Dispositif d'élaboration d'un signal pour une alarme

Abstract

 L'invention concerne un dispositif permettant de détecter avec une grande sensibilité les variations du coefficient d'échange thermique par convection entre un détecteur et un fluide , notamment dans le cas d'un passage d'un régime de convection naturelle à un régime de convection forcée ou d'un changement de la nature du fluide ambiant , le détecteur étant constitué d'un fil métallique de très faible section chauffé par le passage d'un courant électrique . Ce détecteur est associé à un circuit électrique et électronique qui réalise les fonctions de détection ainsi que l'autotest du détecteur .
Le dispositif selon l'invention est particulièrement destiné aux systèmes d'alarme anti-intrusion ou anti-vol pour habitations , immeubles publics ou privés , véhicules .

Description

[0001] La présente invention concerne un dispositif d'élaboration d'un signal destiné notamment aux systèmes d'alarme antivol pour habitations , immeubles publics ou privés et véhicules Les systèmes d'alarme connus combinent généralement des dispositifs spécifiques à chaque type d'information ou d'événement recherché , comme , par exemple et de manière non limitative :

• détection volumétrique de présence
• détection d'ouverture de portes ou de fenêtres
• détection de bris de vitre
• détection de déplacement d'objets

[0002] Chacun des dispositifs assurant ces diverses détections utilisent souvent des procédés et des techniques particuliers. Il est quelquefois possible de concevoir des parades destinées à déjouer leur action . Certains peuvent être activés à distance .

[0003] Le dispositif selon l'invention permet de remédier à ces inconvénients . Il utilise le fait que chaque mouvement d'êtres humains ou d'objets , le bris de vitres et de manière générale toute action humaine provoque la mise en mouvement de l'air environnant .

[0004] La détection de cette mise en mouvement avec une grande sensibilité permet donc d'assurer l'ensemble des fonctions décrites ci-dessus par le biais d'un dispositif unique .

[0005] Le dispositif selon l'invention comporte un détecteur proprement dit , un drcuit électrique et électronique associé .

[0006] Il est connu du brevet DE-A-3 029 905 un détecteur de fuite lequel comprend une résistance thermosensible 14 . La différence de tension ΔUf entre la tension aux bornes de cette résistance et une tension de référence Uf est amplifiée par un amplificateur opérationnel la valeur ainsi amplifiée actionnant un dispositif de visualisation .

[0007] Un tel dispositif qui détecte des débits de fuite dans une direction préférentielle peut avoir son fonctionnement perturbé selon la température du fluide soufflé , en outre , il ne nécessite pas une grande sensibilité .Dans le cas de l'invention au contraire il faut un détecteur omnidirectionnel et sensible car les courants de convection que l'on veut détecter sont des courants de basse pression dynamique et très lents .

[0008] Le problème est que ces détecteur sensibles sont sensibles aux variations climatiques locales et provoquent de fausses alarmes , le détecteur , par exemple , peut être volontairement coupé ou mis en court-circuit .

[0009] Le but de l'invention est de fournir un dispositif élaborant un signal pour une alarme , le dispositif étant insensible aux variations climatiques et ne possèdant pas de direction particulière de détection . Dans une forme préférée de réalisation, le dispositif peut fournir un signal malgré certaines destructions .

[0010] L'invention a pour objet le dispositif selon la revendication 1.

[0011] D'autres détails et avantages de l'invention apparaîtront lors de la description qui va être donnée ci-après en regard des dessins annexés dans lesquels :

• la figure n°1 représente un mode de réalisation de l'invention .
• la figure n°2 représente une variante comportant plusieurs détecteurs montés en série.
• les figures n°3 à 8 représentent , à titre d'exemple , quelques détails de réalisation ou de configurations possibles pour le détecteur .

[0012] En référence à la figure n°1 , le dispositif comporte un détecteur (1) constitué d'un fil métallique de section très faible fonctionnant selon le principe connu dit du " fil chaud " .

[0013] Ce principe est généralement utilisé pour la réalisation d'anémomètres c'est-à-dire pour mesurer la vitesse d'un fluide . Cette utilisation impose de compenser l'anémomètre des fluctuations de la température du fluide de rechercher une étendue de mesure assez large et de restituer au niveau du fil chaud un écoulement aérodynamique si possible laminaire .

[0014] L'utilisation qui est faite de ce principe dans la présente invention diffère notablement en ce sens qu'il ne s'agit pas de mesurer la vitesse absolue du fluide mais de détecter sa mise en mouvement quel que soit le régime , laminaire ou turbulent , soit une modification de sa nature , avec un fonctionnement de type "tout ou rien " où la sensibilité sera privilégiée autour du point d'équilibre en régime de convection naturelle . Enfin, le présent dispositif ne prévoit pas de système de compensation en température .

[0015] Le principe est rappelé ci-après :

• un matériau homogène de section S et de longueur L a une résistance électrique R exprimée par la formule
  
  où ρ est la resistivité électrique .
• la résistivité électrique dépend de la nature du matériau utilisé et de sa température ϑ selon la formule approchée :
  
          ρ = ρ_o× ( 1 + A.ϑ)
  
  où ρ_o est la résistivité à 0°C.
• lorsque ce matériau est traversé par un courant I sa température atteint une valeur d'équilibre ϑ_e telle que :
  
          R × I²= K × p × L × (ϑ_e- ϑ_a)
  
  avec
     K = coéfficient d'échange thermique par convection
     p = périmètre du conducteur
     ϑ_a = température du fluide ambiant

[0016] Cette équation traduit l'équilibre entre l'énergie dissipée par effet Joule et l'énergie échangée par convection , si l'on néglige les échanges par conduction et rayonnement . Toute variation du coéfficient K, en particulier lors d'un passage d'un régime de convection naturelle à un régime de convection forcée , se traduit par une variation de la température du conducteur donc de sa résistance qu'il s'agit de détecter par un circuit électrique approprié.

[0017] En référence à la figure n°1 , le détecteur (1) constitué d'un tel conducteur est placé en série avec une résistance (2) dont la valeur est voisine de celle de (1) en régime d'équilibre par convection naturelle . En effet cette condition permet , pour une variation donnée de de la résistance du détecteur (1) d'obtenir la plus grande variation de la tension aux bornes de (2) La résistance (5) placée en parallèle de (1) a une valeur très grande par rapport à celle de (1) et (2) . Son rôle sera explicité plus loin . Elle peut être négligée pour ce qui suit . Dans ces conditions , la température du détecteur à l'équilibre s'écrit :

[0018] Si l'on étudie les variations de I en fonction des variations du coefficient K , on obtient la formule :

[0019] La sensibilité du détecteur est donc d'autant plus importante que le produit (ρ_o. A ) est grand et que le produit ( p . S ) est petit . Il est donc avantageux pour cette application d'utiliser un détecteur réalisé en fer, en acier,en titane ou un de ses alliages . En effet , outre leur caractéristiques électriques ces matériaux possèdent une résistance mécanique et à la corrosion excellente . Il est par ailleurs possible d'en disposer sous forme de fils de diamètres inférieurs à huit centièmes de millimètre , ce qui est tout à fait adapté à la présente application .

[0020] D'autres matériaux peuvent valablement être utilisés à condition que le produit (ρ_o. A ) soit supérieur à 35 . 10⁻¹¹ ohm.mètre /°C afin que la longueur de fil nécessaire à la réalisation du détecteur ne soit pas prohibitive et permette des dimensions globales inférieures à quelques centimètres .

[0021] Le dispositif objet de l'invention peut également être utilisé pour détecter une modification de la nature du fluide ambiant et en particulier , une transition liquide/gazeux ou inversement Cette application concerne notamment les circuits de refroidissement , par exemple de moteur d'automobile , pour détecter une rupture de tuyauterie et déclencher une alarme bien avant que la température du moteur n'atteigne une valeur excessive , ou bien pour détecter le niveau d'un fluide .

[0022] Pour toutes ces applications , le détecteur est optimisé pour déceler des variations relativement rapides du coefficient d'échange K . Il n'est donc pas nécessaire d'équiper le dispositif d'une quelconque compensation en température comme cela est généralement prévu dans les anémomètres utilisant le principe du fil chaud .

[0023] Les variations de température du fluide ambiant dans les présentes applications de l'invention , sont lentes .

[0024] C'est la raison de la présence , dans le circuit du condensateur (3) qui joue le rôle de filtre passe-haut et qui permet de ne détecter aux bornes de la résistance (4) que les variations suffisamment rapides de tension aux bornes de (2) . Cette fonction de suppression de la composante continue peut également être réalisée par d'autres dispositifs non décrits ici .

[0025] La résistance (5) en parallèle de (1) permet d'effectuer un test simple sur l'état du détecteur (1) . En cas de rupture du fil métallique (12) , la tension aux bornes de (2) va devenir très inférieure à E/2 , en cas de court-circuit , elle va devenir très supérieure à E/2 .

[0026] Une surveillance de la tension aux bornes de (2) à l'aide de deux comparateurs (8) et (9) qui comparent , par exemple , respectivement à 3E/4 et E/4 , permet donc avec les états A1 et A2 de connaître en permanence l'état du détecteur .

[0027] La tension aux bornes de (4) est éventuellement amplifiée au moyen de (6) et comparée au moyen de (7) à une tension de référence Uréf ajustable qui permet le réglage de sensibilité globale du dispositif . La sortie S sera , par exemple , un niveau logique .

[0028] Le principe de l'invention permet , dans un même circuit , de monter en série plusieurs détecteurs (1) (10) (11) comme représenté sur la figure n°2 .

[0029] La figure n°3 montre le principe de réalisation du détecteur (1) . Il se compose du fil métallique (12) relié à chaque extrémité à des contacts électriques (13) le tout étant fixé sur un support isolant électriquement et thermiquement . Le fil métallique (12) est protégé par une grille (15) contre les agressions mécaniques .

[0030] Cette grille est perméable aux fluides . Elle peut être métallique pour former une protection de type cage de Faraday contre les rayonnements électromagnétiques .

[0031] Il est avantageux que le fil métallique (12) soit éloigné du support isolant (14) cependant il est possible qu'il soit directement à son contact comme illustré sur la figure n°5 , au prix d'une légère perte de sensibilité.

[0032] Cette configuration particulière pourra être préférée pour la détection de la nature de fluide ambiant pour , par exemple , un détecteur de niveau de fluide .

[0033] Le fil métallique (12) peut être installé soit horizontalement , soit verticalement , soit dans toute position intermédiaire . Pour réduire les dimensions du détecteur , il est possible , comme illustré sur la figure n°4 , de replier le fil en forme de " S " autour de plots isolants (16) éventuellement montés sur un dispositif de tension dont une des solutions possibles est représentée sur la figure n°6 .

[0034] Ce dispositif de tension comporte le plot isolant (16) coulissant et guidé , muni d'un ressort (17) qui maintient le fil en tension pour rattraper les dilatations thermiques et les dispersions éventuelles de longueur .

[0035] Les contacts électriques (13) pourront être reportés sur n'importe quel côté du détecteur , soit chacun sur un côté différent comme sur la figure n°4 , soit les deux sur un même côté comme illustré sur la figure n°7 et ceci dans le plan du support (14) ou perpendiculairement à celui-ci .

[0036] Pour augmenter la sensibilité du détecteur dans une direction particulière , une variante consiste à adjoindre un dispositif convergent de type " Venturi " comme illustré sur la figure n°8 et qui permet d'accélérer le flux de fluide .

Revendications

1 - Dispositif d'élaboration d'un signal pour une alarme comportant un détecteur (1) constitué d'au moins une résistance variable avec la température branchée en série avec une résistance (2) , l'ensemble constitué par le détecteur (1) et la résistance (2) étant destiné à être branché aux bornes d'une alimentation continue (E) , le signal étant obtenu en sortie (S) d'une chaîne de circuits de traitement recevant en entrée une tension variable avec la tension au point de jonction entre la résistance (2) et le détecteur (1) , le dispositif étant caractérisé en ce que le détecteur (1) comporte au moins un fil métallique (12) de résistivité variable avec la température et en ce que les circuits de traitement comprennent au moins , un filtre passe-haut (3,4) et un comparateur (7) ayant deux entrées et une sortie, l'une des entrés recevant une tension en provenance du filtre passe-haut (3,4) , l'autre entrée une tension de référence Uréf , la sortie du comparateur (7) constituant le point de sortie du signal .

2 -Dispositif selon la revendication 1 caractérisé en ce que le fil métallique (12) utilisé pour le détecteur (1) est réalisé dans un matériau dont les caractéristiques électriques sont telles que le produit : résistivité électrique à 0°C par le coefficient de température soit supérieur à 35.10⁻¹¹ ohm.mètre/°C , et notamment du fer ,de l'acier , du titane ou un de ses alliages .

3 -Dispositif selon l'une quelconque des revendications précédentes caractérisé en ce que le fil métallique (12) utilisé dans le détecteur (1) a un diamètre inférieur à huit centièmes de millimètre .

4 -Dispositif selon l'une quelconque des revendications précédentes caractérisé en ce que la chaîne de circuits de traitement comprend en outre un amplificateur (6) ayant une entrée et une sortie , I'entrée recevant une tension en provenance du filtre passe-haut (3,4) et la sortie étant dirigée vers l'entrée du comparateur (7).

5 -Dispositif selon l'une quelconque des revendications précédentes caractérisé en ce que la valeur de la résistance (2) est voisine de la résistance du détecteur (1) en régime de convection naturelle avec l'air ambiant.

6 -Dispositif selon l'une quelconque des revendications précédentes caractérisé en ce qu'une résistance (5) de forte valeur par rapport à celle du détecteur (1) est branchée en parallèle aux bornes du détecteur (1) et en ce que le dispositif comprend en outre deux comparateurs (8,9) ayant chacun deux entrées et une sortie , la première entrée de chaque comparateur recevant la valeur de la tension au point de jonction du détecteur (1) et de la résistance (2) , la seconde entrée recevant pour l'un des comparateurs (8) une tension supérieure à celle de la première entrée , la seconde entrée de l'autre comparateur (9) recevant une tension inférieure à celle de la première entrée de ce comparateur (9) .

7 -Dispositif selon l'une quelconque des revendications précédentes caractérisé en ce que le fil (12) du détecteur (1) est monté entre deux bornes (13) fixées sur un support isolant (14).

8 -Dispositif selon la revendication 7 caractérisé en ce que le support isolant (14) comporte en outre des plots isolants (16) , le fil (12) contournant chacun des plots .

9 -Dispositif selon la revendication 8 caractérisé en ce que au moins l'un des plots (16) est soumis à l'action d'un ressort (17) de façon à mettre le fil (12) en tension .

10-Dispositif selon l'une quelconque des revendications précédentes caractérisé en ce qu'une grille perméable aux fluides protège le détecteur (1).

11-Dispositif selon l'une quelconque des revendications précédentes caractérisé en ce que le détecteur (1) est monté à l'intérieur d'un convergent accélérant le le flux de fluide au niveau du détecteur (1) .

Dessins