Analyseur paramétrique en temps réel de choc et d'ouverture. Parametric real-time shock and opening analyzer.
La présente invention concerne un analyseur paramétrique en temps réel pour la détection des ondes de chocs apériodiques ou des trains d'ondes très basses fréquence consécutives aux bris ou à l'ouverture d'une porte ou d'une fenêtre dans un local clos et plus particulièrement un tel analyseur comportant des capteurs de pression et des moyens pour numériser, paramètrer, comparer et réguler en temps réel les signaux issus du bris ou de l'ouverture des portes, fenêtres ou parois du local à protéger afin de déterminer 2 seuils de déclenchement, un seuil pour les chocs un seuil pour les ouvertures. Le réglage de ces seuils de déclenchement est automatique totalement indépendant de l'état de stabilité ou d'instabilité des conditions atmosphériques extérieures ou intérieures du local à protéger. The present invention relates to a real-time parametric analyzer for the detection of aperiodic shock waves or very low frequency wave trains consecutive to breakage or the opening of a door or window in a closed room and more particularly such an analyzer comprising pressure sensors and means for digitizing, configuring, comparing and regulating in real time the signals originating from the breakage or the opening of doors, windows or walls of the room to be protected in order to determine 2 trigger thresholds , a threshold for shocks a threshold for openings. The setting of these triggering thresholds is automatic, completely independent of the state of stability or instability of the outdoor or indoor atmospheric conditions of the room to be protected.
Il existe 3 familles de détecteurs connus de ce type les détecteurs infrason, les détecteurs différentiels de pression et les détecteurs différentiels de pression auto-régulé. Dans les détecteurs infrason le signal de sortie du capteur de pression est amplifié puis filtré, le seuil de déclenchement est uniquement lié à la fréquence et à l'amplitude du signal.. There are 3 families of known detectors of this type: infrasound detectors, differential pressure detectors and differential self-regulating pressure detectors. In infrasound detectors the output signal from the pressure sensor is amplified then filtered, the triggering threshold is only linked to the frequency and amplitude of the signal.
Dans les détecteurs différentiel de pression le signal de sortie du capteur de pression est amplifié, filtré et 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 capteur de pression et de la tension de référence. Dans les détecteurs différentiels de pression auto-régulé une chaine de régulation prend en considération les perturbations atmosphériques et modifie la valeur du seuil de déclenchement en fonction de ces perturbations.Ces détecteurs déclenchent l'alarme sous l'effet d'une onde de compression périodique pour les infrason ou apériodique pour les détecteurs différentiels de pression et les détecteurs différentiel de pression auto-régulé; ils sont en général pas trop sensibles à un signal périodique de fréquence supérieure à 50 Hz tel qu'un son audible, la surveillance s'opérant notamment sur la fréquence, la forme et l'amplitude des signaux captés .Dans ces détecteurs connus tout comme dans les appareils de l'art antérieur destinés à prévenir les ouvertures intempestives des portes et fenêtres dans un local clos le réglage du seuil de sensibilité doit être fait manuellement cas par cas sauf pour le détecteur différentiel de pression auto-régulé.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 régleràunevaleur relativement élevée le seuil de la sensibilité de ces détecteurs afin qu'ils ne prennent pas en compte ces perturbations atmosphériques aléatoires et fugitives mais inévitables puisque conditionnée par la présence de vent violent.De tels réglages manuels ou automatiques comme dans le détecteur différentiel de pression auto-régulé s'effectue au détriment de l'efficacité du détecteur par temps calme.De plus l'analyse des ondes de chocs apériodiques de porte ou de vitres étant totalement différente de l'analyse des ondes périodiques générées par l'ouverture d'une porte ou d'une fenêtre aucun détecteur n'est capable de gérer finement ces 2 fonctions .La présente invention remédie à ces inconvénients en fournissant un analyseur paramétrique en temps réel de chocs et d'ouvertures dans lequel les seuils de sensibilité ne sont plus fonction des éléments atmosphériques perturbateurs mais uniquement des signaux paramètrés par le étecteur lors de sa mise en place sur le site à protéger.En réalité le détecteur est devenu intelligent, il paramètre lui même l'amplitude, la forme et la fréquence des signaux générés par l'ouverture ou le bris des portes et des fenêtres du site où il est installé .11 est devenu insensible aux différentes perturbations atmosphériques intérieures ou extérieures (vent ,climatisation, ventilation, bruit, etc. ) A cet effet l'invention à pour objet un analyseur paramétrique en temps réel pour la détection des chocs et de l'ouverture d'une porte ou d'une fenêtre dans un local clos, comportant les moyens de capter les ondes issues des mouvements des masses d'air aux chocs ou à l'ouverture des portes et fenêtres ainsi que les moyens destinés à paramètrer les signaux générés et délivrer 2 seuils de déclenchement totalement indépendant des perturbations atmosphériques et conditions ambiantes.Selon une réalisation préférentielle les signaux sont captés par le capteur de pression envoyés à travers les différents éléments d'analyse au micro-contrôleur qui va paramétrer leur forme, amplitude, fréquence, périodicité et les mettre en mémoire Ce paramétrage s'effectue à la mise en service sur le site à protéger du capteur .11 va analyser tous les signaux générés par l'ouverture des portes, des fenêtres et des bris que l'on veut détecter et les mettre en mémoire.C'est la signature dynamique de l'efllaction qui est prisse en considération car l'analyse se faisant en temps réel, seul l'échantilionnage du signal provoqué par l'efftaction sera mémorisée et plus tard reconnue par le micro-contrôleur. L'utilisation d'un micro-contrôleur qui se reprogramme tout seul permet de concevoir un capteur spécifique au site à protéger capable de délivrer des informations d'alarme d'une fiabilité exceptionnelle car le détecteur ne reconnaît que les signaux générés par l'ouverture ou le bris des portes et fenêtres du local où il est installé et programmé; il est totalement insensible aux conditions atmosphériques.Dans le mode de réalisation particulier de l'invention les dits moyens d'analyse comprennent un microcontrôleur programmable recevant en entrée à travers un mélangeur le signal provenant du capteur de pression et dont la sortie et rebouclée audit mélangeur pour mémoriser les paramètres à la mise en service sur site . Pour la programmation le micro-contrôleur reçoit par conséquent, d'une part le signal effectivement issu du capteur de pression éventuellement amplifié filtré numérisé et d'autre part un signal numérique de la sortie information numérique du microprocesseur et après traitement réinjecté au mélangeur pour mémorisation par le microprocesseur des paramètres désirés . En mode de détection le micro-contrôleur reçoit le signal du capteur de pression, le compare aux signaux mémorisés lors de l'échantillonnage et dans le cas ou il a reconnaissance de ces signaux générés par l'ouverture ou un choc il délivrera l'alarme correspondante . La chaîne d'analyse inclue plusieurs étages de traitement correspondant aux différentes phases de mise en forme et d'échantillonnage du signal qui doit
être restitué d'une manière intelligible au microprocesseur.Ainsi le dispositif suivant
l'invention peut comprendre un circuit de filtrage, un mélangeur, un amplificateur, un
convertisseur analogique-numérique, les moyens de comparaison pour comparer le signal
détecté au signal mémorisé lors de la phase de programmation du micro-contrôleur par
l'intermédiaire du circuit de commande de programmation à travers le convertisseur
numérique analogique . I1 est donné à titre d'exemple non limitatif un mode de réalisation se
référant aux figures ci-annexées: la figurel représente un schéma bloc montrant la
conception et l'architecture du circuit .La figure 2 donne un mode de réalisation particulier.In differential pressure detectors the output signal from the pressure sensor is amplified, filtered and generally compared to a fixed reference voltage in a comparator whose output can have two possible states depending on the relative value of the signal from the pressure and reference voltage sensor. In self-regulating differential pressure detectors, a regulation chain takes atmospheric disturbances into account and modifies the trigger threshold value according to these disturbances. These detectors trigger the alarm under the effect of a periodic compression wave. for infrasound or aperiodic for differential pressure detectors and self-regulated differential pressure detectors; they are generally not too sensitive to a periodic signal of frequency greater than 50 Hz such as an audible sound, the monitoring taking place in particular on the frequency, the form and the amplitude of the signals picked up. In these detectors known as in the devices of the prior art intended to prevent untimely opening of doors and windows in an enclosed room, the sensitivity threshold must be adjusted manually case by case except for the self-regulating pressure differential detector. linked in practice to the possible leaks of the site concerned as well as to the excessive flexibility of certain construction materials used, which in the event of strong wind give rise, by pushing effect or by infiltration to pressure variations at inside the room In order to avoid any risk of alarm triggering not motivated by a break-in, a re laterally raised the sensitivity threshold of these detectors so that they do not take into account these random and fleeting atmospheric disturbances but inevitable since conditioned by the presence of strong wind. Such manual or automatic adjustments as in the differential auto pressure detector -regulated is carried out to the detriment of the effectiveness of the detector in calm weather.Moreover, the analysis of aperiodic shock waves from doors or windows being completely different from the analysis of periodic waves generated by the opening of a door or window no detector is capable of finely managing these 2 functions. The present invention overcomes these drawbacks by providing a real-time parametric shock and opening analyzer in which the sensitivity thresholds are no longer a function disruptive atmospheric elements but only signals configured by the detector when it is set lace on the site to be protected. In reality the detector has become intelligent, it sets itself the amplitude, the form and the frequency of the signals generated by the opening or the breaking of doors and windows of the site where it is installed. It has become insensitive to the various interior or exterior atmospheric disturbances (wind, air conditioning, ventilation, noise, etc. ) To this end, the subject of the invention is a real-time parametric analyzer for detecting shocks and the opening of a door or window in an enclosed space, comprising the means of picking up waves from movements. air masses at impact or at the opening of doors and windows as well as the means intended to configure the signals generated and deliver 2 trigger thresholds completely independent of atmospheric disturbances and ambient conditions. According to a preferred embodiment, the signals are picked up by the pressure sensor sent through the various analysis elements to the microcontroller which will configure their shape, amplitude, frequency, periodicity and store them in memory. This configuration is carried out when the sensor is put into service on the site to be protected. .11 will analyze all the signals generated by the opening of doors, windows and breakages that we want to detect and store them in memory. It is the dynamic signature of the efllaction which is taken into consideration because the analysis being done in real time, only the sampling of the signal caused by the efftaction will be memorized and later recognized by the microcontroller. The use of a micro-controller which reprograms itself allows to design a sensor specific to the site to be protected capable of delivering alarm information of exceptional reliability because the detector recognizes only the signals generated by the opening or breakage of the doors and windows of the room where it is installed and programmed; it is completely insensitive to atmospheric conditions. In the particular embodiment of the invention, the said analysis means comprise a programmable microcontroller receiving as input through a mixer the signal coming from the pressure sensor and whose output and looped back to said mixer to memorize the parameters during on-site commissioning. For programming the microcontroller therefore receives, on the one hand the signal actually coming from the possibly amplified pressure sensor filtered digital and on the other hand a digital signal from the digital information output of the microprocessor and after processing fed back to the mixer for storage by the microprocessor of the desired parameters. In detection mode the microcontroller receives the signal from the pressure sensor, compares it to the signals memorized during sampling and in the event that it recognizes these signals generated by the opening or a shock it will issue the alarm corresponding. The analysis chain includes several processing stages corresponding to the different phases of shaping and sampling of the signal which must
be rendered in an intelligible way to the microprocessor. Thus the following device
the invention may include a filter circuit, a mixer, an amplifier, a
analog-to-digital converter, comparison means for comparing the signal
detected at the signal memorized during the programming phase of the microcontroller by
through the programming control circuit through the converter
digital analog. I1 is given by way of nonlimiting example, an embodiment is
referring to the appended figures: the figurel represents a block diagram showing the
circuit design and architecture. Figure 2 gives a particular embodiment.
La figurel étant un diagramme général exergue les différentes parties du circuit on ne la
décrira pas en détail, d'autant que les références se retrouvent dans la figure 2 plus propre à
fixer les idées. On se reportera àlaurel afind'avoiruevueplus rsllobaledu dispositif objet de l'invention. Pour la clarté de l'exposé on commencera par l'explication du dispositif de la figure 2. En référence à cette figure 2 dans le mode de programmation un capteur de
pression du type microphone électret (1) à sa sortie relié à un amplificateur (2) réglable par
un potentiomètre (3). La sortie de l'amplificateur après filtrage par une cellule (4) est appliquée à une des entrées du mélangeur (5) .Ce circuit de filtrage à pour fonction de ne conserver que les signaux de basse fréquence périodique ou apériodique caractéristiques du phénomène que l'on veut détecter. Le signal de sortie du mélangeur est appliqué à l'entrée du
convertisseur analogique-numérique (6) dont la sortie numérique est reliée à l'entrée du
micro-contrôleur (7). La sortie de programmation du micro-contrôleur estréinjectée à la
deuxième entrée du mélangeur à travers un convertisseur numérique-analogique (8) après
filtrage par une cellule (9) par le dispositif de commande de programmation (10) La boucle
étant réalisée le micro-contrôleur peut paramétrer les diverses données numériques et les mémoriser pour comparaison ultérieure. Dans le mode de détection. Le signal issue du
capteur de pression de type microphone électret (1) après filtrage et amplification (2) et (3)
est converti en signal numérique par le convertisseur analogique-numérique (6) et appliqué
aux 2 comparateurs numérique apériodique (11) et numérique périodique (14) du micro
contrôleur (7), afin d'être comparé avec le signal mémorisé lors de la programmation du micro-contrôleur. C'est la reconnaissance d'un de ces signaux qui va déclencher dans le
micro-contrôleur le temporisateur correspondant à un choc (12) ou à une ouverture (15) et
asservira le relais d'alarme correspondant choc (13) , ouverture (16), Diverses variantes et modifications peuvent encore être apportées à la description qui précède sans pour autant
sortir du cadre ni de l'esprit de l'invention. The figurel being a general diagram highlights the different parts of the circuit we do not
not describe in detail, especially as the references are found in Figure 2 more specific to
fix ideas. Reference will be made to Laurel in order to have seen more of the device object of the invention. For the sake of clarity we will start with the explanation of the device in Figure 2. With reference to this Figure 2 in the programming mode a sensor
electret microphone type pressure (1) at its output connected to an amplifier (2) adjustable by
a potentiometer (3). The output of the amplifier after filtering by a cell (4) is applied to one of the inputs of the mixer (5). This filtering circuit has the function of retaining only the periodic or aperiodic low frequency signals characteristic of the phenomenon that l 'we want to detect. The mixer output signal is applied to the input of the
analog-digital converter (6) whose digital output is connected to the input of the
micro-controller (7). The programming output of the microcontroller is fed back to the
second input of the mixer through a digital-analog converter (8) after
filtering by a cell (9) by the programming control device (10) The loop
being carried out, the microcontroller can configure the various digital data and store them for later comparison. In the detection mode. The signal from
electret microphone type pressure sensor (1) after filtering and amplification (2) and (3)
is converted into digital signal by the analog-digital converter (6) and applied
to the 2 aperiodic digital (11) and periodic digital (14) comparators of the microphone
controller (7), in order to be compared with the signal memorized during the programming of the microcontroller. It is the recognition of one of these signals that will trigger in the
microcontroller the timer corresponding to a shock (12) or an opening (15) and
enslave the corresponding shock alarm relay (13), opening (16), Various variants and modifications can still be made to the above description without necessarily
go beyond the scope or the spirit of the invention.