La présente invention concerne les dispositifs d'alarme capable de détecter les différences de pression acoustique consécutives à l'ouverture intempestive ou à l'effraction d'une porte ou d'une fenêtre et concerne en particulier un dispositif d'alarme autorégulé à très faible consommation d'énergie.
Dans les dispositifs d'alarme de ce type, le signal de sortie d'un microphone est tout d'abord amplifié, puis, d'une manière générale, comparé à une tension de référence fixe dans un comparateur dont la sortie peut avoir deux états possibles suivant la valeur relative du signal provenant du microphone et de la tension de référence.
Ces dispositifs déclenchent l'alarme sous l'effet d'une onde de compression apériodique, alors qu'ils sont insensibles à un signal périodique tel qu'un son audible, la surveillance s'opérant notamment sur la forme et l'amplitude des signaux captés.
Dans la plupart des dispositifs de l'art antérieur destinés à prévenir les ouvertures intempestives de portes et fenêtres dans un local clos, le réglage du seuil de sensibilité doit être effectué manuellement, cas par cas.
Ce réglage est étroitement lié, dans la pratique, aux éventuels défauts d'étanchéité du site concerné, ainsi qu'à l'excessive flexibilité de certains matériaux de construction utilisés, qui, en cas de vent violent, donnent naissance, par effet de poussée ou par infiltration, à des variations de pression à l'intérieur du local.
Afin d'éviter tout risque de déclenchement d'alarme non motivé par une effraction, il convient de régler à une valeur relativement élevée le seuil de sensibilité de ces détecteurs, afin qu'ils ne prennent pas en compte ces perturbations atmosphériques aléatoires et fugitives, mais inévitables puisque conditionnées par la présence de vent violent. Un tel réglage s'effectue au détriment de l'efficacité du détecteur par temps calme.
Pour remédier à ces inconvénients, le demandeur avait mis au point un dispositif d'alarme à autorégulation décrit dans le brevet européen 0.317.459. Dans ce dispositif, un détecteur différentiel de pression acoustique comporte un seuil de sensibilité réglé en permanence à sa valeur optimale par le signal de sortie du microphone qui est fonction des perturbations atmosphériques captées à l'entrée du microphone.
Malheureusement le dispositif décrit dans le brevet EP 0.317.459 fait appel à des composants électroniques analogiques tels que des condensateurs, des résistances dont les caractéristiques varient d'un composant à l'autre pour un même type de composant. Cette dispersion des caractéristiques pour un composant donné, même si elle est relativement faible peut entraîner des écarts de fonctionnement importants entre deux dispositifs dans la mesure où le fonctionnement du dispositif résulte de la combinaison d'une pluralité de tels composants. En outre, un tel dispositif est généralement alimenté en permanence et entraîne donc une consommation d'énergie excessive due au fait qu'il est branché sur le secteur dans une centrale d'alarme filaire.
Il existe cependant des documents tels que les documents US-A-5.705.985, US-A- 5.084.696 ou EP-A-0.159.218 qui décrivent des dispositifs d'alarme dans lesquels les moyens de régulation sont constitués d'un convertisseur analogique/numérique et d'un microprocesseur, mais aucun de ces documents n'utilise la durée de la perturbation atmosphérique pour augmenter le seuil de sensibilité du dispositif d'alarme.
C'est pourquoi le but de l'invention est de fournir des dispositifs d'alarme autorégulés présentant des écarts de fonctionnement insignifiants d'un dispositif à l'autre du fait notamment qu'une partie des fonctions du dispositif est réalisée par un microprocesseur.
Un autre but de l'invention est de fournir un dispositif d'alarme du type ci-dessus présentant une très faible consommation d'énergie grâce à l'utilisation d'un microprocesseur.
Par conséquent, l'invention concerne un dispositif d'alarme selon la revendication 1.
Les buts, objets et autres caractéristiques de l'invention apparaîtront plus clairement à la lecture de la description qui suit faite en référence aux dessins dans lesquels :
En référence à la figure 1, les signaux reçus par un capteur acoustique 10 tel qu'un microphone sont transmis d'une part à l'entrée + d'un moyen amplificateur à gain constant 12 et d'autre part à l'entrée + d'un moyen amplificateur à gain réglable 14 par l'intermédiaire d'une résistance 16 connectée à une tension de 0,8 volt.
Le moyen amplificateur 12 est composé principalement d'un amplificateur opérationnel 13 comportant entre son entrée - et sa sortie une résistance (d'une valeur de 3MΩ) et un condensateur (d'une valeur de 1nF) servant de contre-réaction pour limiter le gain. L'entrée - est reliée à la masse par l'intermédiaire d'un condensateur électrolytique empêchant l'amplification de la tension de repos.
Le moyen amplificateur 14 est composé principalement d'un amplificateur opérationnel 15 comportant entre son entrée - et sa sortie une résistance (d'une valeur de 4,7MΩ) et un condensateur (d'une valeur de 1nF) servant de contre-réaction pour limiter le gain. L'entrée - est connectée à la masse par l'intermédiaire d'un condensateur électrolytique 20 empêchant l'amplification de la tension de repos et d'un potentiomètre 22 de 210 à 10 000 dont le réglage se fait en fonction du local dans lequel est installé le dispositif d'alarme, le gain nécessaire du moyen amplificateur étant d'autant moins élevé que ledit local est étanche sur le plan acoustique.
La sortie du moyen amplificateur 12 est connectée à l'entrée + d'un comparateur 24 qui a pour fonction de transformer le signal analogique fourni par le moyen amplificateur 12 en un signal binaire dont la largeur est fonction de l'importance de la perturbation et qui est transmis au microprocesseur 26 dans le but d'autoréguler le dispositif d'alarme.
En fait, lorsque se produit une perturbation atmosphérique telle que du vent, cette perturbation induit un signal modulé à la sortie du moyen amplificateur 12, un tel signal ayant généralement une fréquence basse comprise entre 10 et 20Hz. Ce signal fourni à l'entrée + du comparateur 24 entraîne un signal de sortie numérique à la sortie 30 dudit comparateur et donc à l'entrée du microprocesseur 26. Ce dernier détectant une valeur 1 à la sortie 30 du comparateur 24 transmet alors, après une temporisation donnée, des impulsions numériques sur la ligne de sortie 32 qui ont pour but de diminuer la sensibilité du dispositif de manière à ne pas déclencher l'alarme de façon intempestive en cas de coup de vent comme on le verra par la suite. La valeur de la temporisation peut être fixée à 1s de sorte que si le signal reçu sur la ligne 30 dure moins que cette temporisation, le microprocesseur 26 ne prenne aucune mesure.
La sortie du moyen amplificateur 14 est connectée à l'entrée + d'un comparateur 34 qui transforme le signal analogique fourni par le moyen amplificateur 14 en un signal binaire qui est transmis au microprocesseur 26 dans le but de l'informer d'une ouverture de porte intempestive ou d'une effraction. Lorsqu'un signal correspondant à ce type d'événement est reconnu par le microprocesseur 26, celui-ci transmet un signal au moyen d'alarme 28 qui est de préférence un émetteur radio transmettant le signal d'alarme à la centrale d'alarme.
Comme on l'a vu précédemment, le microprocesseur 26 est programmé pour transmettre un signal sur sa sortie 32 lorsqu'il détecte un signal numérique de valeur 1 sur son entrée 30 en provenance du comparateur 24. Ce signal est formé d'impulsions de largeur variable dépendant du nombre et de la largeur des impulsions de valeur 1 détectées sur l'entrée 30. En effet, en supposant un échantillonnage d'une fréquence de 150Hz de cette entrée, un bit d'entrée d'une fréquence de 15Hz sera donc échantillonné environ 5 fois si le signal reçu est une sinusoïde parfaite. A chaque échantillonnage, la largeur de l'impulsion transmise sur la ligne 32 sera augmentée. De la même façon cette largeur est diminuée chaque fois que le microprocesseur détecte la valeur 0 du signal sur la ligne 30. On voit donc que plus le vent est fort, plus les impulsions transmises à la sortie du comparateur 24 sont larges et plus l'impulsion délivrée sur la ligne 32 sera large également. On obtient ainsi une modulation par largeur d'impulsion.
L'impulsion transmise sur la ligne 32 charge plus ou moins le condensateur 38 (de valeur 1µF) à travers la résistance 36 (de valeur 4,7 MΩ) et fournit une tension dont la valeur dépend de la largeur de l'impulsion fournie sur la ligne 32. Plus cette impulsion est large, plus la tension fournie sur l'entrée - du comparateur 34 est élevée et moins est grande la sensibilité du comparateur 34 à réagir au signal reçu du capteur 10 pour déclencher l'alarme 28. On doit noter que la durée pendant laquelle le microprocesseur 26 réagit à la présence de la perturbation atmosphérique en transmettant des impulsions de plus en plus larges vers l'intégrateur 36-38 peut être limitée à une valeur maximale telle que 10 ou 20s.
Avec l'autorégulation du seuil de sensibilité qui vient d'être d'écrit, on voit donc que si le vent se transforme en tempête, l'alarme ne se déclenche pas du fait que le seuil de sensibilité du comparateur 34 a été augmenté automatiquement auparavant.
On doit noter que les contraintes de fabrication liées à la précision des composants mais aussi aux écarts thermiques imposent de prévoir une marge diminuant la sensibilité du dispositif pour ne pas risquer un déclenchement intempestif. C'est pourquoi, dans le mode de réalisation préféré, il est prévu une auto-calibration du dispositif. Celle ci a lieu à la fin de la phase d'initialisation, après la mise sous tension, et consiste pour le microprocesseur à rechercher la largeur du signal 32 qui permet d'avoir une sensibilité optimale. En procédant par ajustements successifs du signal 32, il recherche le seuil de sensibilité provoquant un déclenchement intempestif matérialisé par un signal 32 permanent. Des ré-ajustements périodiques sont toutefois nécessaires à cause des variations thermiques possibles. Pour cela, le microprocesseur procède de deux façons. En l'absence d'incident, il recalcule la largeur optimale du signal 32 (par exemple toutes les ½ heures). En cas d'incident détecté, il vérifie qu'il ne s'agit pas d'un déclenchement intempestif en testant le seuil de sensibilité avant de valider l'incident.
Les diagrammes illustrés sur la figure 2 permettent d'illustrer la valeur des signaux S1 à la sortie du moyen amplificateur 12, S2 à la sortie du comparateur 24, S3 à la sortie du comparateur 34, S4 sur la ligne de sortie 32, S5 à l'entrée du comparateur 34 et S6 à la sortie du microprocesseur 26 vers l'alarme 28, lorsque 1) le dispositif est au repos, 2) en présence d'une perturbation atmosphérique et 3) en présence d'une effraction.
Lorsqu'il n'y a pas de perturbation atmosphérique (diagramme 1) telle que du vent ni d'effraction, le signal S1 fourni par le moyen amplificateur 12 a une valeur constante (0,8 volt) et les comparateurs 24 et 34 fournissent chacun un signal S2 ou S3 quasiment nul. Dans ce cas, le signal S4 fourni par le microprocesseur sur la ligne 32 est un signal régulier qui permet d'obtenir un signal S5 sur l'entrée - du comparateur égal à environ 1 volt. Le signal S3 étant réduit à 0, il en est de même du signal d'alarme S6.
Si le vent se lève (diagramme 2) le signal S1 fourni à la sortie du moyen amplificateur 12 devient approximativement sinusoïdal et le signal S2 fourni au microprocesseur est formé d'impulsions d'une largeur variable selon l'importance de la perturbation. Le signal S3 est toujours quasiment nul du fait que le seuil de sensibilité a été augmenté. En effet, l'existence d'impulsions S2 entraîne la génération par le microprocesseur d'impulsions S4 dont la largeur dépend de la largeur et du nombre des impulsions S2, ce qui résulte en un signal S5 de tension plus élevée (2 volts dans le cas présent) à l'entrée - du comparateur 34. Comme précédemment, le signal S3 étant réduit à 0, il en est de même du signal d'alarme S6.
En présence d'une effraction (diagramme 3) le signal S1 est très important aussi bien en largeur qu'en amplitude mais sans être sinusoïdal. Le Signal S2 à la sortie du comparateur 24 comporte alors une importante largeur d'impulsion. Il en est de même du signal S3 à la sortie du comparateur 34, et ce, quel que soit le seuil de sensibilité fixé par l'entrée -. Par conséquent le signal S6 prend une valeur élevée après une temporisation prédéterminée et déclenche ainsi l'alarme 28. On doit noter que les signaux S4 et S5 ne revêtent aucune importance dans ce cas (ils sont représentés en pointillés) puisque l'effraction est bien plus importante que la perturbation éventuelle.
On doit noter que l'analyse de la largeur du signal S3 par le microprocesseur pourrait permettre de différencier le signal d'alarme fourni. On pourrait ainsi prévoir que si cette largeur est comprise entre une largeur minimale et une largeur maximale, il s'agit d'un choc (contre une vitre par exemple) ou d'une tentative d'effraction, alors que l'effraction ne sera avérée que si cette largeur est supérieure à la largeur maximale.
Des modifications peuvent être apportées à la description qui vient d'être faite sans pour autant sortir du cadre de l'invention. Ainsi, on pourrait remplacer le comparateur 24 par un convertisseur analogique numérique permettant de fournir des configurations de bits associées à la signature des perturbations atmosphériques possibles, lesdites configurations étant analysées et reconnues par le microprocesseur 26 avant que ce dernier transmette un signal S4 sur sa sortie 32 qui soit fonction de la perturbation détectée.