de l'amplifica- teur de réception pendant le temps nécessaire au fonctionnement des circuits d'alarme. Si la perturbation supplémentaire est, par exemple, un courant d'air ou une vibration, la tension de sortie de l'amplificateur de réception augmente et a une forme pulsée de fréquence plus élevée que celles qui résultent d'une intrusion humaine. Ces fréquences plus élevées sont mises en évidence dans la voie 6 par deux filtres passe-haut composés respectivement de C3 et R4 d'une part et de C4 et R6 d'autre part. Ces deux filtres sont suivis de deux ensembles de détection et de filtrage composés de Dl, R5 et C5 d'une part et de D2, R7 et C6 d'autre part. Ces tensions continues ainsi obtenues sont appliquées de manière différentielle aux entrées inverseuse 1 et non inverseuse 4 de l'amplificateur Al. Cette entrée 6 a pour but de permettre à l'intégrateur l'accès rapide des tensions résultant de perturbations rapides, et, par le fonctionnement de l'intégrateur et du contrôle automatique de gain associé, de désensibiliser ?e système à ces mêmes perturbations. Le montage selon le schéma de la figure 2 peut être avantageusement complété conformément à l'inventions de manière à assurer, ~ lors de la mise sous tension, l'autoadaptation aux conditions ambiantes, sans possibilité de déclenchement intempestif d'alarme. A cet effet, et comme représenté par la figure 3, l'intégrateur est volontairement déséquilibré lors de la mise sous tension de l'appareil par la charge des condensateurs C2 et C6, comme représenté par la figure 3. Lorsque l'appareil est hors tension, les condensateurs C2 et C6 sont déchargés respectivement par les réseaux R1, R5 et R4 d'une part, R7 et R6 d'autre part. Lors de la mise sous tension, si + Vcc est une tension continue positive par rapport à la masse et - Vcc une tension continue négative par rapport à la masse, les condensateurs C2 et C7 forment à partir de + Vcc un diviseur de tension capacitif qui porte le point 7 à un potentiel positif par rapport à la masse, et les condensateurs C8 et C6 forment à partir de - Vcc un diviseur de tension capacitif qui porte le point 8 à un potentiel négatif par rapport à la masse. Le potentiel apparaissant au point 7 est appliqué à l'entrée inverseuse 1 de 1'amplificateur Al par l'intermédiaire de la résistance Rl et le potentiel apparaissant au point 8 est appliqué à l'entrée non inverseuse 4 de l'amplificateur Al. Ceci provoque à la sortie 2 de l'amplificateur Al l'apparition d'une tension transmise à la ligne de contrôle automatique de gain 3 par un réseau composé de R9, R10, D4 et C9. Au moment de la mise sous tension1 la tension de contrôle automatique de gain est telle que l'amplificateur de réception a un gain négligeable, et ceci tant que C2 et C6 resteront chargés. Puis cette situation évolue lentement par la décharge de C2 dans Rl, R5 et R4 et celle de C6 dans R6 et R7. Le déséquilibre de l'intégrateur se réduit progressivement, entraînant une diminution de la tension de contrôle automatique de gain. De ce fait, le gain de l'amplificateur de réception augmente progressivement jusqu'à stabilisation complète. L'appareil fonctionne alors comme décrit précédemment. Le roule des éléments D3 et D4 est le suivant : la diode D3 empoché le condensateur Cl de prendre une charge inverse de celle attendue normalement. Ceci pourrait se produire par suite de brèves coupures de la tension d'alimentation. Pour la meme raison, la diode D4 empêche la ligne de contrôle automatique de gain d'atteindre un potentiel inverse de celui attendu. Le rôle de R10 et de C9 est de former un filtre passe-bas destiné à éviter que la ligne de contrôle automatique de gain soit soumise à des tensions alternatives. Le rôle de R9 est de favoriser la décharge de Cl et C9 lors de la mise hors tension, voulue ou accidentelle du système. Le potentiometre Pl forme avec les résistances R8, R7 et R6, un diviseur de tension capable d'amener à zéro la sortie 2 de l'amplificateur Al lorsque celui-ci n' est soumis à aucune influence provenant des voies 5 ou 6 (réglage de la tension d'offset} L'équipement, qui vient d'être décrit, doit pouvoir être soumis, soit avant la mise en marche à un réglage initial, soit périodiquement au repos à des essais de contrôle.Dans ce but, et comme représenté à la figure 4, l'intégrateur schématisé en 24 par un rectangle est précédé d'un interrupteur I1, ayant deux positions appelées "Essai" et "Marche", et destiné, en position essai, à couper la liaison existante entre l'amplificateur de réception et l'intégrateur et à mettre en service une mémoire composée du réseau Ciao, R11 et R12, fournissant à l'entrée de l'intégrateur une tension correspondant au niveau moyen de perturbation, afin de permettre le réglage initial de l'appareil, sans en faire varier la sensibilité. En fonctionnement, après stabilisation et l'interrupteur I1 étant en position Marche depuis la mise sous tension de l'appareil, le condensateur de valeur élevée C10 s'est chargé à travers la résistance de forte valeur R12 à une tension représentant la moyenne de la tension de sortie de l'amplificateur de réception et correspondant au niveau moyen de perturbations existant dans le volume à protéger. La résistance de sortie de l'amplificateur étant faible, le réseau Roll, R12, C10 n'apporte pratiquement aucune charge et donc aucune modification de la tension de sortie de l'amplificateur de réception. Si l'interrupteur I1 est basculé en position Essai, le condensateur ClO fait apparaître aux bornes de la résistance de forte valeur Rîl une tension qui représente la moyenne de la tension de sortie de l'amplificateur de réception 21. Cette tension est introduite à l'entrée de l'intégrateur par la voie 5 (voie lente) et maintient constante la tension de contrôle automatique de gain grâce à la longue constante de temps du réseau ClO, Rîl et R12. En conséquence, le réglage et l'essai du système complet peuvent etre menés sans que les perturbations volontairement provoquées affectent la tension de contrôle automatique de gain, et donc la sensibilité du système. Le détecteur de niveau 22 sera, toujours dans l'esprit de l'invention, avantageusement aménagé de manière à permettre la discrimination entre l'intrusion humaine et-tout autre cause de perturbation des circuits. C'est ce qui est représenté à la figure 5, où l'amplificateur de réception 21 est suivi d'un réseau complexe de traitement de signal. Le réseau composé des diodes D5 à D10 inclus, des résistances R13 à R17 inclus et des condensateurs Cîl à C13 inclus, est destiné à traiter le signal issu de l'amplificateur de réception afin de fournir en sortie au point 13, un signal de déclenchement d'alarme si certaines conditions d'amplitude et de durée sont réalisées. Lorsqu'un signal résultant d'une perturbation dans le volume à protéger apparaît à la sortie de l'amplificateur de réception, il est, par construction de ce dernier, de polarité positive par rapport à la masse. Les conditions de repos du système représenté à la figure 5 sont les suivantes A la mise sous tension, la tension de sortie de l'amplificateur de réception est quasi nulle par rapport à la masse. La diode D6 est rendue conductrice par un courant traversant R13, R14 et RIS, courant dû à l'apparition de la tension d'alimentation négative - Vcc. Les valeurs de R13, R14 et R15 sont telles que le point 10 est porté, au repos, à une tension légèrement négative par rapport à la masse. Les points 12 et 13 sont au potentiel de - Vcc, aucun courant ne traversant les diodes D9 et D10. La diode D8 est du type zéner, mais ne conduit pas car la différence de potentiel entre les points Il et 12 où elle est branchée est réglée de manière à être inférieure à la tension de coude de cette diode. Les diodes D7 et D9 ne conduisent pas car polarisées en sens inverse. La diode D5 ne conduit pas non plus, car la différence-de potentiel à ses bornes est nulle. Lorsqu'une perturbation se produit dans le volume à protéger, une tension positive par rapport à la masse se développe à la sortie de l'amplificateur de réception, Au travers de la diode D6 et de la résistance R13, cette tension charge le condensateur Cîl avec une constante de temps déterminée. La tension apparaissant ainsi en 10 se répercute alors en ll par l'intermédiaire du diviseur de tension composé des résistances R14 et R15. Si la tension en 11 devient suffisamment élevée, la diode D8 devient conductrice et la tension en 12 s'élève, amenant la conduction de D10 et faisant apparaître en 13 une tension déclenchant les circuits d'alarme. Le rôle des éléments D5, D7, DD, C12, C13, R16 et R17 est le suivant Comme expliqué plus haut, le condensateur Cll se charge au travers de la diode D6 et de la résistance R13 à partir d'une tension positive generée par l'amplificateur de-réception. Sitôt que cette tension positive disparaît (fin de perturbation), la diode D7 devient conductrice et décharge le condensateur Cîl dans la sortie de l'amplificateur de réception à faible résistance-interne. La diode D5 aide à la charge initiale de Cîl et empêche l'am- plificateur de réception de voir sa sortie négative par rapport à la masse, en court-circuitant cette sortie dans ce cas. Lorsque D8 conduit, C12 se charge à partir du point 10, au travers de R14 et D8, la présence de C12 contribue à raidir la pente de la diode D8 en présence d'un front de tension positive. Le circuit R14 - C12 constitue aussi une seconde constante de temps différant l'apparition d'une tension d'alarme en 13. Sitôt que la tension positive apparue en 9 disparait (fin de perturbation), entraînant l'annulation de la tension en 10 comme expliqué ci-dessus, la diode D9 remplit un rôle similaire à la diode D7 et décharge rapidement le condensateur C12. La résistance R16 complète la décharge de C12 et les résistances R14 et R15 complètent celle de Cll. Le condensateur C13 n'a qu'un rôle de découplage du point 13. Il peut être chargé par la conduction de D10 lorsque le point 12 devient suffisamment positif. Il se décharge dans R17. Le rôle de ce réseau complexe est de fournir une tension d'alarme en 13 lorsque certaines conditions de tension (par D8 et DlO) et de durée (par R13, Cîl et R14 - C12) sont remplies. Ces conditions permettent de différencier dans une certaine mesure l'intrusion humaine d'autres formes de perturbations du volume à protéger La figure 6, reprenant le schéma de la figure 1, donc un aménagement préféré de la chaine d'amplification de réception 21 en vue d'éviter toute saturation de cette chaîne.Sur cette figure, les organes connus de la chaîne sont 25 l'amplificateur accordé 26 le détecteur d'amplitude 27 l'amplificateur basse fréquence 28 le détecteur d'amplitude 29 l'amplificateur de courant continu organes auxquels est adjoint, selon l'invention, un circuit de contrôle automatique de sensibilité évitant toute saturation des étages d'entrée. Ce circuit comporte les diodes Dll et D12, les condensateurs C14, Cuis, C16 et la résistance R18. Selon le principe connu des détecteurs d'amplitude, la tension de sortie en 14 d'un tel détecteur est la superposition d'une tension continue et d'une tension alternative. Dans le système décrit, la tension alternative ne peut résulter que de la présence d'une perturbation dans le volume à protéger. La tension continue en 14 est la résultante de la réflexion du signal émis, par des objets mobiles ou non, Il peut se faire que la quantité d'énergie réfléchie soit telle qu'elle provoque la saturation de l'amplificateur accordé 25. Dans ce cas, l'amplitude du signal délivrée par cet amplificateur demeure constante, ce qui se traduit par l'apparition en 14 d'une tension continue constante sans tension alternative superposée, empêchant ainsi toute détection de perturbations. Le fonctionnement du circuit de contrôle automatique de sensi bilié est le suivant : au point 14, les composantes continue et alternative sont séparées par les condensateurs C16 et C17 et la résistance R18. Le condensateur C17 bloque la composante continue et ne transmet que la composante alternative à l'entrée de 1' am- plificateur basse fréquence 27. La résistance R18 et le condensateur C16 forment un filtre passe bas qui ne transmet que la composante continue à la diode D12. La tension continue positive en 14 charge donc le condensateur C16 au travers de R18; lorsque la tension continue aux bornes de C16 est suffisante, la diode D12 devient conductrice et permet la charge du condensateur C15 de valeur élevée. C15 forme avec RIS un circuit à longue constante de temps. Lorsque C15 est suffisamment chargé, il met en conduction la diode Dîl, et fait apparaitre une tension continue positive par rapport à la masse aux bornes de C14, tension permettant le contrôle de gain de l'amplificateur accordé 25. L'action du circuit de contrôle automatique de sensibilité est de stabiliser l'amplitude de la tension alternative apparaissant à la sortie de l'amplificateur accordé. Cette stabilisation intervient en un point tel que l'amplificateur accordé ne puisse se saturer, même pour un taux de modulation de 100 %. Par l'action du circuit à longue constante de temps composé de R18 et C15, le contrôle automatique de sensibilité s'effectue avec un délai important, ce qui permet l'apparition au point 14, de signaux dont la fréquence est très faible, signaux correspondant précisément à l'intrusion d'un être humain à l'intérieur du volume à protéger. Le rôle du condensateur C14 est de découpler la commande de contrôle automatique de sensibilité, des composantes alternatives à haute fréquence qui pourraient y être induites. Enfin, il est prévu par l'invention d'alimenter de préférence le système complet, et plus particulièrement l'intégrateur, par une tension redressée et filtrée afin d'éliminer tous parasites du réseau à la fréquence d'utilisation du système. Comme représenté par la figure 7, on a schématisé par un rectangle en traits discontinue le bottier 30 à l'intérieur duquel le système complet se trouve installé, la tension du réseau étant appliquée aux bornes Bî et B2. Le raccordement à la terre se fait par l'intermédiaire de la borne M, qui est aussi ramenée au boitier et au pôle commun des tensions continues d'alimentation + Vcc et - Vcc, appelée masse. Le transformateur d'alimentation T1 est alimenté par le réseau au travers d'un filtre composé des condensateurs C18 à C21 inclus, et des bobines L1 et L2. Ce filtre est destiné à bloquer les parasites provenant du réseau, qu'ils soient de mode commun ou de mode différentiel par rapport à la masse. Ce filtre a une réjection plus importante dans la bande de fréquences utilisée pour le fonctionnement du système. La self LI et le condensateur CL8 ont en effet des valeurs telles que le circuit qu'ils forment présentent une impédance très élevée en série avec la borne B1 dans la bande de fréquence considérée ci-dessus. Le condensateur C20 a une impédance très faible pour cette même gamme de fréquences et dérive ainsi à la masse le résidu de tension alternative qui pourrait subsister à la sortie du filtre Li - C18. Les condensateurs Cl9 et C21 et la self L2 jouent un rôle symétrique dans la voie B2. Les valeurs d'impédance des filtres sont telles qu'elles sont négligeables à la fréquence d'alimentation normale du système. Afin d'assurer au filtre une efficacité maximale, les bobines Ll et L2 sont orientées de telle sorte que leur couplage mutuel soit réduit à la plus faible valeur possible. REVENDIÀT IONS 1 - Système de contrôle automatique de sensibilité, pour matériels de protection antivol du type volumétrique ou autres, en fonction du niveau moyen de perturbations ambiant inscrit préalablement dans une mémoire à grande constante de temps caractérisé en ce que le système comporte un intégrateur de tension monté en intégrateur à longue constante de temps, alimenté par une tension proportionnelle au niveau de perturbations existant dans le volume surveillé, tension destinée à assurer le contrôle de sensibilité de l'appareil afin que le déclenchement ne puisse se produire que si le signal reçu a une amplitude de tension supérieure à l'amplitude en mémoire dans l'intégrateur. 2 - Système de contrôle automatique de sensibilité suivant la revendication 1, caractérisé en ce que l'intégrateur possède deux entrées, l'une, différée, destinée à désensibiliser l'appareil au bout d'un certain temps, si le niveau de perturbations augmente, l'autre, directe et rapide, destinée à rendre l'appareil insensible aux courants d'air ou aux vibrations. 3 - Système de contrôle automatique de sensibilité suivant la revendication 1 ou 2, caractérisé en ce que l'intégrateur est volontairement désiquilibré par une charge de condensateur lors de la mise sous tension, désensibilisant ainsi au maximum l'appareil afin qu'il s'adapte seul et sans déclenchement aux conditions ambiantes. 4 - Système de contrôle automatique de sensibilité suivant l'une quelconque des revendications 1 à 3, caractérisé en ce que l'intégrateur est précédé d'un interrupteur destiné à couper la liaison entre la charte d'amplification de réception et l'intégrateur, et à mettre en service une mémoire à grande constante de temps fournissant à l'intégrateur une tension égale au niveau de perturbations existant dans le volume surveillé au moment du basculement de l'interrupteur, afin de permettre le réglage initial de l'appareil sans en faire varier la sensibilité. 5 - Système de contrôle automatique de sensibilité suivant l'une quelconque des revendications 1 à 4, caractérisé en ce que la charge ne d'amplification de réception précédant l'intégrateur est suivie d'un réseau complexe de traitement de signal destiné à ne fournir un déclenchement que si certaines conditions de durée et l'amplitude sont réunies, réseau constitué de circuits à constantes de temps définies et d'éléments de référence de tension et destiné à différencier une intrusion humaine d'un autre type de perturba tions. 6 - Système de contrôle automatique de sensibilité suivant l'une quelconque des revendications 1 à 5, caractérisé en ce que la chaîne d'amplification de réception précédant l'intégrateur comporte un contrôle propre et automatique de sensibilité évitant toute saturation de cette chaîne. 7 - Système de contrôle automatique de sensibilité suivant l'une quelconque des revendications 1 d 6, caractérisé en ce que l'alimentation de l'appareil, et en particulier de l'intégrateur, s'effectue au travers d'un filtre bifilaire accordé éliminant ainsi les parasites à la fréquence d'utilisation de l'appareil, provenant du réseau, qu'ils soient de mode commun ou de mode différentiel.