Brevet FR2753799A1 — publié le 19980327

Dispositif opto-électronique de détection L'invention se rapporte à un dispositif optoélectronique de détection en particulier utilisé pour le contrôle de la présence et/ou du passage de véhicule sur une voie de trafic routier. La signalisation de type feux tricolores ou indicateur de vitesse représente aujourd'hui une solution connue et fréquemment employée dans la gestion du trafic routier en général. Cette signalisation dynamique reçoit de manière connue des informations de densité de trafic et notamment des informations quant au passage et/ou à la présence des véhicules circulants sur la voie considérée. Les messages fournis aux usagers sont de ce fait adaptés à la situation de l'instant. En exemple d'application, un carrefour à feux tricolores est composé d'une armoire de commande électronique de type connu qui assure la coordination des signaux électriques qui commandent les sources lumineuses des feux de signalisation. Cette armoire de commande reçoit en outre des informations provenant des boucles de détection insérées dans l'enrobé de la chaussée afin d'optimiser les temps de rouge et de vert entre les différentes voies de circulation. Ces boucles de type connu nécessitent la découpe systématique de l'enrobé de la chaussée, la mise en place de la dite boucle puis le rebouchage de la découpe. Ces opérations de mise en oeuvre prennent du temps et paralysent de fait la libre circulation des usagers sur la voie. En outre, la boucle ainsi posée doit être connectée jusqu'au dispositif d'analyse de type connu situé dans l'armoire de commande afin de produire le signal de sortie utilisable par la dite armoire de commande. Cette double installation ne facilite pas la mise en place globale de ce genre de détecteur. La présente invention a pour but de remédier à ces inconvénients en proposant un dispositif optoélectronique compact opérant la détection, le traitement et l'analyse du passage et/ou de la présence de véhicules et revendiquant une mise en oeuvre sans interruption de la circulation. Le dispositif suivant l'invention est remarquable en ce qu'il comporte au moins, selon la figure 1, deux capteurs opto-électroniques (1 et 2) pour produire un signal électrique différentiel dv3(t)=dvl(t)-dv2(t) avec dvl(t) et dv2(t) proportionnels aux variations des réflexions lumineuses (7.1 et 7.2) de la lumière ambiante (8) produites par un véhicule (9) coupant leur trajectoire respective et parallèle (1.1 et 2.2). En outre caractérisé en ce que le signal dv3(t) est amplifié par le gain N de l'amplificateur sélectif passe bande (3) pour produire le signal dv4(t)=N.dv3(t) pour commander l'étage de commutation (4) générant ainsi le signal de sortie Vs du dispositif selon l'invention. Le dispositif selon l'invention est aussi caractérisé en ce que les étages (1 à 3) sont alimentés par l'étage intermédiaire (5) dérivé de l'alimentation principale (6) qui alimente l'étage de commutation (4). La figure 2 représente le schéma électronique du dispositif selon l'invention. Selon cette figure, la production du signal dvl(t) nécessite une transformation du flux lumineux provenant des réflexions de la lumière ambiante sur la chaussée ou sur les véhicules en un signal électrique proportionnel à l'intensité de ce flux; cette opération est réalisée par la photodiode Dl amplifiée par le transistor Tl et les résistances Rl et R2 pour former le signal dvl(t) aux bornes du condensateur C1. Cet ensemble constitue le premier élément optoélectronique du dispositif selon l'invention. Il en va de même pour la photodiode D2, qui est amplifiée par le transistor T2 et les résistances R3 et R4 pour engendrer la création du signal dv2(t) aux bornes du condensateur C2 réalisant ainsi le deuxième élément opto-électronique du dispositif selon l'invention. La production du signal électrique différentiel dv3(t)=dvl(t)-dv2(t) est alors engendré par la création des signaux dvl(t) et dv2(t) respectivement aux bornes de Cl et C2 pour attaquer l'étage amplificateur sélectif (3). L'étage amplificateur sélectif passe bande (3) est composé de trois sous étages déterminés comme suit: Le signal différentiel dv3(t) est appliqué aux résistances R5 et R6 qui forment avec l'amplificateur opérationnel 1/4 IC l et avec les résistances R7 et R8 le premier sous étage pour produire une amplification différentielle de tension délivrée en sortie de l'amplificateur opérationnel 1/4 IC1. Le signal de sortie de l'amplificateur opérationnel 1/4 IC l est ensuite appliqué au deuxième sous étage composé des résistances R9 et R10 qui forment avec l'amplificateur opérationnel 2/4 IC 1 et avec les résistances R11 et R12 et les condensateurs C3 et C4 un filtre passe-bande pour délivrer le signal de sortie de l'amplificateur opérationnel 2/4 ICI. Le signal de sortie de l'amplificateur opérationnel 2/4 IC1 est ensuite appliqué au troisième sous étage composé des résistances R13 et R14 qui forment avec l'amplificateur opérationnel 3/4 IC1, les résistances R15, R16 et R17 et les condensateurs C5 et C6 un filtre passe-bande afin de délivrer le signal de sortie de l'amplificateur opérationnel 3/4 IC1. Ce signal de sortie est ensuite appliqué au pont redresseur PT1 qui alimente, après filtrage du condensateur C7, la diode de visualisation D3 et l'entrée de l'optocoupleur OPTl pour former en sortie de ce dernier le signal dv4(t) polarisé par la résistance R18. Le coefficient d'amplification N du signal dv3(t) selon dv4(t)=N.dv3(t) représente de fait les différentes fonctions cumulées des trois sous étages composants l'étage d'amplification sélectif passe bande (3). L'étage de commutation (4) reçoit donc le signal dv4(t) issu de la sortie de l'optocoupleur OPT1. Ce signal commande alors la base du transistor T3 reliée au condensateur réservoir C8. Le transistor T3 excite donc le relais RE1 pour toute valeurs de dv4(t) supérieure à 0.7 volts. Ce relais commande les contacts secs S1, S2 et S3 du signal de sortie Vs. Le transistor T3 est protégé par la diode de roue libre D4. L'étage d'alimentation principale (6) est constitué d'un transformateur TRl abaisseur de la tension secteur 230 Volts qui alimente le pont redresseur PT2 afin de délivrer une tension filtrée par le condensateur C12 au régulateur de tension RG1 équipé du condensateur filtre C13 pour produire la tension +VCC d'alimentation des autres étages. L'étage d'alimentation intermédiaire (5) est constitué des résistances Rl9, R20, R21, des condensateurs C9, C10, Cli et de l'amplificateur opérationnel 4/4 IC1 afin de produire en sortie de ce dernier une tension intermédiaire égale à +VCC/2. Cette tension permet de fixer le seuil moyen de la détection différentielle. De ce fait les variations des signaux dvl(t) et dv2(t) sont produites par rapport à ce seuil moyen. La figure 3 décrit les chronogrammes des signaux dvl(t), dv2(t), dv3(t), dv4(t) et Vs lors du passage d'un véhicule coupant les trajectoires respectives des capteurs (1 et 2). Pendant le temps 0 à tl: il n'y a pas de passage de véhicule, dvl(t) et dv2(t) ont la valeur du seuil moyen de la détection différentielle soit +VCC/2. De fait dv3(t)=dvl(t)-dv2(t)=0 et dv4(t)=N.dv3(t)=0, la sortie Vs connecte donc S1 à S2. Pendant le temps tl à t2 . un véhicule coupe uniquement la trajectoire du capteur (1) ce qui engendre une variation de dvl(t) par rapport à dv2(t). De fait dv3(t)=dvl(t) et dv4=N.dvl(t) ce qui produit une commutation excitant la sortie Vs qui connecte S1 à S3. Pendant le temps t2 à t3 . le véhicule coupe les trajectoires des capteurs (1 et 2) ce qui engendre des variations de dvl(t) et de dv2(t). Ces variations n'étant pas forcément identiques, et c'est en général le cas, alors dv3(t)=dvl(t)-dv2(t) avec dv3(t) différent de zéro ce qui engendre dv4=N.dv3(t) et de ce fait conserve l'établissement de la commutation réalisée entre tl et t2. La sortie Vs connecte toujours Si à 53. Pendant le temps t3 à t4 : le véhicule coupe uniquement la trajectoire du capteur (2) ce qui engendre une variation de dv2(t) par rapport à dvl(t). De fait dv3(t)=-dv2(t) et dv4=N.(-dv2(t)), la sortie Vs connecte toujours S1 à S3. Pendant le temps t4 à t5: le véhicule est passé, de fait dvl(t) et dv2(t) reprennent la valeur du seuil moyen de la détection différentielle soit +VCC/2. De fait dv3(t)=0 et dv4(t)=0, la sortie Vs reconnecte donc S1 à S2. Les étages constitutifs du dispositif selon l'invention permettent donc de détecter une variation différentielle entre deux capteurs optique s, de cette manière le dispositif peut être disposé en dehors de la surface de chaussée, sur un support de signalisation par exemple. De fait, la mise en oeuvre du dispositif selon l'invention ne nécessite pas d'interruption du trafic. Les éléments représentés en figure 2 ont les valeurs qui suivent. Rl 100 KH W R2 100 KH 1/2 W R3 100 KH W R4 100 KH l/2 W R5 100 KH W R6 100 KH W R7 2.2 MH W R8 2.2 MH 1/2 W R9 100 KH W R10 100 KN W R11 2.2 MH W R12 2.2 MH 1/2 W R13 100 KH W R14 100 KN W R15 2.2 MH W R16 100 KH 1/2 W R17 2.2 MH W R18 27 KN W R19 10 KH W R20 100 H W R21 10 KH W C1 0.1 F 63 V C2 0.1 F 63 V C3 l F 63 V C4 10 nF 63 V C5 1 F 63 V C6 10 nF 63 V C7 4.7 F 16 V C8 22 F 50 V C9 10 F 16 V C10 22 F 16 V Cli 100 F 25 V C12 100 F 25 V C13 0.1 pF 63 V D1 TEYT 5500 D2 TEYT 5500 D3 led rouge D4 1N4148 PT1 B80 C1000 PT2 B80 C1000 OPT1 TIL114 Ici TL074 T1 BC238C T2 BC238C T3 2N2222 Rel Relais 12V 1RT RG1 7812 TR1 1 x 15V 2VA REVENDICATIONS l.Dispositif opto-électronique de détection comprenant au moins deux capteurs opto-électroniques (1 et 2) pour produire deux signaux électriques respectifs dvl(t) et dv2(t) dont les valeurs sont proportionnelles aux variations lumineuses (7.1 et 7.2) issues de la lumière ambiante (8) réfléchit par un véhicule (9) coupant leur trajectoire respective et parallèle (1.1 et 2.2) également caractérisés en ce qu'ils produisent un signal électrique différentiel dv3(t)=dvl(t)-dv2 (t). 2.Dispositif suivant la revendication 1 caractérisé en ce que le signal dv3(t) est amplifié par le gain N d'un amplificateur sélectif passe bande (3) pour produire le signal dv4(t)=N.dv3(t) pour commander l'étage de commutation (4) qui génère la sortie Vs du dispositif selon l'invention. 3.Dispositif suivant la revendication 1 et 2, caractérisé en ce que les capteurs opto-électroniques (1 et 2) soit réalisés par deux photodiodes D1 et D2 connectées respectivement aux ensembles Ri, R2, Ti, CI pour produire le signal dvl (t) et R3, R4, T2, C2 pour produire le signal dv2(t). 4.Dispositif suivant la revendication 2 et 3, caractérisé en ce que l'amplificateur sélectif passe bande (3) soit constitué d'un premier sous étage composé des éléments 1/4 ICi, R5, R6, R7, R8 pour produire une amplification différentielle de tension connecté à un deuxième sous étage composé des éléments 2/4 IC1, R9, R10, Ril, R12, C3, C4 pour produire un filtre passe bande connecté à un troisième sous étage composé des éléments 3/4 ICl, R13, R14, R15, R16, R17. C5, C6 pour produire un filtre passe bande connecté au pont redresseur PT1 pour produire au travers des éléments C7, D3, OPT1, , R18 le signal dv4(t). 5.Dispositif suivant la revendication 4 caractérisé en ce que le signal dv4(t) est connecté au condensateur réservoir C8 pour commander le transistor T3 et exciter Ie relais REI, équipé d'une diode de roue libre D4, pour activer la sortie Vs du dispositifs selon l'invention.