Brevet FR2697082A1 — publié le 19940422

La présente invention se rapporte à un capteur-détecteur de température et d'effraction à fibre optique pour panneau de façade, notamment pour façades d'immeubles et de grands bâtiments. Les façades des bâtiments sont pour la plupart habillées de panneaux dont le rôle essentiel se limite bien souvent à la décoration. Outre cette fonction purement décorative que jouent les divers composants de façade, la tendance actuelle dans le domaine du bâtiment est à la conception et la réalisation de composants multifonctions, c'est-à-dire d'utiliser le même produit dans plusieurs fonctions afin de récupérer l'énergie d'une façon plus efficace ou d'augmenter notablement le confort intérieur sans surcoût démesuré de structure. I1 en est ainsi des plans de façade formés fréquemment par une succession de panneaux plus ou moins complexes destinés à assurer l'éclairage naturel des pièces et leur isolation phonique et thermique. Les façades constituent par ailleurs des plans de surface étendue exposés à la lumière et à la chaleur solaire. Afin de commander divers dispositifs de régulation, de récupération d'énergie, de modification de l'éclairement transmis à l'intérieur des pièces, et d'autres paramètres climatologiques et de confort, le besoin d'un capteur-détecteur inerte et hautement fiable, au delà de la durée légale de garantie, s'est fait sentir. La présente invention a pour but de satisfaire ce besoin en procurant un capteur-détecteur pour panneau de façade présentant tous les avantages nécessaires et souhaitables dans le domaine du bâtiment. A cet effet, la présente invention se rapporte à un capteur-détecteur pour panneau de façade, caractérisé en ce que sa partie sensible est un enroulement circulaire de plusieurs tours d'une fibre optique multimode exploitée en modulation de modes, et en ce qu'il est placé à l'intérieur d'un panneau de façade. Le capteur-détecteur présente, non seulement tous les avantages liés à l'utilisation de fibres optiques, mais de nombreux autres complémentaires dans le domaine du bâtiment, à savoir capteur parfaitement robuste, inerte et passif pouvant être utilisé dans les ambiances les plus dangereuses car ne présentant aucun risque de type électrique ou risque d'explosion, par exemple réponse garantie du capteur quels que soient le degré d'humidité et les vibrations ambiantes . insensibilité à la majorité des perturbations diverses du milieu ambiant séparation des grandeurs physiques mesurées : le capteur peut répondre exclusivement aux variations de températures ; . grande précision et grande sensibilité ; . simplicité de mise en oeuvre coût réduit de fabrication et de montage implantation particulièrement facile, car il suffit de le solidariser au support utilisation conjointe en tant que détecteur d'effraction et de température. Les caractéristiques techniques et d'autres avantages de l'invention sont consignés dans la description qui suit, effectuée à titre d'exemple non limitatif sur un mode d'exécution en référence aux dessins accompagnants dans lesquels . la figure 1 est une vue schématique en perspective éclatée du panneau de façade équipé du capteur détecteur . la figure 2 est un schéma général du montage comprenant le circuit d'exploitation et le capteur. Diverses études sur les propriétés de biréfringence dans une fibre optique courbée ont montré que les pertes de propagation de la lumière liées à la courbure dans une même fibre dépendent fortement de la température du milieu ambiant et de la pression locale exercée sur la fibre. La présente invention a pour but d'utiliser pour une application dans le domaine du bâtiment ces propriétés de biréfringence dans une fibre optique courbée en vue de réaliser un capteur-détecteur de grande sensibilité en température et de haute fiabilité en même temps qu'un détecteur de chocs et de bris du panneau sur la face duquel il est rapporté. On sait que la perte d'intensité de propagation lumineuse le long d'une ou à travers une fibre optique dépend des facteurs suivants . caractéristiques des matériaux utilisés pression à laquelle elle est soumise . température du milieu ambiant dans lequel elle est plongée caractéristiques géométriques de la fibre dont l'ouverture numérique . longueur d'onde utilisée. Pour une même fibre, l'ouverture numérique dépend du rayon du courbure. Si celui-ci est constant, comme dans le cas d'un bobinage, la perte de propagation lumineuse ne déprendra, à pression constante ou quasi constante, par exemple la pression atmosphérique, que de la température du milieu ambiant, aux approximations d'ordre éloigné près. En choisissant convenablement les indices des matériaux et les rayons de courbure en fonction de la gamme de températures à couvrir, une fibre optique conformée selon un enroulement de diamètre approprié permettra de constituer un capteur de température de grande sensibilité et de grande précision. Le capteur-détecteur selon la présente invention comprend une fibre optique multimodes à saut d'indice, du type par exemple connu sous - la dénomination PCS 200, réalisée en silice et silicone. La fibre optique présente une longueur de liaison avec le circuit d'exploitation puis est conformée dans la partie sensible du capteur selon un enroulement, de préférence circulaire, de plusieurs tours et revient par une autre longueur de liaison vers le circuit d'exploitation. L'enroulement est plongé ou situé dans le milieu à surveiller. Pour des raisons de commodité, de fiabilité et de résistance mécanique, on colle ou fixe la fibre optique et notamment son enroulement contre une paroi, par exemple contre la face interne de la paroi de façade du panneau. Conformément à l'invention, on exploite cette fibre optique en contrôle de modes. A l'une de ses extrémités on injecte, à l'aide d'un coupleur optique, un faisceau de lumière émis par une source quelconque, par exemple une diode électro-luminescente. A son autre extrémité, on recueille la quantité de lumière propagée par la fibre optique par l'intermédiaire d'un photocoupleur lié à un photodétecteur ou un coupleur optoélectronique incorporé dans un montage électronique d'exploitation permettant de déterminer une correspondance entre la quantité de lumière transmise et la température au niveau de la partie sensible du capteur et de déclencher une alerte et/ou une alarme en cas de chocs sur le capteur ou de destruction de celui-ci, ou de chocs sur le support plan sur lequel le capteur est solidarisé. Pour illustrer davantage l'invention, on décrira ci-après un exemple de réalisation mettant en oeuvre un panneau de façade I du type capteur solaire comprenant une paroi transparente de façade, par exemple une glace teintée 2. Cette glace 2 constitue la paroi supérieure de fermeture d'un caisson 3 présentant un fond 4 équipé ou recouvert d'un matelas ou d'un panneau 5 d'un matériau isolant, par exemple peint en noir. Le caisson 3 est équipé d'un capteurdétecteur 6. Le capteur-détecteur 6 est de préférence intégré au caisson afin de renseigner sur la température de sa face avant ou celle de son volume intérieur. Cette information permet de commander par un montage d'exploitation 7 divers dispositifs d'extraction mécanique ou de ventilation mécanique contrôlée 8 ou de moyens 9 d'évacuation vers l'extérieur ou vers des circuits d'utilisation 10, de l'air chauffé dans son volume libre intérieur ou dans le canal vertical formé par la succession verticale de plusieurs caissons en disposition superposée. Comme indiqué, le capteur-détecteur est constitué d'une fibre optique multimodes 11 comprenant une longueur aller 12, une partie sensible 13 et une longueur retour 14. La partie sensible est formée d'un enroulement 15, de préférence circulaire, de plusieurs tours, placé dans le milieu à contrôler. La sensibilité est fonction du nombre de tours, ainsi que de la longueur périmétrique des tours. Il en est de même de l'étendue de mesure. Cet enroulement montre une fibre optique à nu ou gainée ou revêtue d'une couche de protection ou même insérée dans un étui rigide, métallique ou autre. Les contraintes diverses dans le domaine du bâtiment ne laissent que peu d'emplacements disponibles si l'on vise une grande sécurité. Il s'agit d'abord de la face exposée 16 du panneau ou du matelas isolant et ensuite de la face arrière 17 de la paroi de façade. Ce dernier emplacement permet d'assurer sans défaillance la fonction de détecteur de bris et d'intrusion. On pourra coller ou fixer la fibre optique directement sur cette face arrière. En raison de sa finesse et du caractère translucide de la fibre à l'état brut, l'enroulement du capteur n'apparaîtra pratiquement pas à l'observation à travers la paroi transparente teintée de façade. Le capteur-détecteur à fibre optique est exploité en modulation de modes par le montage général suivant (figure 2). Une source lumineuse 18, par exemple une diode électroluminescente, éclaire un premier coupleur optique 19 qui injecte un faisceau de lumière dans la fibre optique. Ce faisceau se propage le long de la fibre optique sur les parties droites de liaison et les courbes de l'enroulement pour ressortir à travers un deuxième coupleur optique 20 associé à un photodétecteur 21, par exemple une photodiode ou un phototransistor ou un coupleur optoélectronique monté dans un circuit de détection 22 constituant l'entrée du circuit d'exploitation 7. A titre d'exemple, et de façon non limitative, le circuit d'exploitation pourra comprendre un comparateur destiné à comparer en permanence le niveau du signal reçu par le photodétecteur ou le coupleur optoélectronique à celui de la courbe caractéristique de réponse du capteur et émettre un signal correspondant à la température. Il peut s'agir également d'un convertisseur qui fait correspondre aux niveaux de tension du photodétecteur ou du coupleur optoélectronique une indication de température. Un montage annexe 23 commande une alerte ou une alarme 24 en cas de variation(s) brusque(s) de pression ou d'une coupure du signal provenant du photodétecteur ou du coupleur optoélectronique. Ce montage pourra également être relié ou en communication avec le système général de surveillance du bâtiment. Il est bien entendu qu'au-delà des moyens décrits, diverses modifications évidentes et variantes simples entrent dans le cadre de la présente invention. REVENDICATIONS 1. Capteur-détecteur pour panneau de façade dans le domaine du bâtiment caractérisé en ce que sa partie sensible est un enroulement (15) de plusieurs tours d'une fibre optique multimodes (11) exploitée en contrôle de modes et en ce qu'il est placé à l'intérieur d'un panneau de façade (1) en vue de l'indication de la température et d'une détection d'effraction. 2. Capteur-détecteur selon la revendication 1 caractérisé en ce que l'enroulement (15) est circulaire. 3. Capteur-détecteur selon les revendications 1 et 2 caractérisé en ce que le panneau de façade (1) est un capteur solaire. 4. Capteur-détecteur selon l'une des revendications précédentes caractérisé en ce que la fibre optique (11) est fixée ou collée contre la face arrière (17) de la paroi de façade du panneau (1). 5. Capteur-détecteur selon l'une des revendications précédentes caractérisé en ce que la fibre optique (11) est insérée dans un montage comprenant une source lumineuse (18), un photocoupleur (19) à l'une de ses extrémités, un photocoupleur (20) et un photodétecteur (21) relié à un circuit d'exploitation (7) à son autre extrémité. 6. Capteur-détecteur selon la revendication 5 caractérisé en ce que le montage d'exploitation (7) commande d'une part des moyens de ventilation (8,9) mécanique contrôlée du volume d'air intérieur au panneau et d'autre part une alerte ou une alarme (24) par un montage annexe.