Brevet FR2673020A1 — publié le 19920821

L'invention concerne un système pour la protection d'un site interdit contre des intrusions, du type comprenant une clôture électrifiée pourvue d'au moins un fil de ligne formant une boucle entre les bornes d'un dispositif électrificateur comportant un générateur d'impulsions de haute tension destiné à être envoyé sur la ligne, à des intervalles de temps prédéterminés, pour produire un choc électrique à une personne touchant ledit fil de ligne. Dans les systèmes connus de ce type, on utilise les impulsions de haute tension également pour la détection des tentatives d'intrusion. Cette détection se fait par une mesure du courant de fuite. Or ces systèmes connus présentent des graves inconvénients. Ils imposent la génération d'une forme d'onde de haute tension, qui est simple, de façon à faciliter la mesure du courant de fuite dans tous les cas de configurations de ligne. Les effets de cette forme d'onde vont à l'encontre de la dissuasion recherchée. De plus, la détection de l'intrusion doit entrainer une déformation suffisamment importante de l'impulsion de haute tension pour en assurer la mesure. Les impulsions ne sont donc plus d'aucune efficacité lorsque la ligne est à terre ou lorsque la végétation entre en contact avec la ligne, la haute tension ne dépassant plus alors que quelques dizaines de volts, voire quelques volts. La durée des impulsions de haute tension étant limitée dans le temps, elle permet une détection d'intrusion pendant au mieux 1/20ème du temps.De plus, la détection est basée sur la mesure de la résistance d'isolement de la ligne et devient donc très sensible à des conditions environnantes, par exemple au conditions atmosphériques, à l'isolement de la ligne électrique etc. Enfin ce type de détection consistant en une mesure du courant de fuite, il devient très peu sensible si les fils se trouvent en terrain peu conducteur. Dans ces conditions, il est impossible de détecter la moindre tentative d'intrusion. La présente invention a pour but de proposer un système qui ne présente pas les inconvénients considérables qui viennent d'être énoncés. Pour atteindre ce but, le système selon l'invention est caractérisé en ce que le dispositif électrificateur comprend en outre un générateur de signaux sinusoïdaux de détection d'intrusion, qui est adapté pour envoyer ces signaux sur le fil de ligne, pendant l'intervalle entre deux brèves impulsions de haute tension, des moyens de circuit électrique formant avec le fil de ligne un circuit résonnant dans lequel ce dernier constitue l'élément capacitif, le générateur G2 produisant des signaux ayant la fréquence de résonance de ce circuit, et un dispositif détecteur d'une intrusion. Selon une caractéristique avantageuse de l'invention, le générateur de signaux de détection est variable en fréquence et est monté dans un circuit d'asservissement de phase adapté pour faire fonctionner le générateur à la fréquence de résonance du circuit résonnant, indépendemment des variations de la capacité du circuit. Selon une autre caractéristique avantageuse de l'invention, le circuit d'asservissement est réalisé sous forme d'une boucle à verrouillage de phase comprenant un comparateur de phases adapté pour comparer la phase entre deux paramètres du circuit de résonance tel que la tension appliquée à celui-ci et le courant le traversant, à une valeur de phase de référence entre ces paramètres, représentative de l'état de résonance de ce circuit, et pour produire un signal de sortie représentatif d'une différence de phase entre les valeurs comparées, cette tension de sortie du comparateur constituant un signal de commande de correction de la fréquence du générateur de signaux de détection dans le but d'obtenir une tension zéro à la sortie du comparateur. L'invention sera mieux comprise, et d'autres buts, caractéristiques, détails et avantages de celle-ci apparaîtront plus clairement au cours de la description explicative qui va suivre faite en référence aux dessins schématiques annexés donnés uniquement à titre d'exemple illustrant plusieurs modes de réalisation de l'invention, et dans lesquels - La figure 1 montre le schéma bloc d'un premier mode de réalisation d'un système de protection d'un site selon la présente invention, et - La figure 2 donne le schéma bloc d'un deuxième mode de réalisation d'un système de protection selon l'invention. Dans la représentation schématique d'un système de protection d'un site interdit contre des intrusions, selon l'invention, qui implique l'établissement d'un obstacle physique à l'intrusion de toute personne, sous forme d'une clôture électrifiée isolée de la terre, cette clôture est formée par un fil de ligne indiqué en 1. Ce fil forme une boucle entre les bornes B1, B2 d'un dispositif électrificateur 2 tel qu'une armoire électrificateur. Ce dispositif 2 comprend un générateur G1 d'impulsions de haute tension de par exemple 7 KV et d'une durée relativement faible de par exemple 300 micro-secondes, et un générateur G2 de trains de signaux de détection d'une intrusion. Le générateur G1 produit des impulsions de haute tension à une fréquence par exemple d'une impulsion par seconde. Le générateur G2 produit des trains de signaux sinusoldaux et de préférence de basse fréquence dans une gamme de 500 Hz à 20 KHz. Ces trains de signaux sont envoyés sur le fil pendant les intervalles entre les impulsions de haute tension. Dans le mode de réalisation représenté à la figure 1, le système comprend un premier dispositif transformateur TR1 formé par un montage en série d'un premier transformateur haute tension TRla et d'un deuxième transformateur basse fréquence TRlb. Chacun des générateurs est relié à l'enroulement primaire du transformateur correspondant. Les deux enroulements secondaires de ces transformateurs sont montés en série entre la masse et une borne de sortie B3 du dispositif transformateur. Un contact interrupteur IN est monté en parallèle sur l'enroulement primaire du transformateur haute tension TRla de façon à pouvoir court-circuiter celui-ci entre deux impulsions haute tension envoyées par le générateur G1 sur la ligne. Un écrêteur EC est monté en parallèle à l'enroulement secondaire du transformateur basse fréquence TRlb. La borne de sortie B3 du dispositif transformateur TR1 est relié à la borne B1 du fil de ligne 1 par une inductance L. Dans le système selon la figure 1, l'inductance L et le fil de ligne 1 forment un circuit de résonance dont l'élément capacitif est constitué par le fil de ligne. Les bornes B3 et B2 sont reliées respectivement à l'enroulement primaire des transformateurs TR2a et TR2b qui forment ensemble un dispositif transformateur TR2 d'isolement vis-à-vis des impulsions haute tension. La borne B2 est encore reliée à la masse par l'intermédiaire d'une résistance R1. Les enroulements secondaires des deux transformateurs TR2a, TR2b sont reliés chacun à une entrée d'un comparateur de quadrature de phase CO dont la borne de sortie est reliée à un intégrateur IT. Le générateur G2 des signaux basse fréquence comprend un oscillateur commandé en tension VCO et un amplificateur AM interposé entre la sortie du dispositif oscillateur et l'enroulement TRlb du transformateur TR1. La sortie de l'intégrateur IT est reliée à la borne de commande en tension de l'oscillateur VCO. La sortie de ce dernier est reliée à un dispositif de mesure de fréquence MF connecté de son côté à un calculateur CA. Dans le mode de réalisation représenté à la figure 2 le circuit de résonance est réalisé sous forme d'un circuit de résonance parallèle. Ce mode de réalisation se distingue du premier par le fait qu'un seul transformateur constitue le dispositif transformateur TR1 et que le transformateur d'isolement TR2 est formé par un seul transformateur. Dans le cas de la figure 2, l'inductance L est formée par l'enroulement secondaire du transformateur TR1. En mode de résonance parallèle, l'information relative au courant est prélevée en 3 sur le conducteur reliant le générateur G2 au transformateur TR1. On décrira ci-après le fonctionnement du système de protection tel que décrit et représenté On constate tout d'abord que l'oscillateur de basse fréquence VCO, le comparateur de quadrature de phase CO et l'intégrateur IT constitue une boucle d'asservissement et à verrouillage de phase destiné à assurer que tout changement de la capacité du circuit résonnant entrain une modification de la fréquence des signaux sinusoïdaux produit par l'oscillateur de façon que cette fréquence soit toujours égale à la fréquence de résonance du circuit de résonance. A cette fin, en mode de résonance série (figure 1) le comparateur CO compare les phases des informations qu'il reçoit à ses deux entrées, à savoir les informations V et U représentatives respectivement de la tension et du courant traversant le circuit de résonance. Lorsque le circuit est à l'état de résonance, ces deux informations présentent une différence de phase de 90 . La différence de phase entre ces deux informations est comparée à une phase de référence constante de 90 . Lorsque la différence de phase à ses entrées dévie de la valeur de référence, en raison d'un changement de la capacité du fil de ligne 1, par exemple dû à une intrusion, le comparateur produit un signal de sortie correspondant, ce qui provoque l'application par l'intégrateur IT à l'oscillateur VCO d'une tension de commande amenant celui-ci à modifier sa fréquence jusqu'à ce que la nouvelle valeur de fréquence soit égale à la fréquence de résonance du circuit de résonance dont la capacité a été modifiée. La fréquence du signal produit par l'oscillateur VCO est mesurée en permanence et le calculateur CA en déduit la capacité de la ligne. Ainsi par exemple déjà un simple toucher de la ligne est détectable par la modification de la capacité de la ligne qu'il provoque. Ainsi le calculateur effectue un traitement des mesures de la capacité de la ligne afin d'extraire du bruit de l'ensemble toute modification de la capacité de cette ligne représentant une tentative d'intrusion, de sabotage etc, dans le but de générer une alarme. Le calculateur gère en outre la génération des impulsions haute tension et la boucle d'asservissement de phase. REVENDICATIONS 1. Système pour la protection d'un site interdit contre des intrusions, du type comprenant une clotûre électrifiée pourvue d'au moins un fil de ligne formant une boucle entre les bornes d'un dispositif électrificateur comportant un générateur d'impulsions de haute tension destiné à être envoyé sur la ligne, à des intervalles de temps prédéterminés, pour produire un choc électrique à une personne touchant ledit fil de ligne, caractérisé en ce que le dispositif électrificateur (2) comprend en outre un générateur (G2) de signaux sinusoïdaux de détection d'intrusion, adapté pour envoyer ces signaux sur le fil de ligne (1), pendant l'intervalle entre deux impulsions de haute tension, des moyens de circuit électrique (L) formant avec le fil de ligne (1) un circuit résonnant dans lequel ce dernier constitue l'élément capacitif, et un dispositif détecteur (CA) d'une intrusion par détection d'une variation de cette capacité, le générateur (G2) produisant des signaux ayant la fréquence de résonance du circuit résonnant. 2. Système selon la revendication 1, caractérisé en ce que le générateur (G2) de signaux de détection est variable en fréquence et est monté dans un circuit d'asservissement de phase adapté pour faire fonctionner le générateur à la fréquence de résonance du circuit résonnant, indépendemment des variations de la capacité précitée de ce circuit. 3. Système selon la revendication 2, caractérisé en ce que le circuit d'asservissement est réalisé sous forme d'une boucle à verrouillage de phase, qui comprend un comparateur de phase (CO) adapté pour comparer la phase entre deux paramètres du circuit résonnant, tel que la tension appliquée à celui-ci et le courant le traversant, à une valeur de phase de référence entre ces deux paramètres, qui est représentative de l'état de résonance du circuit résonnant et pour produire un signal de sortie en réponse à une différence de phase entre les valeurs comparées, cette tension de sortie du comparateur constituant un signal de commande de correction de la fréquence du générateur (G2) jusqu'à l'obtention d'une tension zéro à la sortie du comparateur (CO). 4. Système selon l'une des revendications 2 ou 3, caractérisé en ce que le générateur (G2) de signaux de détection comprend un oscillateur à fréquence variable, commandé en tension. 5. Système selon l'une des revendications précédentes, caractérisé en ce que le dispositif détecteur d'intrusion comprend un dispositif (MF)de mesure de la fréquence du générateur (G2) de détection d'intrusion et un calculateur (CA) adapté pour calculer la capacité du circuit de résonance, à partir de la fréquence mesurée. 6. Système selon l'une des revendications précédentes, caractérisé en ce que le dispositif électrificateur (2) comprend un dispositif transformateur (TR1) qui comporte deux transformateur (TRla), (TRlb) dont les enroulements secondaires sont montés en série avec une inductance(L)et du fil de ligne (1), tandis que les enroulements primaires sont reliés respectivement au générateur (G1) d'impulsions de haute tension et au générateur (G2) de signaux de détection. 7. Système selon la revendication 6, caractérisé en ce qu'un interrupteur (IN) est monté entre les bornes de l'enroulement primaire du transformateur (TRla) relié au générateur (G1) de haute tension, l'interrupteur (IN) étant adapté pour pouvoir court-circuiter cet enroulement entre deux impulsions de haute tension. 8. Système selon l'une des revendications 6 ou 7 caractérisé en ce qu'un écrêteur (EC) est monté en parallèle à l'écoulement secondaire du transformateur (TRlb) associé au générateur (G2) de signaux de détection. 9. Système selon l'une des revendications 1 à 5, caractérisé en ce que le dispositif électrificateur (2) comprend un transformateur (TR1) comportant un seul transformateur dont l'enroulement primaire est relié aux générateurs (G1) et (G2) et dont l'enroulement secondaire est monté en série avec le fil de ligne (1), l'inductance de cet enroulement formant l'inductance du circuit résonnant.