Brevet FR2472236A1 — publié le 19810626

APPAREIL DE SURVEILLANCE POUR LA PROTECTION CONTRE LES EFFRACTIONS, LE VOL, ETC. La présente inventiôn concerne un appareil de surveillance optoélectronique pour la protection contre les effractions, le vol, etc., notamment dans les habitations, les magasins, les stands, etc... I1 se compose de deux unités : un détecteur et un dispositif d'alarme conventionnel. Les deux unités peuvent être réunies dans le même boîtier ou bien séparées et connectées par fil ou par une commande à distance. Le dispositif conventionnel d'alarme ne sera pas décrit car déjà connu. Etat de la Technique Parmi les divers systèmes d'installation de surveiDlance déjà connus capables de signaler une intrusion, les plus fiables sont ceux du type opto-électronique. Ils se composent d'un projecteur qui dirige un faisceau de rayons, de préférence infrarouges, sur un récepteur placé en face. Dès que l'intrus, passant entre le récepteur et le projecteur, intercepte le faisceau, le récepteur n'est plus excité et ce fait provoque le signal représentatif de l'intrusion qui, à son tour, commande l'émission du signal d'alarme de la part d'un dispositif idoine. Ces systèmes de surveillance ont les désavantages indiqués ciaprès. Le projecteur et le récepteur sont séparés et ils doivent donc être fixés sur des supports convenables et ils doivent être bien alignés. Dès que la distance entre les deux unités est relativement grande (par ex., de plusieurs mètres), cet alignement devient laborieux, aussi parce que la radiation in frarouge n'est pas facilement visualisable. Par conséquent une telle installation a la caractéristique d'une installation fixe qui ne peut pas être facilement déplacée selon les circonstances au gré de l'utilisateur. Compte tenu aussi des exigences esthétiques du local, un tel système ne pourra pas être installé aux endroits les plus intéressants, mais en pratique seulement dans des endroits particuliers, comme par ex. les embrasures des portes et des fenêtres. Naturellement le cout de l'installation sera élevé surtout lorsqu'elle est mise en oeuvre dans des locaux déjà décorés. But et objet de la présente Invention Le but de la présente invention est un appareil du type optoélectronique, capable de détecter une intrusion, compact, mobile, ayant une grande portée, économique, qui ne demande aucune installation, d'emploi facile, possédant une grande immunité à l'égard des fausses alarmes, qui permet tout choix de la direction de surveillance, alimenté par piles et de grande autonomie. En étant compact, mobile et de grande portée, un seul appareil peut assurer la vigilance d'une habitation, au moins dans les cas les plus courants. Nous soulignons aussi l'avantage qui découle de cet appareil; celui-ci peut être facilement complété pour détecter aussi les incendies. Description de l'invention L'invention sera d'abord décrite d'après la Fig. 1 qui montre une vue latérale schématique d'une première forme de construction de l'appareil, en accord avec la présente invention. Les dispositifs conventionnels d'alarme mise à part, l'appareil est constitué par 1 - un projecteur (11) se composant d'un générateur (14) d'impulsions de radiation, de préférence un diode-Laser (15) réglé une fois pour toutes prêts du foyer de l'objectif (16) de manière à ce que celui-ci projette un faisceau compact (13) de rayons infrarouges approximativement parallèles, ou mieux, convergents approximativement à la distance correspondant à la portée maximum de l'appareil, par ex. 15 mètres. Le faisceau se compose d'une succession d'impulsions de radiation de fréquence de répétition et de durée déterminée. Le faisceau (13) est pointé dans la direction choisie par l'utilisateur et il heurtera un objet, par ex. un mur, un meuble, un rideau, une porte, etc., dont la distance n'excède pas la portée de l'appareil. 2- Un récepteur (12) monté à côté du projecteur dans un boîtier commun (18). L'ensemble du récepteur (12) et du projecteur (11) constitue le détecteur (10). Le récepteur se compose d'un élé- ment optique convergent, de préférence un objectif, schématisé par la lentille (19), et d'un équipage mobile de détection (22), sur lequel un photodétecteur (21) de préférence une photodiode, et un diaphragme (24) sont fixés. Celui-ci de préférence à la forme d'unie fente très étroite (25) (ou, mais moins bien, d'une lame cachant une partie de la couche photosensible du photodétecteur (21). L'axe optique de l'objectif (19) est à peu près parallèle à la direction du faisceau projeté (13). L'objectif (19) est monté à côté de l'ouverture de sortie du faisceau, pratiquée sur le boltier, et à une distance déterminée.Si la pQrtée maximum de l'appareil est de, par ex., 15 mètres, la distance entre les axes de l'objectif et du faisceau sera apfroimative:ent de 100 mm. L'objectif (19) reçoit une partie de la radiation diffusée à l'arrière par la surface (17) "éclairée" par le faisceau (13) et il concentre la radiation reçue en formant l'image de la surface "éclairée" sur un plan (20) qui est incliné par rapport à l'axe de l'objectif (19). La position du plan (2G) est définie de manière à ce qu'il puisse recueillir une image relativement nette de la -surface "éclairée" par le faisceau (13), pour n'importe quelle distance de celle-ci comprise naturellement dans la portée de l'appareil. La dite image, presque ponctuelle, se déplace de la position indiquée en Fig. (1) dans la direction de la flèche B lorsque la distance de la surface (17) diminue et en direction de la flèche A lorsque cette distance augmente La fente (25), ou le bord de la lame, est orientée approximativement normal à la direction du déplacement de l'image. La fente (25) (et par conséquent le photodétecteur (21) qui lui est solidaire) peut être déplacée, par un mécanisme idoine, toujours sur le plan (20) jusqu'à la position de l'image.Seulement une fois que la fente est parvenue à cette position, les rayons infrarouges peuvent la traverser et atteindre la surface sensible du photodétecteur, qui fournira alors à sa sortie des impulsions en coincidence avec les impulsions de la diode-Laser. Une lampe de visualisation, de préférence une "LED", pilotée par les impulsions du photodétecteur, indique que la fente est bien parvenue à la position requise. Naturellement la fente (25) peut être éliminée si la surface sensible du photodétecteur a déjà la forme d'une fente étroite. L'équipage du détecteur mobile peut être déplacé à la main au moyen d'un mécanisme à vis, ou bien automatiquement par un micromoteur dont la direction de rotation peut être renversée. Si on le désire, le plan (20) peut être transformé en un plan optiquement équivalent, parallèle à l'axe optique de l'objectif (19), au moyen d'une réflexion sur un miroir plan positionné de manière à être bissecteur de l'angle dièdre formé par le plan (20) et le nouveau plan désiré. Naturellement le récepteur comprend aussi un dispositif électronique (27), de préférence alimente par piles (30), capable de traiter les signaux de sortie du photodétecteur et de piloter l'émission de la diode-Laser et aussi de transmettre à une ou à plusieurs installations d'alarme le signal de commande lorsqu'une intrusion se produit. Le dit dispositif électronique comprend aussi un commutateur, de préférence a pression, ac tionné à la main, dont les fonctions, pour plus de clarté, seront examinées plus tard. Pour le moment on dira seulement qu'il permet de séparer la phase d'installation de l'appareil de sa phase de service. Le dit dispositif électronique ne sera pas décrit ici du fait qu'il se compose de circuits conventionnels :horloge électronique, amplificateurs, comparateurs, portes, etc. Nous nous limitons à préciser que, dans le but de réduire la consommation du courant, un interrupteur électronique (un transistor) piloté par l'horloge électronique, coupe périodiquement l'alimentation de certains circuits, par ex. les amplificateurs des signaux de sortie du photodétecteur, le comparateur de l'amplitude des dits signaux amplifiés, etc., pendant une partie du temps compris entre deux émissions successives de la diode-La ser. Ce moyen permet une forte économie du courant, car la fréquence de répétition peut être choisie relativement basse, par ex. 12 Hz, et la durée de l'impulsion de radiation peut être de 100 n.sec. seulement. Naturellement une partie des circuits doit être alimentée en continuité, par ex. l'horloge, les éventuels circuits de temporisation, etc.. Toutefois ceux-ci peuvent être réalisés en technologie "Mos" qui permet une consommation très réduite. L'appareil dans sa phase de service peut-ainsi absorber à peu prèslo0 A seulement et atteindre donc une autonomie très grande. Fonctionnement de l'Appareil D'abord l'appareil est posé sur un support, par ex., un meuble, une chaise, etc., et pointé dans la direction de vigilance la plus favorable, choisie par l'utilisateur. L'installation de l'appareil consiste simplement à presser le commutateur (28) jusqu 'à ce que l'équipage mobile détecteur (23), déplacé par le moteur, arrive à la position ou la fente (25) parvient à recueillir l'image infrarouge: à ce moment la lampe (29) s'allume et le moteur s'arrête car il reçoit la commande d'arret en même temps que la lampe sa commande d'allumage. Si par contre l'équipage est à déplacer à la main, l'utilisateur, en gardant toujours presse le commutateur (28), devra tourner la vis du mécanisme jusqu'à ce que la lampe s'allume. A ce moment il peut relâcher le commutateur et l'appareil entre sans autre en service. Lorsqu'un intrus intercepte le faisceau (13), la distance d'impact devient plus courte de 40% 50 cm. au moins : l'image de la nouvelle surface "éclairée", qui à présent est sur l'intrus, se déplace suffisamment pour que les rayons infrarouges, ne pouvant plus passer par la fente, n'excitent- plus le photodétecteur (21) qui donc ne fournira plus de signaux à sa sortie. Dès que ceux-ci n' arrivent plus à atteindre le seuil préfixé d'un discriminateur d'amplitude (un comparateur de tension) le signal d'alarme peut être transmis. La fig. (2) montre une seconde forme d'exécution préférentielle de l'invention qui ne diffère de la précédente que parce que cette fois deux faisceaux (13 et 13') sont projetés au lieu d'un seul. Ils sont écartés d'environ 25 8 30 mm., approximativement parallèles et disposés de manière à ce que les deux images des surfaces respectives éclairées se forment alignées sur la même fente. La présence de deux faisceaux augmente la fiabilité de l'appareil à l'égard des "fausses" intrusions pro voquées, par ex. par de gros insectes, car le signal d'alarme ne sera transmis que Si les deux faisceaux sont interceptés simultanément.La fig. 2 montre comment les deux faisceaux sont générés par un seul générateur d'impulsion de radiation au moyen de deux miroirs plans (31) et (32) parallèles, placés en face de l'objectif (16). Naturellement le miroir (31) est semitransparent. Comme il a été déjà dit, le but du commutateur (28) est de séparer la phase d'installation de l'appareil de la phase de service. Ses fonctions sont essentiellement a - réduire la sensibilité du récepteur (12), par ex., réduisant les impulsions du courant traversant la diode-Laser de manière à réduire l'énergie des impulsions de radiation du faisceau de plus de 50 %. Ceci assure que, lorsque la lampe (29) s'allume, la fente (25) soit suffisamment bien centrée sur l'image pour que les signaux de sortie du photodétecteur (21) continuent à être plus hauts que le seuil du comparateur même lorsqu'un des faisceaux, étant interceptés, ne contribue plus à l'exitation du photodétecteur.Une réduction de l'énergie émise plus grande que le 50 z (le 70 % par ex.) assure une marge de sécurité à l'égard d'une dégradation de la transmission des éléments optiques causée par une accumulation progressive de poussière, ou à l'égard des fluctuations de la puissance de la diode-Laser dues à des fluctuations importantes de la température.Naturellement le même effet peut être obtenu par réduction du facteur d'amplification de i'amplificateur des signaux de sortie du photodétecteur; b - augmente la fréquence de répétition des impulsions de radiation, par ex. de 12 Hz à 50 Hz, de manière à rendre plus aisée l'opération de centrage de la fente sur l'image car, autrement, la position pourrait être atteinte et dépassée dans un interval de temps entre deux impulsions: dans ce cas la lampe (19) ne s'allumerait pas, comme c'ést le cas si le point d'impact du faisceau était plus éloigné que la portée maximum de l'appareil; c - connecte la lampe (29) au circuit d'alimentation ; d - bloque la transmission du signal d'alarme; e - connecte le moteur à l'alimentation; f - éventuellement connecte l'instrument de mesure de la charge des piles. Fonctionnement de l'appareil comme détecteur d'incendies La fig. 3 montre une autre forme d'exécution de l'invention. Elle diffère des deux précédentes par le fait que le récepteur (12) comprend un second photodétecteur (33), de préférence une photodiode, placée devant le diaphragme (24) et côté du premier photodétecteur (21) sur le même équipage mobile et précisément du côté vers lequel l'image infrarouge formée par l'objectif (19) se déplace lorsque la distance du point d'impact du faisceau (13) décroît. Comme il a été déjà dit, en absence de l'intrus, l'image de la surface "éclairée" par le faisceau se forme, centrée sur la fente (25). Le second photodétecteur (33) n'est dont pas excité. Par contre en présence de fumée sur le parcours du faisceau, les particules qui forment la fumée diffusent aussi en arrière une partie de la radiation formant le faisceau. Puisque la diffusion se produit à des distances plus courtes que celle du point d'impact (17), l'objectif (19) concentrera une partie de la dite radiation diffusée à côté de la fente (25)-ou se trouve le second photodétecteur. Dès que les signaux sa sortie atteindront un seuil préfixé le signal d'alarme pourra être transmis. Résumé Pour détecter une intrusion, l'appareil projette un faisceau, ou mieux, deux faisceaux de rayons infrarouges dans la direction choisie par l'utilisateur. Un objectif, monté à côté de l'ouverture de sortie du faisceau, concentre une part de la radiation diffusée à l'arrière g la surface d'impact du faisceau en une image presque ponctuelle, dont la position dépend de la distance'du point d'impact, distance qui ne doit pas excéder la portée utile de l'appareil. Un photodétecteur diaphragme par une fente étroite est positionné de manière à recueillir la radiation formant l'image. Lorsque l'intrus intercepte le faisceau, l'image de la surface "éclairée" par ce dernier, qui à présent est sur l'intrus, se déplace suffisamment pour que les rayons ne puissent plus traverser la fente, n'atteignent plus le photodédecteur : l'absence des signaux à la sortie de celuici indique qu'une intrusion est en cours. Un second photodédecteur, placé solidairement à côté du premier permit de détecter les incendies. REVENDICATIONS 1. Appareil de surveillance notamment pour la protection contre les effractions, le vol, etc qui comprend un détecteur opto électronique (10) constitué par un projecteur (11) qui pro jette au moins un faisceau de radiation de préférence infra rouge (13) et par un récepteur (12) qui fournit un signal de commande à un dispositif de signalisation lorsque le fais ceau (13) est intercepté.L'appareil de surveillance est ca ractérisé par le fait que le projecteur (11) et le récepteur (12) se trouvent l'un près de l'autre, de préférence montés dans le même boîtier (18) et que pour toute distance de la surface d'impact (17) du faisceau projeté (13), comprise dans la portée utile de l'appareil, le récepteur (12) peut être positionné de manière à pouvoir recevoir une partie de la ra diation, qui forme le faisceau, diffusée en arrière par la surface d'impact de ce dernier; la dite position étant fonc tion de la distance de la surface d'impact (17) de manière à ce que toute variation successive de la dite distance, qui correspond donc à une position non actuelle du récepteur (12), produise une variation abrupte de l'intensité de la radiation reçue par le dit récepteur. 2. Appareil de surveillance selon la revendication 1 caractérisé par le fait que le récepteur comprend au moins un élément optiaue OI-ib convergent (19); notamment un objectif, monté à côté et à une certaine distance de l'ouverture de sortie du faisceau (13), apte à former l'image de la surface d'impact (17) es sentiellement toujours sur un même plan (20). 3. Appareil de surveillance selon la revendication 2 caractérisé par le fait que la position du plan (20) est définie par rap port à la position de l'élément optique (19) de manière à ce que ce dernier forme sur le dit plan l'image sensiblement nette de la surface d'impact (17) du faisceau (13) indépen demment de la distance de celle-ci pourvu qu'elle soit com prise dans la portée utile de l'appareil. 4. Appareil de surveillance selon une des revendications de 2 à 3 caractérisé par le fait que le récepteur (12) comprend au moins un photodétecteur (21), de préférence une photodiode, qui peut être déplacé sur le plan (20) par rapport à l'image de la surface d'impact (17), ou bien que la dite image puis se être déplacée relativement au dit photodétecteur. 5. Appareil de surveillance selon la revendication 4 caractéri sé par le fait que la surface photo sensible du photodétec teur (21) est sur le plan (20). 6. Appareil de surveillance selon la revendication 4 ou 5 ca racterisé par le fait que,en face du photodétecteur (21) se trouve un diaphragme (24), de préférence une -fente orientée en direction normale à la direction selon laquelle la dite image se déplace, et positionnée de manière à ce que le dit photodétecteur puisse recevoir seulement la radiation qui traverse le diaphragme. 7. Appareil de surveillance selon une des revendications de 4 à 6 caractérisé par le fait que le photodétecteur (21) et le diaphragme (24) sont solidaires, sont mobiles et que le dia phragme (24) se trouve sensiblement sur le plan (20). 8. Appareil de surveillance selon une des revendications de 4 à 7 caractérisé par le fait que le récepteur (12) comprend aussi un circuit électronique de commande (27) apte à four nir un signal représentatif ce l'intrusion lorsque le signal de sortie du photodétecteur (21) varie de manière abrupte. 9. Appareil de surveillance selon la revendication 8 caractéri sé par le fait que le circuit électronique de cammande (27) comprend aussi un commutateur (28), actionné de préférence à la main, qui commande l'appareil de la phase de installa tion à sa phase de service et vice versa. 10. Appareil de surveillance selon la revendication 9 caractéri- sé par le fait que le détecteur (10) comprend un élément de visualisation (29), de préférence une diode luminescente, relié au circuit électronique (27), de préférence à travers le commutateur (28), qui s'allume lorsque, pendant la phase d'installation, les signaux à la sortie du photodétecteur (21) atteignent une valeur comprise entre des limites pré fixées. 11. Appareil de surveillance selon les revendications de 8 à 10 caractérisé par le fait que le circuit électronique (27) est relié au projecteur (11) et qu'il pilote ce der nier au moins pendant la phase d'installation. 12. Appareil de surveillance selon la revendication 11 caracté- risé par le fait que, pendant la phase d'installation, le circuit électronique (27) commande le générateur des im pulsions de radiation (15) à livrer des impulsions d'éner gie plus faible et, ou bien, de fréquence de répétition plus élevée. 13. Appareil de surveillance selon les revendications de 1 à 12 caractérisé par le fait que le projecteur (11) projette deux faisceaux (13) et (13'), sensiblement parallèles, d'inten sité égale, disposés de manière à ce que le plan passant par leur axes soit parallèle à la fente (25). 14. Appareil de surveillance selon la revendication 13 caracté risé par le fait que les deux faisceaux (13) et (13') sont générés par un seul genérateur de radiation (15) au moyen des deux miroirs plans, sensiblement parallèles (31) et (32) dont un (32) est semi-transparent, fixés devant l'objectif de projection (16). 15. Appareil de surveillance selon les revendications de 1 à 14 caractérisé par le fait que le récepteur (12) comprend aussi un second photodétecteur (33), de préférence une photodiode, monté solidairement à côté du premier, éven tuellement devant la fente (25), et précisément du côté vers lequel l'image infrarouge de la surface d'impact (17) se déplace lorsque la distance de la dite surface diminue. 16. Appareil de surveillance selon la revendication 15 caracté risé par le fait que le photodétecteur (33) est relié au cir cuit électronique (27) de manière à ce que celui-ci livre un signal de commande de l'alarme lorsque les signaux à sa sortie atteignent un seuil préfixé. 17. Appareil de surveillance selon les revendications de 1 a 16 caractérisé par le fait que le photodétecteur ou les photo détecteurs (21, 33) et éventuellement le diaphragme (24) sont montés solidairement sur un support qui peut être déplacé à la main ou au moyen d'un moteur. 18. Appareil de surveillance selon la revendication 3 caractéri sé par le fait que la posture du plan (20) est transformée en une posture parallèle à l'axe optique de l'objectif (19) au moyen d'une réflexion sur un miroir plan placé de manière à être bissecteur de l'angle dièdre formé par le plan (20) et le nouveau plan désiré.