Brevet FR2476878A1 — publié le 19810828

L'invention concerne un détecteur à effet Doppler. Les détecteurs à effet Doppler, par exemple disposés dans des locaux à surveiller afin de déclencher une alarme lorsqu'une personne se déplace dans son champ d'action, doivent posséder une alimentation en énergie électrique indépendante par pile ou batterie, de façon à pouvoir fonctionner meme si le courant-secteur alimentant le local surveillé est coupé Cela implique que le détecteur doit avoir une faible consommation d'énergie électrique afin de présenter une autonomie de fonctionnement suffisante malgré son alimentation par de telles piles ou batteries. L'un des buts de l'invention est de résoudre ce problème qui, jusqu'à présent, n'est pas obtenu à un degré suffisant. Par ailleurs, ces détecteurs sont en général reliés à un poste de surveillance central éloigné des détecteurs et qui comporte les moyens de signalisation ou d'alarme et des moyens d'alimentation de ces détecteurs. En conséquence, les détecteurs réalisés jusqu'à présent ne comportent en eux-memes aucun moyen de contrôle de bon fonctionnement qui leur est propose et cela parce qu'un tel moyen de contrôle réaliserait une consommation de courant qui non seulement épuiserait rapidement les piles ou les batteries mais aussi entralanerait une diminution immédiate de la tension d'alimentation des détecteurs, ce qui engendrerait leur mauvais fonctionnement et empêcherait donc tout contrôle. Un autre but de l'invention est donc de résoudre ce problème. La présente invention concerne à cet effet un détecteur à effet Doppler comportant un ensemble émetteurrécepteur produisant, par effet Doppler, un signal de détection du déplacement d'un corps dans le champ d'action de l'émetteurrécepteur, des moyens pour produire le déclenchement d'un moyen de signalisation lors de la détection d'un effet Doppler, installation caractérisée en ce que les moyens produisant le déclenchement du moyen de signalisation se composent d'un compteur d'impulsions produisant le déclenchement du moyen de signalisation après comptage d'un nombre prédéterminé d'impulsions du signal de détection et d'un étage à bascule, dit premier étage à bascule", commandé également par les impulsions du signal de détection et produisant la remise à zéro du compteur lors de la disparition des impulsions du signal de détection. Suivant une autre caractéristique de l'invention, le premier étage à bascule se compose d'un premier étage monostable, la constante de temps déterminant la durée de l'état instable de cet étage monostable étant telle que cet état monostable est maintenu dans son état instable tant qu'il est commandé par les impulsions du signal de détection, ce premier monostable étant relié à un second monostable, lui-meme relié au compteur d'impulsions afin de produire. une impulsion de remise à zéro du compteur dès le retour à l'état stable du premier monostable. Suivant une autre caractéristique de l'invention, les moyens produisant le déclenchement du moyen de signalisation comprennent un second étage à bascule, commandé par les impulsions du signal de détection à effet Doppler et commandant, par l'intermédiaire d'un inverseur, soit un moyen de contrôle de la réception des impulsions du signal de détection à effet Doppler, soit le premier étage à bascule et le compteur d'impulsions, ce second étage à bascule produisant des impulsions de durée constante séparées par des périodes de durée constante. Suivant une autre caractéristique de l'invention, le second étage à bascule se compose d'un premier étage monostable dont la constante de temps détermine la durée constante des impulsions et d'un second étage monostable commandé par la fin de ces impulsions de durée constante produites par le premier étage monostable et commandant le verrouillage à l'état stable du premier étage monostable pendant une durée déterminée par la constante de temps de ce second étage monostable. Suivant une autre caractéristique de l'invention, l'ensemble émetteur-récepteur, produisant par effet Doppler un signal de détection du déplacement d'un corps dans le champ d'action de l'émetteur-récepteur, comprend un oscillateur pourvu d'un transistor hyperfréquence couplé à une antenne quart d'onde et à un réflecteur, l'alimentation de l'émetteurrécepteur étant assurée à partir d'une source de tension et par l'intermédiaire d'un multivibrateur dont la fréquence détermine la fréquence de fonctionnement de l'oscillateur. Suivant une autre caractéristique de l'invention, le transistor hyperfréquence est fixé sur un circuit imprimé et est relié par ses électrodes au multivibrateur par des lignes conductrices de circuit imprimé prévues sur l'une des faces de ce circuit imprimé et dont la longueur et la largeur déterminent l'adaptation de l'impédance à la fréquence de fonctionnement de l'oscillateur, la ligne conductrice reliée au collecteur du transistor hyperfréquence se prolongeant par une ligne conductrice de circuit imprimé déterminant l'antenne quart d'onde de l'émetteur-récepteur, le réflecteur de cet émetteurrécepteur étant constitué par une surface de circuit imprimé en forme de cône réalisée sur l'autre face du circuit imprimé. L'invention est représentée, à titre d'exemple non limitatif, sur les dessins ci-joints, dans lesquels - la figure 1 représente le schéma synoptique du détecteur pourvu de graphiques illustrant la forme des signaux obtenus successivement, - la figure 2 est le schéma électrique de ce détecteur, - la figure 3 est une vue en élévation du circuit imprimé de l'émetteur-récepteur. La présente invention a en conséquence pour but la réalisation d'un détecteur qui puisse valablement être alimenté à partir d'une source d'énergie électrique, telle que piles ou batteries, ce détecteur permettant également, malgré la faible puissance de son alimentation, la commande d'un moyen de con trale de son bon fonctionnement. Dans la réalisation représentée sur le schéma électrique de la figure, ce détecteur met en oeuvre des circuits intégrés de type connu (CT1 à CT7) et des amplificateurs opérationnels (A01-A02), La description de ce schéma sera faite simultanément à celle du schéma synoptique de la figure 1. Dans cet exemple, le détecteur est alimenté par une source de tension S telle que piles ou batteries et cette source S alimente tout d'abord un régulateur de tension 1, par l'intermédiaire d'une diode D7 de protection évitant une possibilité d'inversion de la source de tension S et par l'intermédiaire d'un condensateur de filtrage C8. Ce régulateur de tension 1 se compose du circuit intégré CT3 présentant en sortie un pont diviseur constitué par les résistances R8 et R9 permettant d'obtenir, sur le conducteur 2, une tension constante. A la sortie de ce circuit intégré CT3 est également prévu un filtre composé du condensateur C6 et de la résistance R10. Le conducteur 2 est relié à l'entrée d'un étage multivibrateur 3 qui se compose du circuit intégré CT1 dont la fréquence de fonctionnement est déterminée par les durées de charge et de décharge du condensateur C1. La durée de charge est déterminée par la résistance R1, tandis que la durée de décharge est déterminée par les résistances R1 et R2 en parallèle étant donné qu'il est prévu en série avec la résistance R2 une diode D1 permettant la mise en oeuvre de cette résistance R2 lors de la décharge du condensateur. Cette disposition permet d'obtenir à la sortie du multivibrateur des impulsions qui ont par exemple une durée de 10 + s et qui sont séparées par des temps de repos de 1,2 ml/s, ces impulsions d'une durée de 10 + s étant destinées,comme cela sera expliqué ci-après, à ne produire le fonctionnement de l'émetteur-récepteur à effet Doppler que pendant la durée de ces impulsions, de façon à réduire la consommation en énergie électrique du détecteur. Ce multivibrateur présente sur le circuit intégré CT1 deux conducteurs de sortie 4 et 5 délivrant de telles impulsions symétriques et un conducteur de sortie 6 délivrant de telles impulsions dissymétriques. Les impulsions symétriques apparaissant sur les conducteurs 4 et 5 sont amenées sur un étage 7 comprenant un doubleur de tension et un régulateur de tension. A cet effet, le conducteur 4 est relié par le condensateur C2 au point commun d'un pont à diode D3, D5, tandis que le conducteur 5 est relié par un condensateur C3 au point commun d'un pont à diode D2, D4, de façon à obtenir, au point 7 des impulsions de tension d'amplitude double de celles des impulsions apparaissant sur les conducteurs 4 et 5. Les impulsions apparaissant au point 7 sont amenées par la résistance R3 sur la base du transistor TR1 qui comporte également, dans son circuit de base, une diode Zener D6 et un conducteur de filtrage C24. La diode Zener D6 permet de réguler l'amplitude de la tension des impulsions apparaissant sur la base du transistor TRl. On constate donc que les étages 1, 3 et 7 produisent des impulsions de tension d'alimentation dont la fréquence est déterminée par le multivibrateur 3, dont la tension est régulée tout d'abord par le pont diviseur R8, R9, les impulsions parasites étant filtrées tout d'abord par le condensateur C6 et la résistance R10, puis par le condensateur C24. Cette disposition permettra, comme on le verra ci-après, d'assurer une tension d'alimentation normale de l'ensemble du détecteur malgré la mise en oeuvre d'un moyen de contrôle du bon fonctionnement du détecteur, ce moyen de contrôle étant constitué par le vibreur BZ. Les impulsions de tension apparaissant sur le conducteur 8 à la sortie du doubleur et regulateur 7 alimentent ainsi, par le conducteur 9 comportant la résistance R4 et le condensateur de filtrage C5, l'étage 10 comportant des amplificateurs opérationnels A01 et A02, tandis que ce conducteur 8 alimente par la résistance R5 et le condensateur de filtrage C5 l'oscillateur de l'étage 11 qui comprend le transistor hyperfréquence TRH. Egalement, les impulsions dissymétriques apparaissant sur le conducteur 6 de sortie de l'étage multivibrateur 3 sont amenées par l'intermédiaire du circuit intégré CT2, constitué par un transistor Moss, d'une part sur l'étage 10 contenant l'amplificateur opérationnel A01 et A02, d'autre part sur l'étage oscillateur ll comportant le transistor hyperfréquence TRH afin de les alimenter. La base du transistor hyperfréquence TRH est alimentée par la résistance ajustable RA2 qui assure le réglage du courant dans le transistor, cette base étant polarisée par la résistance R33 en série avec la diode D9 qui assure la compensation en température de cette polarisation. L'émetteur du transistor hyperfréquence TRH est polarisé par la résistance R32, tandis que la résistance ajustable RA1 permet de régler le gain en basse fréquence de l'oscillateur. Le collecteur de ce transistor hyperfréquence TRH comporte une résistance de charge R6 et est relié à l'antenne en quart d'onde 12 d'émission et de réception associée au réflecteur 13. Sur le plan matériel, cet oscillateur est réalisé sur un circuit imprimé (voir figure 3) dont la face supérieure du support isolant 14 est pourvue de lignes conductrices de circuit imprimé 15 (représentées en trait plein sur cette figure 3), ces lignes conductrices assurant la jonction électrique du transistor hyperfréquence TEH à ses composants associés RA1, RA2, R32, R33 et D9. Cependant, comme on le remarque sur les figures 2 et 3, les électrodes du transistor hyperfréquence TRH sont reliées aux composants par des lignes de circuit imprimé dont la largeur et la longueur sont déterminées pour réaliser une adaptation des liaisons à la fréquence de l'oscillateur et éviter ainsi la perturbation des autres étages du détecteur. Ainsi, on constate la présence de telles lignes conductrices 151 reliées à la base du transistor TRH, 152 reliées à l'émetteur de ce transistor et 153 reliées au collecteur. Par contre, le réflecteur 13 est réalisé par une surface conductrice de circuit imprimé prévue sur l'autre face du circuit isolant, cette surface conductrice en cornet apparaissant en traits tiretés sur la figure 3. Cette disposition permet une construction simple et rapide de l'oscillateur et de son ensemble d'émission et de réception, en assurant un fonctionnement correct de l'oscillateur constitué par un transistor hyperfréquence qui permet de réduire la consommation d'énergie. La fréquence Doppler devrait donc se traduire par une onde 161 dont la fréquence varie en fonction de la vitesse de déplacement du corps dans le champ d'action de l'antenne 12. Cependant, étant donné que l'oscillateur est alimenté par les impulsions issues du multivibrateur 3, la fréquence Doppler se traduit par un signal d'impulsions de durée et de fréquence correspondant à celles produites par le multivibrateur et dont l'amplitude est modulée en fonction. du battement Doppler. Ce signal modulé en amplitude apparaissant sur le conducteur 121 est transmis, par le circuit intégré CT2 et le conducteur 17 comportant le condensateur de filtrage C9 et le condensateur de liaison C10, à leune des entrées d'un amplificateur opérationnel A01. Sur cette entrée de l'amplificateur opérationnel A01 est également prévu un filtre passe-bas constitué par le condensateur Cîl et la résistance R13 qui permettent d'éliminer les impulsions 16 et de ne conserver que la modulation de ces impulsions constituée par le signal à fréquence Doppler 161. Cet amplificateur opérationnel A01 est par ailleurs polarisé par les résistances Roll, R12, R21, R22 et R14. Entre la sortie et la seconde entrée de cet amplificateur opérationnel, est réalisée une contre-réaction totale en continu par le potentiomètre P1 et la résistance R15, de façon à obtenir, pour un courant continu, une tension de sortie égale à la tension d'entrée. Cette disposition positionne le point de repos de l'amplificateur opérationnel A01 de façon à obtenir une amplificateur linéaire. En parallèle sur la résistance R15 et le potentiomètre P1, sont disposés les condensateurs de filtrage C14 et C15, tandis que les extrémités de la résistance R15 sont reliées l'une à un circuit comprenant le condensateur C12 et la résistance ajustable RA4, l'autre à un circuit comportant le condensateur C13 et la résistance R16. Cette disposition permet d'obtenir pour l'amplificateur opérationnel A01 un grand gain à l'aide de composants de faible valeur qui présentent l'avantage d'être d'une part d'un plus faible prix, d'autre part d'avoir un rayonnement parasite faible. L'amplificateur opérationnel A01 est relié par la résistance R17 et le condensateur de liaison C6 à l'une des entrées d'un amplificateur opérationnel A02, cette entrée étant polarisée par les résistances R21 et R22. Cet amplificateur est également polarisé par la résistance R20, tandis que l'autre entrée est reliée par la résistance R18 à un pont diviseur constitué par la résistance R19 et par la résistance ajustable RA3, le point de liaison étant découplé à la masse par le condensateur de filtrage C17. La résistance ajustable RA3 permet le réglage du potentiel de la seconde entrée de l'amplificateur opérationnel A02 afin de permettre la conduction de ce transistor que pour les pointes 18 de la fréquence Doppler et de facon à obtenir sur le conducteur de sortie 19 de l'étage 10 une impulsion en créneaux 20 dont la fréquence est fonction de la vitesse de déplacement d'un corps dans le champ d'action de l'antenne 12. Ces impulsions sont amenées à l'entrée d'un étage AO T1 qui se compose d'un double monostable CT4A et CT4B dont les durées des périodes instables sont déterminées respectivement d'une part par les résistances R23 et les condensateurs C20, d'autre part par les résistances R24 et les condensateurs C19. Le premier étage monostable bascule dans son état instable dès qu'il reçoit une impulsion 20 et il est maintenu dans cet état pendant par exemple une durée de 1,5 s par la constante de temps déterminée par la résistance R23 et les condensateurs C20. A la fin de cette impulsion 22, le front descendant actionne la bascule constituée par l'étage monostable CT4B qui verrouille l'étage monostable CT4A dans son état stable et cela pendant une durée fonction de la constante dé temps déterminée par la résistance R24 et le condensateur C19 et par exemple pendant 1,5 s également. Ainsi, tant que l'étage monostable CT4 reçoit sur son entrée des impulsions 20, il apparatt à la sortie, sur le conducteur 23 des impulsions 22 dont la durée est constante et est par exemple égale à 1,5 s, ces impulsions étant séparées par des périodes de temps également constantes. Le conducteur 23 est relié à un amplificateur de courant comprenant un transistor TR2 comprenant dans sa base la résistance de liaison R25 et la résistance de polarisation R26. Cet amplificateur de courant est destiné à donner aux impulsions 22 une puissance suffisante pour permettre l'alimentation du vibreur BZ auquel le transistor TR2 est relié par l'inverseur 25. En parallèle sur ce vibreur, est disposée la diode 18 et le condensateur C21. Ainsi, lorsque l'inverseur 25 est basculé pour relier le collecteur du transistor TR2 au vibreur BZ, ce vibreur est alimenté par des impulsions de tension 29 amplifiées qui présentent une durée et une amplitude suffisantes pour produire le fonctionnement de ce vibreur. En outre, étant donné les périodes de temps de durée constante qui séparent les impulsions 29, ce vibreur 26 pourra être alimenté par la source S par l'intermédiaire du régulateur 1 sans entraîner une consommation en énergie importante et sans produire une baisse de la tension d'alimentation qui se répercuterait sur l'ensemble du détecteur en de fonctionner correctement. Ce vibreur prévu dans le détecteur permettra donc un contrôle du bon fonctionnement de ce détecteur. Lorsque cette période de contrôle est effectuée, il suffit de basculer l'inverseur 25 pour amener par le conducteur 26 les impulsions 29 amplifiées d'une part sur un compteur d'impulsions CT7, d'autre part sur un étage monostable CT5A. Cet étage monostable présente une constante de temps de son état instable déterminée par la résistance R28 et les condensateurs C22 et la sortie de cet étage monostable CT5A est relié par le conducteur 27 à l'entrée de l'étage monostable CT5B dont la sortie est reliée par le conducteur 28 à l'entrée de remise à zéro du compteur CT7. Le fonctionnement de cette partie du détecteur est le suivant Sur le conducteur 26 apparaissent lep impulsions 29 qui correspondent en durée et en fréquence aux impulsions 22. Lorsque le nombre de ces impulsions atteint un nombre déterminé par le compteur CT7, celui-ci déclenche le relais CT6 qui met immédiatement en fonctionnement le dispositif d'alarme AL situé au poste central de surveillance. Le nombre de ces impulsions déterminé par le compteur CT7 interdit ainsi le déclenchement de l'alarme lorsqu'il apparat sur le conducteur 26 des impulsions en nombre suffisant pouvant être considérées comme issues de parasites. Les monostables CT5A et CT5B sont destinés à remettre à zéro le compteur lorsque le nombre d'impulsions 29 du conducteur 26 est insuffisant pour déclencher ce compteur CT7 afin d'éviter que ce compteur CT7 continue à additionner des impulsions parasites. A cet effet, dès que la première impulsion 29 apparat sur le conducteur 26, elle bascule le monostable CT5 dans son état instable 30 qui est maintenu dans cet état tant que les impulsions 29 sont présentes sur le conducteur 26. Lorsque la dernière impulsion 29 est terminée, le monostable CT5A revient à son état stable au bout d'un temps déterminé par sa constante de temps, ce qui produit alors le déclenchement du monostable CTSB qui produit, dans le conducteur 28, une impulsion 31 déterminant la remise à zéro du compteur CT7. Le relais CT6 comprenant un contact inverseur, présente deux circuits de sortie constitués l'un par des conducteurs 38 et 39, l'autre par les conducteurs 39 et 40 et permettent d'obtenir le déclenchement de l'alarme soit par la fermeture du circuit 39-40 par exemple soit par ltouverture du circuit 38-39. Les branchements obtenus en réalisant les jonctions 32, 33 et 35 permettent l'excitation permanente du relais CT6 de façon que par une coupure du circuit d'alimentation une information d'alarme soit produite sur les circuits 38-39 ou 39-40. Dans ce cas, il s'agira d'une sécurité positive. Une sécurité négative sera obtenue en réalisant les jonctions 36-37-38 de façon qu'il soit nécessaire d'obtenir un signal positif sur la liaison de polarisation de la base du transistor TR3 par les résistances R30-R31 pour produire le déclenchement de l'alarme AL. R E V E N D I C A T I O N S 1 ) Détecteur à effet Doppler comportant un ensemble émetteursrécepteur produisant; par effet Doppler, un signal de détection du déplacement d'un corps dans le champ d'action de l'émetteur-récepteur; des moyens pour produire le déclenchement d'un moyen de signalisation lors de la détection d'un effet Doppler, installation caractérisée en ce que les moyens produisant le déclenchement du moyen de signalisation se composent d'un compteur d'impulsions produisant Te déclenchement du moyen de signalisation après comptage d'un nombre prédéterminé d'impulsions du signal de détection et d'un étage à bascule, dit "premier étage à bascule" commandé également par les impulsions du signal de détection et produisant la remise à zéro du compteur lors de la disparition des impulsions du signal de détection. 20) Détecteur conforme à la revendication 1, caractérisé en ce que le premier étage à bascule se compose d'un premier étage monostable, la constante de temps déterminant la durée de l'état instable de cet étage monostable étant telle que cet état monostable est maintenu dans son état instable tant qu'il est commandé par les impulsions du signal de détection, ce premier monostable étant relié à un second monostable, luimeAme relié au compteur d'impulsions afin de produire une impulsion de remise a zéro du compteur dès le retour à l'état stable du premier monostable. 30) Détecteur conforme aux revendications 1 et 2, caractérisé en ce que les moyens produisant le déclenchement du moyen de signalisation comprennent un second étage à bascule, commandé par les impulsions du signal de détection à effet Doppler et commandant par l'intermédiaire d'un inverseur, soit un moyen de contre de la réception des impulsions du signal de détection à effet Doppler, soit le premier étage à bascule et le compteur d'impulsions, ce second étage à bascule produire sant des impulsions de durée constante séparées par des périodes de durée constante. 40) Détecteur conforme à la revendication 3, caractérisé en ce que le second étage à bascule se compose d'un premier étage monostable dont la constante de temps détermine la durée constante des impulsions et d'un second étage monostable commandé par la fin de ces impulsions de durée constante produites par le premier étage monostable et commandant le verrouillage à l'état stable du premier étage monostable pendant une durée déterminée par la constante de temps de ce second étage monostable. 50) Détecteur conforme à la revendication 1, caractérisé en ce que l'ensemble émetteur-récepteur, produisant par effet Doppler un signal de détection du déplacement d'un corps dans le champ d'action de l'émetteur-récepteur, comprend un oscillateur pourvu d'un transistor hyperfréquence couplé à une antenne quart d'onde et à un réflecteur, l'alimentation de l'émetteur-récepteur étant assurée à partir d'une source de tension et par l'intermédiaire d'un multivibrateur dont la fréquence détermine la fréquence de fonctionnement de l'oscillateur. 60) Détecteur conforme à la revendication 5, caractérisé en ce que le multivibrateur présente, pour l'alimentation de l'oscillateur, deux sorties produisant, à la fréquence de fonctionnement du multivibrateur, des signaux symétriques reliés à un doubleur de tension. 70) Détecteur conforme à la revendication 6, caractérisé en ce que le doubleur de tension est relié à l'oscillateur par un régulateur de tension. 80) Détecteur conforme à la revendication 5, caractérisé en ce que le transistor hyperfréquence est fixé sur un circuit imprimé et est relié par ses électrodes au multivibrateur par des lignes conductrices de circuit imprimé prévues sur l'une des faces de ce circuit imprimé et dont la longueur et la largeur déterminent l'adaptation de l'impédance à la fréquence de fonctionnement de l'oscillateur, la ligne conductrice reliée au collecteur du transistor hyperfréquence se prolongeant par une ligne conductrice de circuit imprimé déterminant l'antenne quart d'onde de l'émetteur-récepteur, le réflecteur de cet émetteur-récepteur étant constitué-par une surface de circuit imprimé en forme de cône réalisée sur l'autre face du circuit imprimé. 90) Détecteur conforme à l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce que l'émetteur-récepteur est relié aux moyens produisant le déclenchement du moyen de signalisation par un amplificateur linéaire suivi d'un amplificateur à seuil.