La présente invention concerne un dispositif pour détecter la chute d'un corps dans une piscine, particulièrement celle d'un enfant ou d'un animal.
Beaucoup d'enfants meurent chaque année par noyade lors d'une chute dans une piscine laissée sans surveillance.
Les moyens existants comme les barrières de protection physique sont disgracieux et nécessitent de ne pas oublier de fermer ou de verrouiller le portillon derrière soi après chaque visite ou après chaque utilisation de la piscine. La solution idéale pour protéger efficacement la piscine tout en gardant le cachet de celle-ci serait un dispositif capable de détecter la chute d'un corps.
Malheureusement, il est très difficile de discerner l'onde aquatique provoquée par la chute et les éléments perturbateurs tels que : le vent sur le boîtier du dispositif, les vagues provoquées par le vent, le fonctionnement du robot nettoyeur, la mise en route de la filtration, la pluie, etc...
De plus, il n'est pas envisageable de réduire la sensibilité de la détection de l'appareil pendant l'apparition d'un élément perturbateur comme sur certains appareils, peut-on accepter la noyade d'un enfant glissant sur une pente à 30° (faible pénétration dans l'eau donc signal très faible) sous prétexte d'un vent soufflant en rafale à force 6 ?
Le dispositif selon l'invention permet de résoudre ces problèmes, de garder toujours le maximum de sensibilité, tout en étant immunisé aux déclenchements intempestifs provoqués par les éléments perturbateurs cités ci-dessus.
A cet effet, l'invention propose un dispositif de détection de la chute d'un corps dans une piscine comprenant une sonde plongeant dans l'eau de la piscine et servant à retransmettre des ondes aquatiques en variation de pression dans une chambre de compression caractérisé en ce qu'il comprend deux capteurs de pression identiques placés respectivement dans la chambre de compression et à l'intérieur d'un boîtier principal comprenant une carte électronique adaptée à soustraire le signal des deux capteurs afin d'éliminer les vibrations ainsi que le bruit provoqué par le vent sur le boîtier.
Selon un mode de réalisation, la carte électronique est adaptée à commander, en cas de détection d'une chute, une sirène intérieure au boîtier.
Selon un mode de réalisation, la carte électronique est adaptée à commander, en cas de détection d'une chute, un émetteur radio.
Selon un mode de réalisation, les capteurs de pression sont de type piézoélectriques.
Selon une caractéristique, la carte électronique comporte un filtre passe-bande centré sur un hertz avec une bande passante étroite, le filtre étant adapté à rejeter les signaux provenant de la filtration de la piscine, de la chute d'un objet tel un ballon, du nettoyage de la piscine par un robot, de la pluie, et d'une grande partie des vagues provoquées par le vent.
Selon une caractéristique, la carte électronique comporte un microcontrôleur adapté à réduire la fenêtre de fréquence des signaux traités par un timer comptant l'intervalle séparant deux signaux provenant du bassin, le microcontrôleur rejetant les signaux si la période n'est pas comprise dans un intervalle prédéterminé
Selon une caractéristique, la carte électronique comporte un microcontrôleur adapté à compter le nombre d'informations valides.
Selon un mode de réalisation, le nombre d'informations valides successives et non manquantes pour détecter une chute est compris entre 2 et 5.
Les particularités et avantages de la présente invention apparaîtront au cours de la description qui suit donnée à titre d'exemple illustratif et non limitatif, et faite en référence aux figures qui représentent:
La
Le dispositif de détection est composé d'un boîtier émergé (7) protégeant l'électronique (4), une sonde constituée d'un tube en plastique plongeant dans l'eau de la piscine (1) servant à retransmettre les ondes aquatiques en variations de pression dans la première partie du boîtier émergé (8) servant de chambre de compression.
Les variations de pression sont converties en tension par le capteur de type piézoélectrique (2).
Un autre capteur similaire (3) situé dans le compartiment principal du boîtier permet par soustraction sur la carte électronique (4), d'éliminer les vibrations ainsi que le bruit provoqué par le vent sur le boîtier (7).
Ce principe de deux capteurs identiques montés en différentiel permet de s'affranchir des problèmes dus au vent sur le boîtier car chaque capteur appairé écoute la même vibration, une simple soustraction permet d'écouter uniquement la différence de pression à l'intérieur de la chambre de compression (8).
Dans le domaine de fréquence de travail du dispositif, l'emplacement et la direction des deux capteurs (2) et (3) ne sont pas critiques, en effet on peut monter le capteur (2) à travers la cloison séparant la chambre de compression (8) et le compartiment principal.
La carte électronique (4) décrite plus loin commande une sirène (6) intégrée au boîtier (7). De plus, la carte commande éventuellement un émetteur radio (5) servant à piloter une sirène déportée.
La
Les deux capteurs (2) et (3) sont raccordés à deux adaptateurs d'impédance (9) permettant d'obtenir une très haute impédance d'entrée au niveau des capteurs, de plus leur sortie très basse impédance permet d'attaquer un soustracteur appelé aussi amplificateur différentiel (10).
Ce soustracteur permet de faire la réjection entre les perturbations sur le boîtier qui rentre en mode commun et les différences de pression dans la chambre de compression provenant des ondes aquatiques.
La sortie du soustracteur (10) attaque un filtre passe-bande (11), ce filtre est centré sur un hertz avec une bande passante très étroite.
Cela permet de n'écouter que la signature d'une chute dans la piscine qui se situe aux environs du hertz, de rejeter la filtration, la chute d'un ballon, le nettoyage de la piscine par un robot, la pluie, et d'éliminer une partie des vagues provoquées par le vent, du moins d'atténuer fortement le bruit provoqué par le vent à l'intérieur de la piscine et ainsi de ne pas risquer une saturation du signal à analyser.
Le vent dans la piscine provoque un bruit presque "blanc" couvrant une forte gamme de fréquences et avec une amplitude très forte par rapport à la signature de la chute.
De plus, le filtre passe-bande (11) ayant une bande très étroite de fonctionnement possède un facteur de qualité "Q" très élevé, cela permet d'obtenir toujours en sortie de celui-ci un signal de type sinusoïdal dans la bande de fréquence du hertz.
Ceci permet de mettre en forme le signal à analyser même si celui-ci est déformé par un bassin agité par le vent, la signature de la chute reste toujours propre.
La sortie du filtre (11) rentre dans un amplificateur réglable en gain (12), celui-ci peut être réglé pour pouvoir s'adapter au mieux au bassin à protéger, en fonction : des dimensions, de la profondeur, de la profondeur d'immersion de la sonde (1), de la dispersion des composants électroniques et des capteurs.
Cet amplificateur sert à obtenir un signal suffisamment important entre 1 et 2 volts pour pouvoir être facilement interprétable par le microcontrôleur (13).
Pour obtenir un déclenchement fiable en cas de chute et pas de déclenchement dans le cas d'un élément perturbateur, deux traitements sont effectués à l'intérieur du microcontrôleur (13).
Premier traitement : réduire encore la fenêtre de fréquence déjà réduite par le filtre (11).
Pour se faire : un timer compte l'intervalle de temps séparant deux signaux, si la période est trop ou pas assez importante, le logiciel rejette l'information et considère que cela peut provenir du vent sur le bassin.
Deuxième traitement : comme le vent rentre dans notre domaine de capture de fréquence (car il provoque un bruit blanc) on compte le nombre d'informations valides obtenues.
En effet, une différence subsiste entre le vent et la signature de la chute : la chute est une onde cyclique qui se répète dans le temps, le vent quant à lui est un bruit chaotique qui balaye tout une bande de fréquence, il n'est pas constant ni en fréquence ni en amplitude.
Le fait de compter un nombre d'informations valides successif nous permet à coup sûr de faire la différence entre la chute et le vent.
Il faut que les informations valides soient successives et non manquantes, le nombre d'informations valides peut varier de deux à cinq.
Par expérience, trois informations valides consécutives est un bon compromis entre la vitesse de réaction et une bonne immunité aux vagues provoquées par le vent sur le bassin.
Par exemple, un comptage sur trois informations valides ne nous retarde sur le déclenchement de l'alarme que de trois secondes environ, si la distance entre la chute et le détecteur d'alarme est de 7 mètres (environ 7 secondes le temps que l'onde aquatique arrive à la sonde) reste 3 secondes de traitement, l'on déclenche l'alarme en moins de 11 secondes, ce qui reste tout à fait acceptable.
On peut ainsi être immunisé des déclenchements intempestifs avec un vent de force 6 tout en ayant toujours le maximum de sensibilité pour capter la chute d'un enfant de 6 mois mesurant 65 cm et pesant 6,5 kg sur une pente à 30 %.
Le microcontrôleur (13) commande une sirène intégrée (6) au boîtier servant à alerter les parents.
Il peut aussi éventuellement piloter un émetteur radio (5) pour commander une sirène déportée.
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 placer l'amplificateur (12) entre le soustracteur (10) et le filtre (11), cela fonctionne aussi bien.
De plus, l'on pourrait remplacer le microcontrôleur (13) par une paire de comparateurs à seuil fixe suivi par un oscillateur compteur.