Brevet FR2649266A1 — publié le 19910104

La présente invention concerne un système d'émission-réception HF (haute fréquence) pour téléalarme. La protection et le confort des personnes âgées ou à autonomie réduite notamment dans les institutions et établissements d'accueil nécessitent de disposer d'un système de téléalarme qui soit fiable afin de garantir une intervention rapide des personnels spécialisés; en excluant toute éventualité de non déclenchement ou bien de faux déclenchement. Un maillon essentiel de tels systèmes est le système d'émission-réception HT (haute fréquence). Ce dernier doit présenter des caractéristiques exceptionnelles de sensibilité, de sélectivité, d'autonomie, d'indifférence aux brouillages extérieurs et de portée pour rendre le système de téléalarme fiable et efficace. On connaît déjà de nombreux systèmes d'émissionréception HF utilisés dans de nombreux domaines, en particulier celui des télécommunications et celui des applications télécommandées. On connaît en particulier des systèmes d'émission-réception HF assurant la transmission d'informations codees présentées sous formes d'une suite d'impulsions. A titre d'exemple, le brevet américain 4 430 652 divulgue un système de commande à distance dans lequel des signaux codés manuellement sont transmis par voie hertzienne puis reçus, décodés et transmis au dispositif commandé. Dans le domaine de la téléalarme, le brevet américain 4 110 738 décrit un dispositif d'alarme anticambriolage utilisant une transmission radio codée. Un module émetteur génère en cas de détection une séquence d'impulsions codées au moyen d'une modulation de fréquence d'un signal de fréquence porteuse. Cependant, ces systèmes d'émission-réception ne présentent pas toutes les garanties de fiabilité et de résistance aux non déclenchements et faux déclenchements absolument requises dans une application de type téléalarme pour personnes âgées ou à autonomie réduite, du fait que bien souvent les applications envisagées ne nécessitent pas ces critères. Le but de la présente invention est de remédier à ces inconvénients en proposant un système d'émissionréception HF pour téléalarme, comprenant une unité émettrice pour émettre sélectivement une suite prédéterminée d'impulsions codées modulées en fréquence, avec une fréquence porteuse prédéterminée, et un module récepteur, relié à une antenne de réception, pour recevoir le signal HF émis par l'unité émettrice, et comprenant des moyens de détection et de démodulation et des moyens de décodage, en vue de générer un signal d'alarme décodé. Suivant l'invention, le module récepteur comprend en outre des moyens d'amplification accordée en aval de l'antenne de réception et comportant au moins un composant transistor à effet de champ et les moyens de détection et de modulation et les moyens de décodage sont agencés de sorte que les moyens de détection et de modulation transmettent aux moyens de décodage un signal de désactivation lorsqu'aucune porteuse fréquence prédéterminée n'est détectée. Ainsi, on dispose avec le système selon l'invention, d'une réception de grande sélectivité et présentant très peu d'intermodulation grâce à l'emploi d'un transistor à effet de champ dans l'étage d'entrée qui procure en outre une amélioration sensible de la portée du système par rapport aux systèmes existants. Cette grande sélectivité assure l'élimination de tout faux déclenchement tandis que la sensibilité obtenue garantit tout risque de non déclenchement. Par ailleurs, la désactivation des moyens de décodage, qui sont bien souvent fort consommateurs d'énergie électrique, en l'absence de détection de porteuse, permet d'obtenir un accroissement notable de l'autonomie du module récepteur par rapport aux système existants. Dans une version avantageuse de l'invention, l'unité émettrice est portable et comprend des moyens d'alimentaton électrique autonome. Cette version concerne le domaine principal de la protection des personnes âgées et à autonomie réduite, qui grâce au système selon l'invention, peuvent se déplacer en transportant avec elles une unité émettrice autonome. Selon une forme préférée de réalisation de l'invention, le module récepteur est relié à des moyens d;alimentation secourue. En effet, l'économie d'énergie apportée par la désactivation des moyens de décodage rend encore plus efficace l'emploi de moyens d'alimentation secourue dont la durée de maintien de la tension est alors accrue pour une capacité énergétique donnée. Dans un mode de réalisation avantageux de l'invention, l'unité émettrice comprend des moyens pour initier une transmission d'un signal d'alarme, tels que des moyens de poussoir, et des moyens pour acquitter ladite transmission. Ce mode de réalisation correspond typiquement à l'application du système d'émission-réception selon l'invention, au domaine de la protection des personnes âgées et à mobilité réduite, puisqu'unie simple pression sur le poussoir initie le processus de transmission d'une suite d'impulsions codées. D'autres particularités et avantages de l'invention apparaîtront encore dans la description ciaprès. Aux dessins annexés donnés à titre d'exemples non limitatifs - la figure I est une vue schématique d'ensemble d'une unité émettrice et d'un dispositif réception constituant un système d'émission-réception HF selon l'invention ; - la figure 2 est un schéma-bloc simplifié des éléments représentés à la figure 1 - la figure 3 est un schéma électrique détaillé d'une unité émettrice selon l'invention - la figure 4 est un schéma électrique détaillé d'un module récepteur selon l'invention ; - la figure 5 illustre l'utilisation d'une balise radio dans une forme de réalisation particulière de l'invention. On va maintenant décrire une forme préférée de réalisation du système d'émission-réception HF selon l'invention, en référence aux figures 1 à 4. Le système 1 d'émission/réception HF selon l'invention est essentiellement destiné à assurer la fonction de téléalarme pour une personne à autonomie réduite, en référence à la figure 1, qui illustre de façon très simplifiée les deux éléments essentiels du système 1 selon l'invention qui sont constitués d'une part, par une unité émettrice 2 portable placée à proximité immédiate de la personne qui en est titulaire, et d'autre part, par un module récepteur 3 à distance de la personne concernée. L'unité émettrice 2 comporte en général un boutonpoussoir d'alarme 4 et un bouton-poussoir d'acquittement 5, ainsi qu'une source autosome d'énergie électrique 7, tel qu'une pile. Le module récepteur 3, doté d'une antenne réceptrice 8 est de préférence relié à une alimentation secourue AS et à des dispositifs extérieurs de communication et de visualisation 3b par une liaison électrique 3a. Le poussoir acquitteent peut être utilisé de deux façons différentes. D'une part dans le cas d'une téléalarme personnelle, il peut être utilisé comme moyen de contrôle de la pile éventuellement comme deuxième source de déclenchement possédant un code différent de celui de l'alarme. Dans ce cas, le récepteur doit être muni d'un double décodeur. Dans cette application, le récepteur qui capte l'alarme est associé à un transmetteur téléphonique. D'autre part, dans le cas d'une téléalarme centralisée, le poussoir "acquittement" est utilisé comme moyen d'acquittement à distance. Dans ce cas, la personne portant l'appareil émet une alarme qui est reçue par la centrale de réception. Celle-ci prévient par divers moyens (visuels, locaux ou à distance par radio) le personnel soignant, celui-ci rejoint la personne ayant émis l'alarme et prévient la centrale que l'appel a été enregistré en appuyant sur le poussoir d'acquittement de l'émetteur de la personne qui a émis l'alarme. Il est à noter qu'une téléalarme centralisée a été décrite dans la demande de brevet français de la demanderesse, déposée ce jour et intitulée "Système de téléalarme centralisée" dont le contenu est incorporé dans la présente description. En référence à la structure simplifiée 10 donnée sous forme de schéma-bloc à la figure 2, l'unité émettrice comprend un bloc d'initiation d'alarme comportant le boutonpoussoir P, un bloc codeur C et un bloc émetteur E, assurant les fonctions de modulation et d'amplification accordée et relié à une antenne émettrice AE. L'ensemble des circuits électroniques de l'unité émettrice 10 est alimenté par une batterie ou pile B. La structure simplifiée 100 du module récepteur, illustrée par la figure 2, comprend un bloc récepteur relié à l'antenne réceptrice AR, un bloc décodeur D délivrant des informations d'alarme décodées à une interface d'alarme A assurant le-transfert de ces informations vers l'extérieur, soit sur des réseaux spécialisés, soit sur une console de visualisation, non représentée. L'ensemble des circuits du module récepteur 100 est alimenté par une alimentation secourue AS de structure classique. L'unité émettrice 10 comprend, en référence à la figure 3, un circuit de veille 60, alimenté par une batterie B, par exemple une pile d'une tension de 9 volts et comprenant un transistor bipolaire 16 dont la base est commandée via une résistance 17 par un bouton-poussoir 13 relié à un pont constitué par une résistance 15a et un condensateur 15 aux bornes de la pile B. Le transistor 16 commande via une résistance 15b la base d'un second transistor bipolaire 14 pnp dont l'émetteur est relié à la borne de potentiel haut de la pile B et dont le collecteur alimente les blocs de codage et d'émission de l'unité émettrice 10 lorsque le boutonpoussoir 13 est pressé. Le collecteur du transistor 14 est en outre relié à un circuit 70 de contrôle de niveau de la pile B, comprenant une diode 18 en série avec une résistance 21, une diode Zener 22 et une diode électroluminescente 22a. Un cavalier 19 est prévu pour court-circuiter la diode 18 dont la cathode est reliée à la cathode d'une diode 20 reliée par son anode à un bouton-poussoir de test de pile 12. Un circuit codeur conventionnel 24, par exemple un circuit intégré MM 53200, est d'une part relié à un groupe 23 de commutateurs de programmation du codage, et d'autre part, à sa borne d'alimentation Vcc ainsi que sa ligne de sélection SEL reliée au collecteur du transistor 14. Sa ligne desortie des impulsions codées OUT est reliée via une résistance 51 à un circuit modulateur comportant une diode VARICAP 2 et une inductance 46 reliée en série avec un quartz 47 de fréquence prédéterminée, 41, 225 MHz dans la réalisation pratique de l'invention. La borne de masse GND du codeur 24 est reliée au point milieu entre une diode 49 et une résistance 26 en série entre le potentiel haut de la pile B via le bouton-poussoir de test B et la masse. L'entrée "RC IN" est reliée au point milieu entre une résistance 50 et un condensateur 25, la résistance 50 étant reliée au collecteur du transistor 14. Le quartz 47 est partie intégrante d'un circuit oscillateur constitué d'un transistor bipolaire 31, d'une inductance d'oscillation 30 et de résistances de polarisation 28a, 28b et 51. Des condensateurs de découplage 29, 48, 52 sont aussi prévus, ainsi qu'un condensateur à capacité réglable 32 en parallèle sur l'inductance 30. La tension collecteur du transistor 31 est appliquée via un condensateur 52b à la base d'un transistor bipolaire 37 partie intégrante d'un circuit amplificateur accordé 90 comprenant en outre une inductance 35 en parallèle sur un condensateur de capacité réglable 36, des résistances de polarisation 34, 38 ainsi que des condensateurs de découplage 33, 40. La sortie de l'amplificateur accordé 90 est reliée à un filtre 91 comprenant une inductance de filtrage 41 en série avec un condensateur à capacité réglable 42 et un condensateur 41. Le point de liaison entre les deux condensateurs 42, 43 est relié au primaire d'un transformateur d'adaptation 44 dont le secondaire est relié à l'antenne émettrice AE. Le module récepteur 100 du système d'émissionréception HF selon l'invention, représenté en détail par le schéma électrique de la figure 4, comporte de façon générale, un étage d'amplification accordée d'entrée 300 relié à l'antenne réceptrice AR, et un circuit intégré monolithique 169 rassemblant les fonctions d'oscillateur, mélangeur, limiteur, amplificateur et démodulateur, en pratique le circuit MC 3361 de MOTOROLA semi-conducteurs, auquel sont associés un oscillateur local 230 et un filtre de détection de porteuse 240. Le circuit démodulateur 169 génère un signal de sortie démodulé Vs qui est ensuite appliqué à un étage d'amplification 250 du signal démodulé dont la sortie est reliée à un étage de mise en forme 260. Le module récepteur comporte en outre un circuit décodeur 191, par exemple un circuit de référence 53 200, dont l'entrée est reliée à la sortie de l'étage de mise en forme 260, tandis que sa borne d'alimentation Vc est reliée à la sortie d'un circuit 270 de mise en veille du décodeur 191, ce circuit de mise en veille étant commandé par un signal de désactivation issu du circuit démodulateur 169. La sortie OUT du décodeur 191 est appliquée via un transistor 187 et une diode en inverse 185 à l'entrée de déclenchement TRI G d'un circuit monostable 124 partie intégrante d'un circuit temporisateur d'alarme 280. Ce circuit génère en retour un signal temporisé OUT sur la base d'un transistor bipolaire 122 qui commande un relais 122,202 faisant partie du bloc de sortie 310 du module récepteur 100. Un circuit d'entrées auxiliaires 290 permet d'entrer via une interface 210 des signaux d'alarme transmis par voie filaire et de les mélanger aux signaux de sortie du décodeur en réalisant une fonction ou inversée. Il est bien sûr prévu un dispositif de filtrage et de régulation d'alimentation continue 320, recevant en entrée une alimentation continue non régulée issue de l'alimentation secourue (non représentée) et délivrant en sortie une tension régulée filtrée Vcc. On va maintenant décrire chaque partie du module récepteur 100, en mettant l'accent sur les caractéristiques essentielles du système selon l'invention et en ne détaillant pas outre mesure ce qui est bien connu de l'homme de métier. L'étage d'amplificaton accordée d'entrée 300 comprend un transistor à effet de champ 109, de structure MOS à double grille bien connue. L'une des grilles du transistor 109 est reliée à l'antenne réceptrice AR via un condensateur 116 et un condensateur 115 à capacité variable. En accord avec les techniques de mise en oeuvre de ce type de transistor, un condensateur 114; une inductance 113 et une résistance 112 sont reliées entre la grille et la masse du module. L'autre grille du transistor MOS 109 est reliée d'une part au potentiel Vcc via une résistance 104 et d'autre part, à la masse via une résistance 102 en parallèle avec un condensateur 103. La source du transistor 109 est reliée à la masse via une résistance 110 en parallèle sur un condensateur 111 tandis que son drain est relié d'une part, à la ligne d'alimentation Vcc via une bobine à noyau 105 et, d'autre part, à la borne d'entrée VE du circuit démodulateur 169 via un condensateur de découplage 232 relié par ailleurs à une résistance de tirage 107 dont une borne est reliée à la ligne Vcc. Un condensateur de découplage 106 est par ailleurs placé entre la ligne Vcc et la masse, comme cela est couramment effectué. Le bloc oscillateur local 230 comprend un quartz, par exemple de fréquence 40,770 MHz, couplé à une inductance 151 et à des condensateurs 150, 152, 153 suivant une structure bien connue de l'homme de métier. Le démodulateur 169 est relié à un filtre céramique 155 de fréquence 455 kHz qui contribue à la fonction de limiteur assurée complémentairement par le circuit 169, qui est par ailleurs relié à des condensateurs de découplage 156, 157 et à un filtre de démodulation 168 constitué par un transformateur de 455 KHz.. Le circuit démodulateur 169 est relié par ses bornes F1, F2 au filtre de détection de porteuse 240 qui comporte principalement des condensateurs 164, 165, 166 et des résistances 234, 234a, 167, 161 et un potentiomètre 161a, agencés suivant un schéma bien connu de l'homme de métier. Le filtre de détection de porteuse 240 génère via une diode 163 et une résistance 235 reliée à un circuit constitué par la mise en série d'une résistance 160 et d'un condensateur 162, un signal de non-détection de porteuse sur la borne d'entrée SE du circuit démodulateur 169. Ce dernier génère en retour un signal de désactivation S à destination du circuit de mise en veille 270. La sortie Vs démodulée du circuit démodulateur 169 est appliquée via une résistance 167 à l'entrée de l'étage amplificateur 250. Une résistance 168a et un condensateur 129 de découplage sont prévus entre cette entrée et la masse du module récepteur 100. L'étage amplificateur 50 est constitué de façon classique autour d'un amplificateur opérationnel 134, par exemple de type bien connu LM 358, monté en amplificateur et dont les deux entrées négative et positive, via respectivement des résistances 137 et 138 sont reliées à l'entrée de l'étage, l'entrée positive étant en outre reliée à une résistance 109 en parallèle sur un condensateur 109, tous deux reliés à la masse. En revanche, l'entrée positive de l'amplificateur opérationnel 134 est reliée en contre-réaction à la sortie via une résistance 136.La sortie de l'étage d'amplificateur 250 est relié via un circuit de type intégrateur constitué d'une résistance 130 et d'un condensateur 232 à l'entrée positive d'un scond amplificateur opérationnel 133 monté en comparateur et dont l'entrée négative est reliée à un potentiomètre 135 placé entre la masse et une ligne commandée par le circuit de mise en veille 270. La sortie de l'étage de mise en forme 260 est appliquée à l'entrée IN du circuit décodeur 191 dont les dix entrées "ligne de programmation" sont reliées à un groupe de commutateurs 192. La borne d'alimentation Vc du décodeur 191 est reliée d'une part au collecteur d'un transistor 132 appartenant au circuit de mise en ve-ille 270 et d'autre part, à l'entrée "RC IN" du décodeur 191 via un circuit de type R, C comportant une résistance 190 et un condensateur 233. Le circuit de mise en veille 270 comprend trois transistors bipolaires, de type npn : 131, -187, et de type pnp 132. Le signal de désactivation S issu du circuit démodulateur 169 est appliqué à la base des transistors 172, 187 via respectivement des résistances 131, 188. Le collecteur du transistor 172 est relié via une résistance 171 à la base du transistor 132, tandis que son émetteur est relié à la masse. L'émetteur du transistor 132 est relié à la ligne de potentiel haut Vx tandis que son émetteur est relié d'une part, à une ligne d'alimentation de l'amplificateur opérationnel 143, et d'autre part, à la borne d'alimentation du décodeur 191. Sa base est reliée e. outre à la ligne de potentiel Vcc par un résistance 237, tandis que la ligne supportant le signal de désactivation S est reliée à la ligne de potentiel Vcc via une résistance 129. Le transistor 187 contrôle la ligne de sortie OUT du décodeur 191 et le collecteur de ce transistor est relié via la diode 186 à l'entrée TRIG du monostable 124. L'anode de la diode 186 est en outre reliée à un condensateur 183 relié à la masse, à une résistance 128a reliée à la ligne de potentiel Vcc et à une diode 185 en tête-bêche avec une autre diode 184.Ces deux diodes 184, 185 sont parties intégrante du bloc d'entrées auxiliaires 290 qui, outre l'interface d'entrée 210, comprend trois inductances de filtrage 174, 175, 180, des condensateurs de découplage 177, 182, une troisième diode 176 correspondant à une entrée auxiliaire particulière et des résistances 179,- 178 agencées de façon bien connue de l'homme de métier. Le circuit temporisateur 280 est organisé autour du monostable 124, par exemple un circuit de type LM 555, auquel sont associés de façon classique un circuit R, C constitué d'une résistance 125et d'un condensateur 130 et déterminant la constante de temps du monostable 124, ainsi que des condensateurs de découplage 131, 131a et une résistance 126. La sortie OUT du monostable 124 commande, via une résistance 127 la base d'un transistor bipolaire 122 dont l'émetteur est relié à la masse et le collecteur est relié, selon la position des cavaliers 121a, 121b, soit directement à une borne de sortie B7 via une inductance de filtrage 117, cavalier 121b, soit à la fois aux bornes B9 et B8, via l'inductance de filtrage 118, le commutateur 202 étant alors basculé du fait de l'excitation de la bobine 122 lorsque le cavalier 121a a été préalablement mis en place.Une diode de roue libre 120 est bien sûr prévue pour démagnétiser la bobine 122 à l'issue du signal d'alarme temporisé. Lorsque plusieurs unités émettrices El, E2 ..., En sont situées dans une zone géographique donnée, en référence à la figure 5, par exemple un pavillon isolé d'une institution pour personnes agées, à distance du local où est situé le module récepteur, on utilise alors dans le système d'émission/réception selon l'invention, une balise radio BR qui reçoit les signaux d'alarme codés éventuellement issus des unités émettrices El, E2 ..., En et retransmet dans de bonnes conditions, notamment de puissance du signal, (grâce en partie au fait que le rendement de l'antenne est supérieur, étant donné l'absence de corps humain directement en contact avec l'antenne) les signaux à destination du module récepteur R équipé à cet effet d'une antenne réceptrice AR, de préférence extérieure. Bien entendu, l'invention n'est pas limitée aux exemples décrits et de nombrez aménagements peuvent être apportés à ces exemples sans sortir du cadre de l'invention. Ainsi, de nombreuses modifications mineures peuvent être apportées aux circuits électriques qui viennent d'être décrits, tout en maintenant les fonctions essentielles et effets techniques de chaque sous-module. L'évolution technique actuelle des composants électroniques peut tout à fait être prise en compte dans le système d'émission/réception selon l'invention. D'autres dispositifs d'initiation de l'alarme et d'acquittement peuvent être envisagés à la place de boutons poussoirs, tels que des capteurs de pression, optique ou autres ou des dispositifs de détection magnétique. Par ailleurs, l'invention peut être appliquée à d'autres domaines que celui de la téléalarme pour personnes à autonomie réduite. Elle peut par exemple être appliquée à la télésurveillance de biens ou de locaux. REVENDICATIONS 1. Système (1) d'émission-réception HF (haute fréquence) pour téléalarme, comprenant une unité émettrice (2, 10) pour émettre sélectivement une suite prédéterminée d'impulsions codées modulées en fréquence, avec une fréquence porteuse prédéterminée, et un module récepteur (3, 100l, relié à une antenne de réception (AR), pour recevoir le signal HF émis par l'unité émettrice (2, 10), et comprenant des moyens de détection et de démodulation (169) et des moyens de décodage (191, 192), en vue de générer un signal d'alarme décodé, caractérisé en ce que le module récepteur (3, 100) comprend en outre des moyens d'amplification accordée (300) en aval de l'antenne de réception (AR) et comportant au moins un composant transistor à effet de champ (109) et en ce que les moyens de détection et de modulation (169) et les moyens de décodage (191, 192) sont agencés de sorte que les moyens de détection et de modulation (169) transmettent aux moyens de décodage un signal de désactivation (S) lorsqu'aucune porteuse à la fréquence n'est détectée. 2. Système (1) selon la revendication 1, caractérisé en ce que l'unité émettrice (2, 10) est portable et comprend des moyens d'alimentation électrique autonome (7, 8). 3. Système (1) selon l'une des revendications précédentes, caractérisé en ce que l'unité émettrice (2, 10) comprend des moyens (4, 13) pour initier une transmission d'un signal d'alarme, tels que des moyens de poussoir, et des moyens (5, 12) pour acquitter ladite transmission. 4. Système (1) selon l'une des revendications précédentes, caractérisé en ce que le module récepteur (10) comprend en outre des moyens d- désactivation (270), reliés aux moyens de détection et de démodulation (240), pour désactiver les moyens de décodage (191, 192), à partir du signal de désactivation (S). 5 . Système (1) selon l'une des revendications précédentes, caractérisé en ce que le module récepteur (10) comprend en outre des moyens de transmission (280), reliés en sortie des moyens de décodage, (191, 192) pour délivrer un signal d'alarme de durée prédéterminée après détection et traitement d'un signal d'alarme codé transmis. 6. Système (1) selon l'une des revendications précédentes, caractérisé en ce que le module récepteur (10) comprend en outre des moyens d'entrées auxiliaires (290), situés en aval des moyens de décodage (191, 192) pour ajouter des signaux d'alarme transmis par voie filaire aux signaux d'alarme transmis par voie hertzienne. 7. Système (1) selon l'une des revendications précédentes, caractérisé en ce que le module récepteur (10) comprend en outre des moyens de filtre (240), reliés aux moyens de détection et de démodulation (169), pour détecter la fréquence porteuse prédéterminée et des moyens d'osciilateur local (230), reliés aux moyens de détection et de démodulation (169), pour générer un signal à une fréquence intermédiaire en entrée desdits moyens de détection et de démodulation (169), ces derniers étant agencés pour mixer le signal HF reçu et amplifié par les moyens d'amplification accordée (300) avec le signal de d'oscillateur local. 8. Système (1) selon l'une des revendications précédentes, caractérisé en ce que les moyens de détection et de modulation (169),sont regroupés au sein d'un circuit intégré. 9. Système (1) selon l'une des revendications précédentes, caractérisé en ce que la fréquence porteuse prédéterminée est sensiblement égale à 41,225 MHz. 10. Système (1) selon l'une des revendications précédentes, caractérisé en ce qu'il comprend en outre des moyens de balise radio (BR) pour recevoir des signaux d'alarme issus d'unités émettrices (El, E2 ..., En) situées dans une zone géographique donnée éloignée du module récepteur (R) et les retransmettre à destination du module récepteur (R).