Brevet FR2743469A1 — publié le 19970718

La présente invention concerne un système destiné à empêcher un animal, notamment un chien, de pénétrer dans ou de s'évader d'une zone prédéterminée, c'est-à-dire de dépasser, quel que soit le sens du mouvement, les limites d'une zone prédéterminée. On connaît déjà un système dissuasif consistant à placer un fil électrifié à l'entrée (barrière) ou tout autour (enclos) d'une zone prédéterminée. Lorsque l'animal rentre en contact avec ce fil, il reçoit une secousse désagréable mais sans danger qui le force à s'éloigner du fil. Dans un tel système, il est nécessaire de prévoir un fil coloré pour qu'il soit visible non seulement par l'animal, mais également par les humains. Outre son aspect inesthétique, ce système est également peu pratique pour les humains qui doivent, pour pénétrer ou sortir de la zone, soit désactiver le fii, soit l'enjamber ou passer en dessous sans le toucher. Un deuxième type de système connu utilise l'association d'un fil enterré dans lequel on fait passer un signai électrique pour la génération en surface d'ondes très basses fréquences, et d'un collier porté par le chien, le collier étant muni d'un récepteur pour capter les ondes basses fréquences générées par le fil et de moyens pour générer des sanctions (signal sonore ou décharge électrique) à l'encontre du chien. Les avantages d'un tel système sont que la barrière est invisible et que la sanction ne peut être réalisée qu'à l'encontre de l'animal qui porte le collier dans la mesure où ce dernier franchit la barrière invisible. Par contre, I'infrastructure d'un tel système est lourde puisqu'il est nécessaire de creuser des tranchées pour enterrer le fil. Par ailleurs, la barrière d'ondes, bien qu'invisible, ne doit jamais être interrompue faute de quoi le récepteur sur le collier du chien ne pourrait plus capter ces ondes. II en résulte un système coûteux en alimentation puisque le fil enterré doit en permanence être électrifié. Pour pallier l'inconvénient précédemment cité lié à l'infrastructure, un troisième type de système connu utilise l'association d'un ensemble créant une barrière d'ultrasons et d'un collier porté par le chien dont le récepteur capte les ultrasons dès lors que le chien tend à franchir la barrière. Un dispositif situé sur le collier génère alors une sanction à l'encontre du chien. Bien que beaucoup plus simple sur le plan de I'installation que le système précédent, ce système d'ultrasons demande là encore une génération permanente de la barrière d'ultrasons. On note par ailleurs que les deux derniers systèmes qui viennent d'être décrits fonctionnent sur le principe selon lequel une sanction est générée à l'encontre du chien dès lors qu'un récepteur placé sur le collier capte les émissions d'une barrière active (ondes basse fréquence ou ultrasons). II en résulte que la sanction générée n'est pas toujours appropriée à la situation, notamment si l'animal arrive à grande vitesse pour le franchissement de la barrière. La présente invention a pour but de pallier les inconvénients précédents en proposant un système de faible consommation qui ne nécessite pas la création d'une barrière active et qui génère une sanction appropriée. Ce but est atteint grâce à l'invention qui a pour objet un système destiné à empêcher un animal de dépasser les limites d'une zone prédéterminée, du type comprenant un ensemble servant à fixer lesdites limites et un collier à porter par l'animal comprenant des moyens pour générer une sanction à l'encontre de l'animal qui tend à dépasser les limites, le système étant caractérisé en ce que ledit ensemble comprend au moins un détecteur infrarouge passif pour détecter l'approche de l'animal à proximité des limites, et des seconds moyens pour émettre un ordre de sanction en cas de détection, en ce que le collier comprend un capteur susceptible de recevoir l'ordre de sanction, et en ce que lesdits moyens génèrent, en fonction de l'ordre de sanction reçu, une sanction appropriée à l'encontre de l'animal. Contrairement aux systèmes connus, le système selon l'invention ne fonctionne pas sur la génération d'une barrière invisible, mais sur la détection passive de l'approche du chien. II en résulte que la consommation d'énergie n'est significative que lorsque le chien est proche des limites à ne pas dépasser. Au repos, le système est de faible consommation. En outre, la détection de l'approche du chien permet également d'apprécier la manière dont le chien approche, et d'émettre un ordre de sanction approprié. L'invention ainsi que ses avantages seront mieux compris au vu de la description suivante d'un mode de réalisation préférentiel d'un système selon l'invention, faite en référence aux figures annexées, dans lesquelles: - La figure 1 illustre, sous forme de synoptique, les différents éléments composant le système conforme à l'invention; - La figure 2 montre l'association d'un détecteur pyroélectrique et d'une lentille de Fresnel pour la surveillance d'une zone conique; - La figure 3 illustre le positionnement de la zone de surveillance et des lobes d'émission des ordres de sanction; - La figure 4 montre les connexions des différents éléments pour la génération d'une salve d'ultrasons à titre de sanction;; - La figure 5 montre les connexions des différents éléments pour la génération des impulsions haute tension à titre de sanction, - La figure 6 représente l'allure du courant consommé en fonction du temps au niveau de l'ensemble i - La figure 7 représente l'allure du courant consommé en fonction du temps au niveau du collier 2; - La figure 8 illustre l'allure du signal de détection dans trois situations différentes. La figure 1 décrit, sous forme de synoptique, le fonctionnement d'un système conforme à la présente invention: Un tel système comprend un ensemble 1, fixe, destiné à fixer la limite d'une zone à ne pas dépasser, et un collier représenté par la référence 2 à placer sur le chien, comprenant des moyens pour générer une sanction à l'encontre de l'animal. Au niveau de l'ensemble 1, un détecteur infrarouge passif permet de capter le déplacement d'un animal ou d'un humain par la détection de la chaleur émise par leur corps. Le détecteur infrarouge passif comporte de préférence un détecteur pyroélectrique 10, fonctionnant par exemple dans la bande 8-12,um dans le plan focal d'une lentille de Fresnel 11 de façon à augmenter la portée de la détection. Le type de zone surveillée par une telle association est conique. Pour de grandes distances, on utilisera par exemple une lentille de Fresnel de type CEO1 qui délimite un cône de 30 mètres maximum de portée et d'environ 3,8 d'angle d'ouverture, comme illustré sur la figure 2. Le nombre de détecteurs utilisés est lié au type de zone à surveiller: Pour le contrôle d'une barrière, un seul détecteur infrarouge passif placé au niveau d'une des extrémités de la barrière suffit. Pour augmenter la portée au-delà de 30 mètres, plusieurs détecteurs pourront cependant être placés en série les uns derrière les autres. Pour un contrôle périmétrique, quatre détecteurs seront nécessaires. Les signaux de détection en sortie du détecteur 10 sont de préférence amplifiés et mis en forme par un module d'amplification 12, puis délivrés à un microcontrôleur 13. Quand un mouvement est détecté dans la zone de surveillance, le microcontrôleur commande des moyens 14 pour l'émission d'un ordre de sanction. Dans le mode de réalisation préférentiel d'un système conforme à l'invention, I'ordre de sanction est émis au moyen de diodes LED infrarouges. Contrairement aux transmissions radio qui sont assujetties à des normes et à une homologation, I'émission de signaux infrarouges ne subit pas de limitations en puissance ou en fréquence. Un module 15 d'amplification en puissance permet avantageusement de moduler la puissance d'émission afin de limiter ia portée de l'ordre de sanction entre deux distances limites, fixées par exemple à 4 mètres et à 30 mètres.La portée est avantageusement réglée par l'utilisateur, par l'intermédiaire d'un bouton de réglage 16. Le détecteur infrarouge 10 et les moyens de génération 14 de l'ordre de sanction sont placés suffisamment proches de façon à ce que le cône de surveillance 100 (figure 3) du détecteur soit situé dans le lobe minimal 140 ou maximal 141 d'émission de l'ordre de sanction. Les sanctions à générer à l'encontre de l'animal sont de deux types: II peut s'agir d'une salve d'ultrasons ou d'une série d'impulsions haute tension. L'ordre de sanction est donc codé selon deux codes possibles, en fonction de la sanction que l'on souhaite appliquer. Le code est réalisé avantageusement par modulation d'impulsions, ce qui permet, d'une part, une immunité suffisante aux parasites éventuels, et d'autre part une sécurité suffisante vis-à-vis des systèmes infrarouges des véhicules ou des appareils domestiques se trouvant à proximité de la zone à surveiller. La longueur d'onde retenue pour l'émission infrarouge est d'environ 950 nm, pour laquelle les perturbations atmosphériques sont faibles et les composants électroniques sont courants et bon marché. Au niveau du collier 2, un capteur 20 est susceptible de recevoir l'ordre de sanction émis par les moyens 14. Dans l'exemple de réalisation préférentiel présenté ici, dans lequel l'ordre de sanction est émis par des diodes infrarouges, le capteur 20 est un récepteur infrarouge. Pour recevoir des ordres de faible puissance, ce récepteur doit être peu sensible à la lumière ambiante et possède une forte sensibilité à 950 nm. Le capteur 20 est positionné sur le collier du chien de façon à ce qu'il puisse capter les ordres de sanction arrivant sensiblement latéralement. Ainsi, les ordres de sanction ne sont reçus par le collier que dans le cas où le chien emprunte la mauvaise direction. L'analyse des ordres détectés par le capteur 20 est confié à un microcontrôleur 21 qui commande la génération des sanctions. Les moyens utilisés pour générer la sanction dépendent du type de sanction requis: Pour la génération des impulsions d'ultrasons, le microcontrôleur possède avantageusement une sortie programmée comme générateur d'impulsions (figures 1 et 4). Cette sortie est de préférence amplifiée en courant par un amplificateur 22 avant d'être dirigée sur un haut parleur 23 de faible dimension, capable d'émettre des signaux de fréquences élevées, typiquement de l'ordre de 6 KHz pendant une durée d'environ 2 secondes. Pour la génération des impulsions haute tension, le microcontrôleur 21 pilote un système comprenant un transistor darlington de puissance 24 et un transformateur d'impulsions 25 (figures 1 et 5). Un tel système est suffisant pour obtenir des impulsions de l'ordre de 1500V à partir d'une tension continue comprise entre 4,5 V et 9 V. Les impulsions sont émises au niveau de deux électrodes 26, par exemple deux écrous borgnes, en contact avec le cou du chien. Les impulsions sont par exemple émises toutes les 100 Cils, et ont une durée de 400 cils. En ce qui concerne l'alimentation du système qui vient d'être décrit, on conçoit aisément qu'il est plus commode de le rendre entièrement autonome, en utilisant une alimentation par pile. L'ensemble 1 est avantageusement alimenté par une pile alcaline 17 de 9V, par exemple du type PP3. Une telle pile offre une capacité de 550 mA.h. La figure 6 illustre la forme du courant I consommé par l'ensemble 1 en fonction du temps: Les différents composants électroniques de l'ensemble 1 sont choisis de manière à ce qu'en mode veille, c'est-à-dire lorsqu'il n'y a pas de détection de mouvement dans la zone de surveillance, la consommation de l'ensemble 1 se situe autour de 50 pA. La consommation lors d'une détection de mouvement est déterminée presque exclusivement par l'émission de la sanction : soit 10 ordres émis à 500 Hz (modulation 36 KHz avec un signal carré) avec un courant de 0,4A pour l'activation des diodes LED infrarouges et 5mA pour le fonctionnement opérationnel du microcontrôleur. L'effet dissuasif d'une sanction par haute tension permet de supposer que le chien ne déclenchera pas le système plus de deux fois par jour, par contre l'entrée d'une personne dans la zone surveillée provoquera l'émission des sanctions. En estimant le nombre de déclenchement journalier proche de 100, ce qui est dans la plupart des cas nettement supérieur à la réalité, on peut montrer que la consommation journalière est d'environ 57pA. Avec une pile du type PP3, l'ensemble 1 possède donc une autonomie A déterminée par: A = = 9650 heures 57 De manière analogue à l'ensemble 1, une pile alcaline 27 de 9 V permet l'alimentation des moyens électroniques du collier 2. La figure 7 illustre la forme du courant I consommé par l'électronique du collier 2 en fonction du temps La consommation du récepteur infrarouge utilisé est de l'ordre de 500pua. La consommation de l'électronique du collier, en l'absence de réception d'ordre de sanction, est inférieure à 550pA. Le nombre total des sanctions reçues par le chien peut être considéré faible car l'apprentissage est rapide pour des sanctions à base d'impulsions haute tension.Dans le cas de 20 sanctions haute tension de 10 impulsions, l'autonomie du collier récepteur peut être estimée à 3 mois (fonctionnement i Oh/jour). Grâce à la détection de l'approche du chien, il est possible de générer un ordre de sanction approprié à la situation. La figure 8 illustre l'allure du signal de détection SD en fonction du temps dans trois cas possibles: Sur la courbe 8a, on note que le signal est composé de trois parties A, B et C. La partie A, relative à une augmentation de chaleur, traduit l'entrée du chien dans la zone de surveillance. La partie B, relative à une stabilisation de la chaleur, traduit le fait que le chien est immobilisé. La partie C, relative à une diminution de chaleur, montre que le chien sort de la zone de surveillance. Dans un tel cas de figure, il est possible de générer une sanction progressive : lorsque l'on est dans la partie A, un ordre de sanction correspondant à la génération d'une salve d'ultrasons est émis.En général, le chien s'immobilise alors. Lorsque l'on est dans la partie C, on génère l'autre ordre de sanction, correspondant aux impulsions haute tension. Deux cas de figures se présentent: i soit le chien a rebroussé chemin. Dans ce cas, le capteur du collier est situé de l'autre côté et il ne reçoit pas le second ordre de sanction, même si le chien est encore situé dans la zone de surveillance; soit le chien est encore immobile ou continue dans la mauvaise direction. Dans ce cas, le second ordre de sanction est capté et la sanction haute tension est générée. Les courbes 8b et 8c illustrent l'allure du signal de détection lorsque l'animal pénètre dans la zone de surveillance, respectivement à une faible vitesse V1 et à une forte vitesse V2. On fixera par exemple à 2m/s la vitesse seuil. Dans le cas de la courbe 8b, on émettra successivement les deux ordres de sanction, de manière à effectuer une sanction progressive (ultrasons puis haute tension). Dans le cas de la courbe 8b, on enverra de préférence immédiatement l'ordre de sanction correspondant à la sanction la plus forte qui est la plus dissuasive. On voit donc que les séquencements dans les ordres de sanctions peuvent être adaptés en fonction de l'analyse du signal de détection. REVENDICATIONS 1. Système destiné à empêcher un animal de dépasser les limites d'une zone prédéterminée, du type comprenant un ensemble (1) servant à fixer lesdites limites et un collier (2) à porter par l'animal comprenant des moyens (21 à 26) pour générer une sanction à l'encontre de l'animal qui tend à dépasser les limites, le système étant caractérisé en ce que ledit ensemble (1) comprend au moins un détecteur infrarouge passif (10) pour détecter l'approche de l'animal à proximité des limites, et des seconds moyens (13, 14) pour émettre un ordre de sanction en cas de détection, en ce que le collier comprend un capteur (20) susceptible de recevoir l'ordre de sanction, et en ce que lesdits moyens (21 à 26) génèrent, en fonction de l'ordre de sanction reçu, une sanction appropriée à l'encontre de l'animal. 2. Système selon la revendication 1, caractérisé en ce que le détecteur infrarouge comporte au moins un détecteur pyroélectrique (10) associé à une lentille de Fresnel (11), de manière à déterminer une zone de surveillance conique. 3. Système selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce que lesdits seconds moyens comportent des diodes LED infrarouges (14). 4. Système selon la revendication 3, caractérisé en ce que les diodes LED infrarouges (14) fonctionnent à une longueur d'onde sensiblement égale à 950 nm. 5. Système selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce que l'ordre de sanction est codé par modulation d'impulsions. 6. Système selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce que l'ordre de sanction est choisi, en fonction du signal de détection issu du détecteur infrarouge passif, parmi deux codes possibles correspondant à deux sanctions différentes. 7. Système selon la revendication 6, caractérisé en ce que les deux codes possibles correspondent à la génération au niveau du collier (2) respectivement d'une salve d'ultrasons et d'une série d'impulsions haute tension. 8. Système selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce qu'un microcontrôleur (13) commande les seconds moyens (14) en fonction du signal de détection. 9. Système selon la revendication 3, caractérisé en ce que le capteur (20) susceptible de recevoir l'ordre de sanction est un récepteur infrarouge. 10. Système selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce que le capteur (20) est positionné sur le collier (2) de façon à capter les ordres de sanction arrivant sensiblement latéralement. 11. Système selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce que les moyens pour générer une sanction comportent un microcontrôleur (21) dont une sortie est programmée comme générateur d'impulsions délivrées à un haut parleur (23) émettant des signaux de fréquences élevées. 12. Système selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce que les moyens pour générer une sanction comportent un microcontrôleur (21) pilotant un système comprenant un transistor darlington de puissance (24) et un transformateur d'impulsions (25), les impulsions haute tension étant émises au niveau d'électrodes (26) en contact avec l'animal. 13. Système selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce que les composants de l'ensemble (1) sont alimentés par une pile alcaline (17). 14. Système selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce que les composants du collier (2) sont alimentés par une pile alcaline (27).