Brevet FR2782159A1 — publié le 20000211

La présente invention concerne un dispositif de détection d'atteinte à l'intégrité d'une paroi du type comportant d'une part au moins un capteur de détection muni d'un conducteur filiforme définissant suivant la surface de la paroi un unique chemin sinueux, et d'autre part au moins un circuit électro- nique de traitement adapté pour fournir un signal représentatif de l'existence d'une atteinte à l'intégrité de la paroi en fonction de l'existence d'une dégra- dation d'au moins l'un des conducteurs filiformes. Elle concerne également une paroi équipée d'un tel dispositif. Les capteurs de détection d'atteinte à l'intégrité d'une paroi sont utili- ses notamment dans les parois de coffres-forts afin de détecter une tentative d'effraction par perforation de la paroi du coffre, par exemple par la mèche d'une perceuse. Les capteurs connus comportent généralement un condensateur dont les armatures s'étendent parallèlement l'une à l'autre sur toute la surface de la paroi à protéger. Les armatures sont séparées par un diélectrique et sont reliées à un circuit électronique de traitement. Ce dernier est adapté pour détecter une variation de la capacité du condensateur résultant de la dété- rioration d'au moins une armature. Un tel capteur est d'une structure relativement complexe, et conduit à une consommation d'énergie élevée. Il est par ailleurs connu, notamment du document FR-A-2 592 268, des dispositifs de détection mettant en oeuvre un conducteur filiforme résistif définissant un chemin sinueux suivant la surface de la paroi. Le conducteur a, en l'absence de toute dégradation, une résistance connue. Le dispositif comporte des moyens de détection d'une variation de la résistance du conducteur, cette variation étant révélatrice d'une dégradation du conducteur et donc d'une atteinte portée à la paroi. Les moyens de dé- tection comportent notamment un pont de Wheastone dans lequel est inté- gré le conducteur résistif. Ce type de circuit utilisant un pont de Wheastone est très délicat à mettre en oeuvre industriellement puisqu'il nécessite l'équilibrage initial du pont de Wheastone. Cet équilibrage est réalisé par exemple par étalonnage d'une résistance linéique ou par mise en oeuvre de deux conducteurs filifor- mes résistifs identiques dans le même pont de Wheastone. L'invention a pour but de fournir un dispositif de détection d'atteinte à l'intégrité d'une paroi qui soit facile à réaliser, fiable, et qui consomme peu d'énergie électrique lors de son fonctionnement. A cet effet, I'invention a pour objet un dispositif de détection d'atteinte à l'intégrité d'une paroi du type précité, caractérisé en ce que le ou chaque circuit comporte d'une part un élément résistif de mesure connecté en série avec le ou chaque conducteur, la valeur de la résistance de l'élément résistif étant supérieure à vingt fois la valeur de la résistance du conducteur filiforme associé, et d'autre part un module de détection d'une variation de tension aux bornes du ou de chaque élément résistif de mesure. Suivant des modes particuliers de réalisation, le dispositif de détec- tion comporte l'une ou plusieurs des caractéristiques suivantes: - la valeur de la résistance du ou de chaque élément résistif de me- sure est supérieure à 200 fois la valeur de la résistance du conducteur fili- forme associée; - la valeur de la résistance du ou de chaque conducteur filiforme est inférieure à 200 Q; - le ou chaque conducteur et l'élément résistif de mesure associé sont intégrés dans un circuit diviseur de tension; - ledit module de détection d'une variation de tension aux bornes du ou de chaque élément résistif de mesure comporte des moyens de compa- raison de la tension mesurée aux bornes du ou de chaque élément résistif de mesure à au moins une valeur de seuil prédéterminée; - les moyens de comparaison sont adaptés pour comparer la tension aux bornes du ou de chaque élément résistif de mesure à deux valeurs de seuil prédéterminées, dont l'une est supérieure et l'autre est inférieure à la valeur de la tension aux bornes de l'élément résistif de mesure associé en I'absence d'atteinte à l'intégrité de la paroi; et - il comporte deux conducteurs filiformes pour lesquels les valeurs de seuil prédéterminées supérieure et inférieure sont notées respectivement Vimax et Vimin pour le premier conducteur et V2max et V2min pour le second conducteur, et en ce que les valeurs de seuil prédéterminées satisfont les relations suivantes V1 max + V2max --------------. 2 V1 min + V2min ______ -_ --- -> V2max. L'invention a également pour objet une paroi équipée d'un dispositif de détection d'atteinte à l'intégrité de la paroi, caractérisée en ce que le dis- positif est tel que décrit ci-dessus. L'invention sera mieux comprise à la lecture de la description qui va suivre, donnée uniquement à titre d'exemple et faite en se référant aux des- sins sur lesquels: - La figure 1 est une vue en perspective du capteur d'un dispositif de détection d'atteinte à l'intégrité d'une paroi selon l'invention; - La figure 2 est une vue en section longitudinale prise suivant la ligne Il-11 du capteur de la figure 1, associé à une paroi; - La figure 3 est une vue schématique d'un dispositif de mesure inté- grant le capteur de la figure 1; et - La figure 4 est un graphique montrant les tensions en deux points du circuit de détection, ainsi que leurs valeurs de seuil respectives. Sur la figure 1 est représenté en perspective un capteur 10 de détec- tion d'atteinte à l'intégrité d'une paroi. Ce capteur peut notamment être utilisé comme capteur de détection de perforation. Le capteur 10 comporte un film souple isolant 12 formant un support plan sur une face duquel sont disposés deux conducteurs indépendants 14, 16. Le film 12 a une surface sensiblement égale à la surface de la paroi à protéger dans laquelle le capteur est destiné à être intégré. Le film souple est par exemple du "nylon", du "capton", ou de l"'époxy". Il est avantageu- sement en polyester. Les deux conducteurs sont formés chacun par une piste de circuit im- primé portée par le film souple 12. Ces pistes de circuit imprimé sont réali- sées par un procédé adapté. Chaque conducteur est un conducteur filiforme définissant un chemin sinueux continu suivant la surface du film 12. Chaque chemin ne comporte aucun recoupement, de sorte qu'il n'existe qu'un unique parcours pour aller d'une extrémité à l'autre d'un conducteur. L'ensemble formé par les deux conducteurs s'étend sur l'essentiel de la surface du film 12, cette dernière correspondant à la surface de la paroi à équiper. Chaque conducteur filiforme 14, 16 comporte, à ses extrémités, des premiers et seconds moyens de connexion notés respectivement 14A, 14B et 16A, 16B. Ces moyens de connexion sont formés par exemple par des pastilles de circuit imprimé permettant le soudage de fils de liaison à un cir- cuit électronique de traitement 18 adapté pour fournir un signal représentatif de l'existence d'une atteinte à l'intégrité de la paroi, en fonction de la dégra- dation d'au moins l'un des conducteurs. Le circuit 18 sera décrit en détail dans la suite de la description. Chaque conducteur a une section constante sur toute sa longueur et a avantageusement une largeur comprise entre 1 et 1,5 mm. Les conducteurs ont une épaisseur d'environ 15 pm dans l'application considérée de sorte qu'ils sont fragiles et peuvent être facilement dégradés ou rompus par l'action d'un outil. L'épaisseur des conducteurs est choisie en fonction de leur longueur pour que ceux-ci aient une résistance très faible pour qu'ils soient assimila- bles à des fils conducteurs. Ainsi, la résistance des conducteurs 14 et 16 est voisine de zéro et notamment avantageusement inférieure à 200 Q. Elle est par exemple de 63 Q. Les conducteurs 14 et 16 définissent chacun par exemple un chemin continu en boustrophedon, c'est-à-dire suivant des lignes continues s'éten- dant alternativement de gauche à droite puis de droite à gauche, parallèle- ment les unes aux autres, à la manière des sillons tracés dans un champ. Comme représenté sur la figure 1, les deux conducteurs s'étendent suivant des chemins continus définissant des boucles ouvertes imbriquées les unes dans les autres. Les deux conducteurs sont séparés l'un de l'autre par un intervalle constant avantageusement compris entre 1 et 1,27 mm. Comme représenté sur la figure 2, o le capteur est disposé le long d'une paroi P, la face du film 12, opposée à la face portant les conducteurs 14, 16, est recouverte par une zone conductrice 20 formant masse s'éten- dant sur l'essentiel de la surface du film. La zone conductrice 20 est reliée au circuit électronique de traitement 18. Le capteur de détection d'atteinte à l'intégrité d'une paroi est disposé le long d'une paroi pleine afin d'assurer la sécurité de l'enceinte qu'elle déli- mite. En particulier, le capteur peut être disposé sur la face intérieure de la paroi d'une valise de transport de valeurs telles que des billets de banque. Plusieurs capteurs de détection peuvent être installés afin de permet- tre la couverture de l'ensemble des parois délimitant l'enceinte à protéger. Avantageusement, le capteur est disposé sur la face intérieure de la paroi P et est orienté de sorte que les deux conducteurs 14, 16 sont dispo- sés vers l'intérieur de l'enceinte. Ainsi, la zone conductrice 20 est en contact avec la face intérieure de la paroi P et chaque conducteur 14, 16 est séparé de la paroi P par le support 12. Dans ces conditions, une personne ayant réussi à entailler la paroi afin d'accéder au capteur de protection, atteint d'abord la zone conductrice 20. Celle-ci ainsi que le support 12 protègent les conducteurs 14 et 16 qui ne sont pas directement accessibles, à moins de dégrader la zone conductrice 20. Sur la figure 3 est représenté plus en détail le circuit électronique de traitement 18. Celui-ci comporte deux sous-circuits analogues 22, 24 dans lesquels sont incorporés respectivement les conducteurs 14 et 16 du capteur. Seul le circuit 22 est donc décrit en détail. Le conducteur 14 est intégré dans un circuit diviseur de tension com- portant, montés en série, d'une part, une résistance 26 et le conducteur 14 et d'autre part, une résistance 28. La résistance 26 est reliée à la masse alors que la résistance 28 est reliée à une tension constante Vcc égale à 5 V. Le conducteur 14 est interposé entre les résistances 26 et 28 entre lesquelles il assure la liaison. La résistance 26 reliée à la masse a, par exemple, une résistance de 63 kQ, alors que la résistance 28 a une valeur de 27 k Q. Une première tension V1 est normalement établie au point de mesure A situé entre le conducteur 14 et la résistance 28. Cette première tension V, est égale à 3,55 V en l'absence de dégradation apportée au conducteur fili- forme 14. La valeur des résistances 26 et 28 est très supérieure à celle du con- ducteur 14, de sorte que la tension V1 est fixée par le seul rapport des va- leurs des résistances 26 et 28, la valeur de la résistance du conducteur 14 étant négligeable. Avantageusement, la valeur des éléments résistifs du pont diviseur de tension, et notamment la valeur de la résistance de mesure 28 est supé- rieure à 20 fois la valeur de la résistance du conducteur filiforme 14. Avanta- geusement, le rapport des valeurs des résistances est supérieur à 200. Une diode 30 est en outre montée en parallèle à la résistance 26 et au conducteur 14. Le point milieu A du circuit diviseur de tension est relié à l'entrée d'un comparateur double 32. Celui-ci comporte deux comparateurs 32A, 32B, formés par exemple chacun par un amplificateur opérationnel, dont une entrée est reliée au point milieu A. L'autre entrée des comparateurs 32A et 32B est reliée, respecti- vement, à une première tension de seuil prédéterminée Vmax et à une se- conde tension de seuil prédéterminée Vimin. Ces tensions sont prélevées aux points milieu d'un double pont divi- seur de tension formé de trois résistances 34, 36, 38 reliées en série entre la masse et la tension V", La tension Vlmax est par exemple égale à 3,8 V et la tension Vimin est égale à 3,2 V. Le comparateur 32A est adapté pour produire en sortie une tension égale à 5 volts si la tension V1 qui y est appliquée est inférieure à V1max. A l'inverse, le comparateur 32B est adapté pour produire en sortie une tension égale à 5 V si la tension V1 qui y est appliquée est supérieure à V1 min, Les sorties des deux comparateurs 32A et 32B sont reliées l'une à l'autre en sortie du comparateur double 32. La sortie de ce dernier est reliée à une entrée d'une porte ET désignée par la référence 40. De manière analogue, le circuit 24 incorporant le second conducteur 16 comporte une résistance de mesure 42 reliée en série avec le conducteur 16 et une résistance 44 pour former un circuit diviseur de tension entre la masse et la tension constante V0c. La résistance 42 reliée à la masse a une valeur de 27 k Q et la résistance 44 soumise à la tension V. a une valeur de 63 kQ. Ainsi, une seconde tension V2 est normalement établie au point de mesure B situé entre la résistance 44 et le conducteur 16. La tension V2 est égale à 1,45 V. Dans le circuit 24 également, les valeurs des résistances 42 et 44 sont supérieures à 20 fois et avantageusement 200 fois la valeur de la ré- sistance du conducteur filiforme 16. Une diode 46 est en outre prévue entre le point B et la masse. Le point milieu B du circuit diviseur de tension est relié à un compa- rateur double 48 comportant deux comparateurs 48A, 48B reliés de manière analogue à ceux du comparateur 32 afin de comparer la tension V2 prélevée au point milieu B du circuit diviseur de tension à une première tension de seuil prédéterminée V2max et une seconde tension de seuil prédétermi- néeV2min. Ces tensions de seuils sont prélevées entre des résistances 50, 52, 54 montées en série entre la masse et la tension Vcc. Leurs valeurs sont choisies pour que les tensions V2min et V2max soient fixées, respectivement, à 1,2Vet 1,8 V. La sortie du comparateur double 48 est reliée à l'autre borne d'entrée de la porte ET 40. Les valeurs des résistances 26, 28 et 42, 44 sont déterminées de sorte que, avant toute altération du conducteur 14 ou 16, les tensions VI et V2 sont différentes l'une de l'autre comme représenté sur la figure 4. Par ailleurs, les tensions minimales et maximales Vimin, Vlmax et V2min, V2max sont choisies chacune de sorte que les tensions VI et V2 soient res- pectivement égales sensiblement à la moyenne des tensions maximales et minimales associées. L'écart entre les valeurs minimales et maximales défi- nit la sensibilité du dispositif de détection, c'est-à-dire les plages de variation de V: et V2 dans lesquelles aucun déclenchement ne se produit. En outre, les tensions Vimin, Vlmax, V2min et V2max sont choisies de sorte que: V1 max + V2max -......... 2 V1 min + V2min -......... > V2max (relation 2) Le respect des relations 1 et 2 assurent un écart suffisant entre les tensions de seuil pour assurer un déclenchement en cas d'établissement d'une liaison électrique entre les conducteurs 14 et 16. Enfin, la zone conductrice 20 formée sur la face opposée du film sou- ple est reliée à la masse du circuit de traitement 18. Le dispositif de détection d'une atteinte à l'intégrité d'une paroi fonc- tionne de la manière suivante. La tension constante Vc est appliquée aux bornes des deux circuits diviseurs de tension. Ainsi, au repos, les tensions V, et V2 sont comprises entre les première et seconde tensions de seuil respectives, comme repré- sente sur la figure 4. Elles sont alors sensiblement égales à 3,55 V et 1,45 V. Dans ces conditions, une tension égale à 5 V est obtenue en sortie de la porte ET 26, chaque comparateur 32, 48 ayant une tension égale à 5 V en sortie. Lors d'une tentative d'effraction sur la paroi, par exemple par perçage à l'aide d'un foret, des atteintes de différentes natures sont portées au cap- teur. Si le foret est métallique ou réalisé dans un matériau conducteur de l'électricité, lors du perçage, le foret établit une liaison électrique entre la masse formée par la zone conductrice 20 et au moins l'un des conducteurs 14, 16. Ainsi, la tension aux bornes de l'un des conducteurs chute. L'un des doubles comparateurs détecte alors cette chute de tension et produit en sor- tie un signal de tension nulle, de sorte que la tension en sortie de la porte ET s'annule. De plus, une liaison électrique entre les deux conducteurs 14, 16 peut également être établie par le foret conducteur. Les tensions V1 et V2 sont alors modifiées. Ces variations de tension sont détectées par les deux com- parateurs 32, 48, grâce aux conditions imposées sur les tensions par les relations 1 et 2. Il en résulte alors une tension nulle à la sortie de la porte 40. Si l'outil utilisé pour porter atteinte à l'intégrité de la paroi est non con- ducteur de l'électricité, du fait du faible écartement entre les conducteurs et de la fragilité de ceux-ci, I'outil utilisé produit une dégradation mécanique d'au moins un conducteur. Si le conducteur est rompu, la tension mesurée au point de mesure correspondant chute et sort de la plage de tensions dé- finie par le double comparateur associé, de sorte que l'atteinte est détectée. Enfin, en cas de tentative d'effraction visant à imposer une tension à l'un des conducteurs 14 ou 16 à l'aide d'un générateur extérieur, en vue de le rompre sans déclencher d'alarme, la tension imposée ne peut être que difficilement dans la plage de sensibilité du comparateur associé. Ainsi la tentative d'effraction sera détectée par l'un des comparateurs. On comprend qu'avec un tel dispositif, toute tentative d'atteinte à l'in- tégrité de la paroi, qu'elle soit menée avec un outil conducteur de l'électricité ou isolant, est détectée. De même, toute tentative de destruction de la paroi à l'aide d'un fluide conducteur de l'électricité, par exemple par immersion dans un bac est éga- lement détectée, puisque le liquide produit une liaison électrique entre les deux conducteurs. En variante non représentée, la zone conductrice 20 peut être sup- primée. Dans ce cas, la détection n'est plus assurée que par les deux con- ducteurs, et notamment la variation de résistance ou l'éventuel mise en court-circuit de ceux-ci lorsque l'outil destructif est conducteur de l'électricité. Enfin, le capteur peut comporter un unique conducteur filiforme s'étendant sur l'essentiel de la surface du support. Dans ce cas, seule la va- riation de résistance, ou la rupture du conducteur est détectée. En outre, le capteur 10 peut comporter plus de deux conducteurs afin de couvrir l'essentiel de la surface à protéger. Un tel dispositif de détection peut être utilisé dans toutes les applica- tions nécessitant la détection d'une atteinte mécanique portée à une paroi. Ainsi, le capteur peut être disposé dans la paroi d'un réservoir de combusti- ble d'un véhicule et notamment d'un avion, afin de détecter l'éventuel impact d'une balle. Par ailleurs, un tel capteur peut être intégré dans une paroi telle qu'une paroi de coffre-fort afin de permettre la détection d'une déformation de cette paroi. Dans ce cas, le film souple supportant les conducteurs est fixé suivant tout son périmètre de la paroi le long de laquelle il est appliqué. Ainsi, en cas de déformation de la paroi, le film souple subit une déformation telle que les conducteurs qu'il porte se rompent ou s'allongent de sorte que leur résistance est modifiée. REVENDICATIONS 1.- Dispositif de détection d'atteinte à l'intégrité d'une paroi, du type comportant d'une part au moins un capteur de détection (10) muni d'un con- ducteur filiforme (14, 16) définissant suivant la surface de la paroi un unique chemin sinueux, et d'autre part au moins un circuit électronique de traite- ment (18) adapté pour fournir un signal représentatif de l'existence d'une atteinte à l'intégrité de la paroi en fonction de l'existence d'une dégradation d'au moins l'un des conducteurs filiformes (14, 16), caractérisé en ce que le ou chaque circuit (18) comporte d'une part un élément résistif de mesure (26, 42) connecté en série avec le ou chaque conducteur (14, 16), la valeur de la résistance de l'élément résistif (26, 42) étant supérieure à 20 fois la valeur de la résistance du conducteur filiforme associé (14, 16), et d'autre part un module (32, 48) de détection d'une variation de tension aux bornes du ou de chaque élément résistif de mesure (26, 42). 2.- Dispositif selon la revendication 1, caractérisé en ce que la valeur de la résistance du ou de chaque élément résistif de mesure (26,42) est su- périeure à 200 fois la valeur de la résistance du conducteur filiforme asso- ciée (14,16). 3.- Dispositif selon la revendication 1 ou 2, caractérisé en ce que la valeur de la résistance du ou de chaque conducteur filiforme (14,16) est infé- rieure à 200 Q. 4.- Dispositif selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce que le ou chaque conducteur (14,16) et l'élément résistif de mesure (26,42) associé sont intégrés dans un circuit diviseur de tension. 5.- Dispositif selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce que ledit module (32,48) de détection d'une variation de tension aux bornes du ou de chaque élément résistif de mesure (26,42) comporte des moyens (32,48) de comparaison de la tension mesurée aux bornes du ou de chaque élément résistif de mesure (26,42) à au moins une valeur de seuil prédéterminée. 6.- Dispositif selon la revendication 5, caractérisé en ce que les moyens (32,48) de comparaison sont adaptés pour comparer la tension aux bornes du ou de chaque élément résistif de mesure (26,42) à deux valeurs de seuil prédéterminées, dont l'une est supérieure et l'autre est inférieure à la valeur de la tension aux bornes de l'élément résistif de mesure associé (26,42) en l'absence d'atteinte à l'intégrité de la paroi. 7.- Dispositif selon la revendication 6, caractérisé en ce qu'il comporte deux conducteurs filiformes pour lesquels les valeurs de seuil prédéterminées supérieure et inférieure sont notées respectivement Vimax et Vlmin pour le premier conducteur et V2max et V2min pour le second conducteur, et en ce que les valeurs de seuil prédéterminées satisfont les relations suivantes V1 max + V2max -------- ----- à______________- > V2max. 2 8.- Paroi équipée d'un dispositif de détection d'atteinte à son intégrité, caractérisée en ce que le dispositif est selon l'une quelconque des revendi- cations précédentes.