Brevet FR2515399A1 — publié le 19830429

La présente invention concerne un dispositif pour la surveillance de l'état d'un corps capable de propager des ondes sonores, surtout pour détecter le bris d'une vitre et pour engendrer un signal d'alarme, muni d'un élément piézo- électrique, qui transforme les vibrations acoustiques appa- raissant dans le corps en signaux électriques et d'un premier chemin de signal comprenant un premier amplificateur, un se- cond amplificateur, un circuit oscillant, un démodulateur, un élément intégrateur et un étage de sortie pour la production du signal d'alarme. Il est connu d'utiliser des dispositifs semblables, qui servent surtout à détecter le bris d'une vitre et à produire un signal d'alarme, lorsque le verre est découpé, foré, meulé et échauffé, ainsi que brisé Ces dispositifs connus présentent cet inconvénient, qu'ils ne déclenchent aucune alarme en cas d'explosion d'une charge explosive pour la destruction violente d'une vitre, ou lorsqu'on tire contre celle-ci En outre à la sortie de l'élément piézoélectrique apparaissent des compo- santes du signal non seulement lorsque la vitre est-brisée, mais aussi, lorsque le sable, des petits cailloux, des petits corps métalliques ou semblables se heurtent contre la vitre, ou lorsque celle-ci est attaquée pendant un temps prolongé, sans qu'elle soit brisée Dans ce cas il y a une fausse signa- lisation d'un bris de verre présumé. Le but de l'invention consiste à fournir un dispositif qui ne présente pas ces inconvénients L'invention comme elle est caractérisée dans les revendications, résoud la tâche de créer un dispositif selon la tête de la revendication 1, qui répond aux signaux, dont la durée est brève et l'amplitude grande, ainsi qu'aux signaux dont la durée est longue et 1 ' amplitude petite, en comparaison avec les signaux mentionnés d'abord et dans lequel les fausses signalisations sont sup- primées En outre le dispositif selon l'invention est très sensible aux bru-4 ' engendrés lors d'un bris de verre. On a représenté, à titre d'exemple, une forme d'exé- cution de l'objet de la présente invention au dessin annexé 2 - dans lequel: la figure 1 représente le schéma par blocs du dispositif selon l'invention la figure 2 représente le schéma des connexions du dispositif selon, l'invention la figure 3 représente un diagramme qui indique la relation entre les grandeurs des tensions aux entrées d'un élément du circuit électrique du dispositif. Selon la figure 1, le signal produit par l'élément piézoélectrique 10 est transmis à un amplificateur 1 La sor- tie de l'amplificateur 1 est reliée à un amplificateur 2 d'un premier chemin de signal A et à un circuit de formation d' impulsions 8 d'un second chemin de signal B Un circuit oscillant 3 est connecté à l'amplificateur 2, dont la fré- quence de résonance est 180 k Hz Lorsque l'amplitude d'oscil- lations est suffisament grande, un démodulateur 4 relié au circuit oscillant 3 provoque l'augmentation de la tension de sortie d'un élément intégrateur 5 connecté à sa sortie, jusqu' à ce que cette tension de sortie atteigne une valeur pour la- quelle l'étage de sortie 6 relié à l'élément intégrateur de- vient actif, de sorte que le relais 7 passe en position de repos. Lorsqu'une charge explosive explose pour détruire violemment une vitre, ou lorsqu'on tire contre celle-ci, le signal de sortie de l'amplificateur 1 est appliqué au circuit de formation d'impulsions 8, qui est relié à l'étage de sortie 6 et rend celui-ci actif, de sorte que le relais 7 passe en position de repos Le dispositif selon l'invention répond donc aux signaux, dont la durée est longue et l'amplitude petite, ainsi qu'aux signaux dont la durée est brève et l'amplitude grande, en comparaison avec les signaux mentionnés d'abord. Le circuit selon la figure 1 comprend en outre un élément de blocage 9, qui est relié au circuit de formation d'impulsions 8 et à l'élément intégrateur 5 Cet élément de blocage provoque la suppression d'une fausse signalisation, p e lorsque la vitre est travaillée mécaniquement pendant un temps prolongé, -3- sans que le verre se brise. La figure 2 représente le schéma des connexions du dispositif selon l'invention En figure 2 le signe de réfé- rence 10 désigne l'élément piézoélectrique, p e en une ma- tière céramique piézoélectrique, qui est fixé sur une vitre. La bobine 11 forme ensemble avec les condensateurs 14 et 15 un filtre IT pour réduire les dérangements provoqués par la tension d'alimentation La stabilisation de la tension d' alimentation a lieu au moyen du transistor 17, de la diode Zé- ner 16, de la résistance 13 et du condensateur 18 La diode 12 protège contre une polarité inversée. L'élément piézoélectrique 10 est relié au pôle négatif de la tension d'alimentation et à la base d'un transistor 26, qui est protégé contre la surtension au moyen d'une diode 31. Une résistance 25 produit la tension de polarisation de la base. du transistor 26 Le collecteur du transistor 26 est relié à la base d'un transistor 28 Une résistance 29 et un potentio- mètre 30 sont branchés en série entre l'émetteur du transistor 26 et le pôle négatif L'émetteur du transistor 28 est relié au pôle négatif par l'intermédiaire d'une résistance 34 et son collecteur est connecté à un circuit oscillant parallèle LC 19, 20, 21 par l'intermédaire d'une résistance 22, la ré- sistance 20 étant une résistance d'amortissement Les transistors 26 et 28 forment un étage d'amplification. Le collecteur du transistor 28 est en autre relié à la base d'un transistor de commutation 35, dont l'émetteur est connecté au pôle positif et dont le collecteur est relié au pôle négatif par l'intermédiaire de deux résistances 40, 41 branchées en série Le point de liaison de deux résistances 40, 41 est relié au pôle positif par l'intermédiaire d'une résistance 38 et en outre à l'entrée non inversant d'un ampli- ficateur opérationnel 46 L'entrée inversant de l'amplifi- cateur opérationnel 46 est connectée au collecteur d'un transistor 27 par l'interneddiaire d'un condensateur 39 et d' une résistance reliés en série, dont la base est reliée à 1 ' émetteur du transistor 26 L'entrée inversant de l'amplifica- -4- teur opérationnel 46 est en outre connectée à un diviseur de tension 43, 44, 45 L'émetteur du transistor 27 est relié au pôle négatif Un condensateur 42 est branché en série avec le condensateur 39 et la résistance 36 et il est relié au pôle positif Ces éléments déterminent la tension du collecteur du transistor 27 La sortie de l'amplificateur opérationnel 46 est reliée-au point de liaison de résistances 40, 41 par 1 ' intermédiaire d'un condensateur 54 et à l'entrée non inversant de l'amplificateur opérationnel 46 En outre cette sortie est connectée au relais 56 par l'intermédiaire d'un transistor V-MOS 55 Le relais 56 est protégé ou moyen d'une diode 57. La sortie de l'amplificateur opérationnel 46 est en outre reliée au pôle négatif par l'intermédiaire d'une ré- sistance 48 à l'entrée non inversant d'un amplificateur opé- rationnel 47 et par l'intermédiaire d'un contact Reed au pôle négatif L'entrée non inversant de l'amplificateur opération- nel 47 est en outre reliée au pôle négatif par l'intermédiaire d'un condensateur de retard 49, pour le retardement de l'allu- mage de la diode électroluminescente 53 L'entrée inversant de l'amplificateur opérationnel 47 est connectée au diviseur de tension 43, 44, 45, à savoir au point de liaison des résistan- ces 43, 44 La sortie de l'amplificateur opérationnel 47 est reliée au pôle négatif par l'intermédiaire d'une résistance 52 et de la diode électroluminescente 53 Une diode 51 branchée entre l'entrée non inversant de l'amplificateur opérationnel 47 et sa sortie, sert au maintien de la diode électrolumi- nescente 53 à l'état allumé. Un transistor V-MOS 33 est relié au point de liaison de la résistance 29 avec l'émetteur du transistor 26 et au pôle négatif et il sert à shunter la résistance de l'émetteur 29, 30 du transistor 26 Un condensateur 32 est connecté au pôle négatif et au drain du transistor 33 et il sert de con- densateur de contre-réaction. Le fonctionnement du circuit décrit selon la figure 2 est le suivant Lorsque le verre est découpé, foré, meulé, échauffé ou cassé, de sorte qu'il est brisé (cas 1), les -5- signaux fournis par l'élément piezoélectrique 10 sont ampli- fiés par les transistor 26, 28 et appliqués au circuit os- cillant parallèle LC Lorsque l'amplitude d'oscillation dé- passe une certaine valeur, le transistor 35 devient conduc- teur et le condensateur 54 est chargé par l'intermédiaire de la résistance 40 Lorsque la tension du condensateur 54 devient supérieure à la tension de comparaison à l'entrée inversant de l'amplificateur opérationnel 46, la tension de sortie de 1 ' amplificateur opérationel 46 devient positive et le relais 56, qui est commandé par le transistor V- MOS 55, passe en position de repos et il reste dans cet état pendant un certain temps (p.è 100 ms) En même temps la diode électroluminescente 53 est commandée par l'intermédiaire de la résistance 48 et de 1 ' amplificateur opérationnel 47 pour indiquer l'état d'alarme et elle reste allumée jusqu'à ce que le contact Reed 50 soit fer- mé par l'intermédiaire d'un aimant. En cas d'explosion d'une charge explosive pour la destruction violente d'une vitre, ou lorsqu'on tire contre celle-ci (cas 2), le signal fourni par l'élément 10 est ampli- fié par le transistor 26 et il est appliquaà la base du transistor 27 Le transistor 27 devient conducteur, lorsque l'amplitude du signal est suffisamment grande pour le réglage existant du potentiomètre 30 L'impulsion négative au collec- teur du transistor 27 conducteur est appliquée à l'entrée in- versant de l'amplificateur opérationnel 46 par l'intermédiaire -de la résistance 36 et le condensateur 39 Lorsque la tension à l'entrée inversant de l'amplificateur opérationnel 46 est in- férieure à la tension de comparaison à l'entrée non inversant, la tension de sortie de l'amplificateur opérationnel 46 devient positive et le relais 56, qui est commandé par le transistor V-MOS 55, passe en position de repos. Lorsque la vitre est attaquée pendant un temps pro- longé, sans qu'elle soit brisée (cas 3), le condensateur 54 est charge corm=e dans le caz 1, de sorte que la tension augmelite à l'entrée non inversant de l'amplificateur opérationnel 46 et elle atteint une certaine valeur En même temps impulsions né- -6- gatives sont présentes au collecteur du transistor 27, qui sont appliquées à l'entrée inversant de l'amplificateur opé- rationnel 46, de sorte qu'une fausse signalisation pourrait avoir lieu Cela est empêché au moyen du transistor V-MOS 33. Lorsque la tension positive du condensateur 54 atteint la tension de seuil du transistor 33, celui-ci devient conduc- teur et shunte la résistance 29 et le potentiomètre 30, de sorte que le transistor 27 est bloqué. Le diagramme selon la figure 3 montre les tensions en fonction du temps aux deux entrées de l'amplificateur opéra- tionnel 46 A l'état de repos il y a à l'entrée inversant de l'amplificateur opérationnel 46 (droite A) 6 Volt et à 1 ' entrée non inversant (droite B) 1,5 Volt La courbe C montre la variation de la tension en fonction du temps à l'entrée non inversant dans le cas 1 Dès que la tension à l'entrée non inversant de l'amplificateur opérationnel 46 devient plus éle- vée que celle à l'entrée inversant, une alarme est déclenchée. La courbe D montre la variation de la tension à l'entrée in- versant de l'amplificateur opé rationnel 46 dans le cas 2 Dés que la tension à l'entrée inversant de l'amplificateur opé- rationnel 46 est inférieure à celle à l'entrée non inversant, il y a le déclenchement d'une alarme Dans le cas 3 la tension à l'entrée non inversant de l'amplificateur opéra- tionel 46 est représentée par la courbe B Sans transistor V-MOS 33 la tension à l'entréee inversant serait représentée par la courbe E Ce transistor provoque que cette tension reste égale à la tension de repos, qui comme représenté est supé- rieure à la tension à l'entrée non inversant, de sorte qu' aucune alarme n'est déclenchée. Pour augmenter la sécurité du dispositif devant le sa- botage par l'influence magnétique, le relais 56 est protégé par un bottier métallique additionnel Le boîtier en matière plastique du dispositif est de même muni d'une couche conduc- trice électriquement, de sorte que le dispositif est protégé contre l'irradiation HF. Comme déjà indiqué auparavant, les pensées décrites ici -7- ne se réfèrent pas seulement aux systèmes d'alarme pour vitres et elles peuvent être appliquées aussi aux corps en une autre matière conductrice du son au lieu de verre, p e pour la surveillance des corps en matière plastique, métal, béton ou en autres matières. L'état de service du dispositif décrit peut être con- trôlé au moyen d'un générateur de son non montré, qui possède un rayon d'action d'env 2,5 m et doit être disposé sur le corps devant être surveillé Ce générateur du son comprend un oscillateur, un amplificateur et un élément piézoélectrique, qui sont montés dans un bottier semblable à celui du disposi- tif La puissance du son de sortie peut être réglée sans à- coups au moyen d'un potentiomètre Le contrôle de l'état de service du dispositif a lieu périodiquement. -8- R E V E N D I C A T I O N 1 Dispositif pour la surveillance de l'état d'un corps capable de propager des ondes sonores, surtout pour détecter le bris d'une vitre et pour engendrer un signal d'alarme, muni d' un élément piézoélectrique ( 10), qui transforme les vibrations acoustiques apparaissant dans le corps en signaux électriques et d'un premier chemin de signal (A) comprenant un premier amplificateur ( 1), un second amplificateur ( 2), un circuit oscillant ( 3), un démodulateur ( 4), un élément'intégrateur ( 5) et un étage de sortie ( 6, 7) pour la production du signal d' alarme, caractérisé par la combinaison des caractéristiques suivantes: a) à la sortie du premier amplificateur ( 1) est relié un second chemin de signal (B), qui comprend un circuit de formation d'impulsions ( 8) relié audit étage de sortie ( 6, 7), et b) le tout est f-ormé de façon que le second chemin de signal (B) répond aux signaux engendrés par l'élement piézo- électrique, dont la durée est courte et l'amplitude grande en comparaison avec la durée et l'amplitude des signaux auxquels répond le premier chemin de signal (A). 2 Dispositif selon la revendication 1, caractérisé par le fait qu'un élément de blocage ( 9) est relié au circuit de formation d'impulsions ( 8) et que l'élément intégrateur ( 5) est branché de manière, qu'il bloque le circuit de formation d'impulsions, lorsque la tension de sortie de l'élément inté- grateur atteint une valeur déterminée. 3 Dispositif selon la revendication 1, caractérisé par le fait que l'élément de blocage est un transistor ( 33) 4 Dispositif selon la revendication 1, caractérisé par le fait que la sensibilité du second chemin de signal (B) est réglable au moyen d'un potentiomètre ( 30) pour chaque corps surveillé. Dispositif selon la revendication 1, caractérisé par le fait que l'étage de sortie ( 6, 7) comprend un amplificateur opérationnel ( 46) et un transistor ( 55). -9- 6 Dispositif selon la revendication 5, caractérisé par le fait qu'un autre amplificateur opérationnel ( 47) est relié à la sortie dudit amplificateur opérationnel ( 46), qui est branché de manière qu'il commande une diode électroluminescente ( 53) en cas d'une alarme, qui reste aussi longtemps allumée jusqu'à ce qu'un contact Reed soit actionné au moyen d'un aimant. 7 Dispositif selon la revendication 1, caractérisé par le fait que le circuit de formation d'impulsion ( 8) comprend un transistor ( 27) dont le collecteur est relié aux deux ré- sistances ( 24, 36) et deux condensateurs ( 39, 42). 8 Dispositif selon la revendication 1, caractérisé par le fait qu'un relais d'alarme ( 7) de l'étage de sortie est pro- tégé par un boîtier métallique contre l'influence magnétique. 9 Dispositif selon la revendication 1, caractérisé par le fait qu'un bottier en matière plastique, dans lequel le dispositif est disposé, est muni d'une couche conductrice électriquement contre l'irradiation HF. Dispositif selon la revendication 1, caractérisé par le fait que son état de service est contrÈlable pério- diquement au moyen d'un générateur de son monté sur le corps, qui possède un oscillateur, un amplificateur et un élément piézoélectrique.