ES2228868T3 - Dispositivo de alarma autorregulado con muy bajo consumo de energia. - Google Patents
Dispositivo de alarma autorregulado con muy bajo consumo de energia.Info
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Abstract
Dispositivo de alarma que comprende un sensor (10) de presión acústica que suministra una señal analógica por un lado a un primer medio (12) amplificador y por otro lado a un segundo medio (14) amplificador, un primer comparador (34) cuya entrada positiva está conectada a la salida de dicho segundo medio amplificador y cuya salida suministra una señal de alarma a un microprocesador (26) programado en caso de allanamiento o de intento de allanamiento, medios de autorregulación que reaccionan ante una perturbación atmosférica tal como viento, de representación sinusoidal y que comprende un convertidor (24) analógico-digital cuya entrada está conectada a la salida de dicho primer medio amplificador para suministrar una señal digital en función de dicha perturbación atmosférica; estando caracterizado dicho dispositivo porque dicho microprocesador está programado para suministrar, en respuesta a la detección de dicha señal digital suministrada por dicho convertidor, una señal digital a la entrada - de dicho primer comparador cuyos impulsos tienen una anchura variable que crece en función de la duración y de la importancia de dicha perturbación atmosférica de manera que aumenta automáticamente el umbral de disparo del dispositivo de alarma y por tanto disminuye su sensibilidad cuando dicho sensor acústico detecta dicha perturbación atmosférica.
Description
Dispositivo de alarma autorregulado con muy bajo
consumo de energía.
La presente invención se refiere a los
dispositivos de alarma que pueden detectar las diferencias de
presión acústica consecutivas a la apertura intempestiva o a la
rotura de una puerta o de una ventana y se refiere en particular a
un dispositivo de alarma autorregulado con muy bajo consumo de
energía.
En los dispositivos de alarma de este tipo, la
señal de salida de un micrófono se amplifica en un primer momento,
después, de una manera general, se compara a una tensión de
referencia fija en un comparador cuya salida puede tener dos estados
posibles según el valor relativo de la señal que procede del
micrófono y de la tensión de referencia.
Estos dispositivos disparan la alarma bajo el
efecto de una onda de compresión aperiódica, mientras que son
insensibles a una señal periódica tal como un sonido audible,
realizándose la vigilancia especialmente sobre la forma y la
amplitud de las señales captadas.
En la mayoría de estos dispositivos de la técnica
anterior destinados a evitar las aperturas intempestivas de puertas
y ventanas en un local cerrado, la regulación del umbral de
sensibilidad debe efectuarse manualmente, caso por caso.
En la práctica, esta regulación está
estrechamente relacionada con los defectos eventuales de
estanqueidad del lugar en cuestión, así como con la flexibilidad
excesiva de determinados materiales de construcción utilizados que,
en caso de viento fuerte, originan, mediante efecto de empuje o
mediante infiltración, variaciones de presión en el interior del
local.
Con el fin de evitar cualquier riesgo de disparo
de la alarma no motivado por un allanamiento, conviene regular a un
valor relativamente elevado el umbral de sensibilidad de estos
detectores, con el fin de que no tengan en cuenta estas
perturbaciones atmosféricas aleatorias y fugaces, pero inevitables,
ya que están condicionadas por la presencia de viento fuerte. Una
regulación de este tipo se efectúa en detrimento de la eficacia del
detector en caso de tiempo calmado.
Para remediar estos inconvenientes, el
solicitante había desarrollado un dispositivo de alarma con
autorregulación descrito en la patente europea 0.317.459. En este
dispositivo, un detector diferencial de presión acústica comprende
un umbral de sensibilidad regulado constantemente a su valor óptimo
mediante la señal de salida del micrófono que depende de las
perturbaciones atmosféricas captadas en la entrada del
micrófono.
Desgraciadamente, el dispositivo descrito en la
patente EP 0.317.459 requiere componentes electrónicos analógicos
tales como condensadores, resistencias cuyas características varían
de un componente a otro para un mismo tipo de componente. Esta
dispersión de las características para un componente dado, aunque
sea relativamente débil, puede provocar variaciones de
funcionamiento importantes entre dos dispositivos en la medida en
que el funcionamiento del dispositivo resulta de la combinación de
una pluralidad de tales componentes. Además, tal dispositivo se
alimenta generalmente de manera constante y provoca por tanto un
consumo de energía excesivo debido al hecho de que está enchufado en
el sector de una central de alarmas cableada.
Sin embargo, existen documentos tales como los
documentos US-A-5.705.985,
US-A-5.084.696 o
EP-A-0.159.218 que describen
dispositivos de alarma en los que los medios de regulación están
constituidos por un convertidor analógico/digital y por un
microprocesador, pero ninguno de estos documentos utiliza la
duración de la perturbación atmosférica para aumentar el umbral de
sensibilidad del dispositivo de alarma.
Por esta razón, la finalidad de la invención es
proporcionar dispositivos de alarma autorregulados que presentan
variaciones de funcionamiento insignificantes de un dispositivo al
otro debido especialmente a que una parte de las funciones del
dispositivo la realiza un microprocesador.
Otra finalidad de la invención es proporcionar un
dispositivo de alarma del tipo anterior que presenta un consumo de
energía muy bajo gracias al uso de un microprocesador.
Por consiguiente, la invención se refiere a un
dispositivo de alarma según la reivindicación 1.
Las finalidades, objetos y otras características
de la invención aparecerán más claramente con la lectura de la
descripción que sigue, realizada en referencia a los dibujos en los
que:
la figura 1 es un esquema sinóptico de un
dispositivo de alarma según la invención, y
la figura 2 es un diagrama que representa las
señales observadas en diferentes puntos del dispositivo cuando éste
está en reposo, cuando reacciona ante una perturbación atmosférica y
cuando está en presencia de un allanamiento.
En referencia a la figura 1, las señales
recibidas por un sensor 10 acústico tal como un micrófono se
transmiten por un lado a la entrada + de un medio 12 amplificador
con ganancia constante y por otro lado a la entrada + de un medio 14
amplificador con ganancia regulable mediante una resistencia 16
conectada a una tensión de 0,8 voltios.
El medio 12 amplificador se compone
principalmente de un amplificador 13 operacional que incluye entre
su entrada - y su salida una resistencia (de un valor de 3
M\Omega) y un condensador (de un valor de 1 nF) que sirve de
contrarreacción para limitar la ganancia. La entrada - está
conectada a la masa mediante un condensador electrolítico que impide
la amplificación de la tensión de reposo.
El medio 14 amplificador se compone
principalmente de un amplificador 15 operacional que incluye entre
su entrada – y su salida una resistencia (de un valor de 4,7
M\Omega) y un condensador (de un valor de 1 nF) que sirve de
contrarreacción para limitar la ganancia. La entrada - está
conectada a la masa mediante un condensador 20 electrolítico que
impide la amplificación de la tensión de reposo y un potenciómetro
22 de 210 a 10.000 cuya regulación se hace en función del local en
el que se instala el dispositivo de alarma, siendo la ganancia
necesaria del medio amplificador tanto menos elevada cuanto más
estanco es dicho local desde el punto de vista acústico.
La salida del medio 12 amplificador está
conectada a la entrada + de un comparador 24 que tiene como función
transformar la señal analógica suministrada por el medio 12
amplificador en una señal binaria cuya anchura depende de la
importancia de la perturbación y que se transmite al microprocesador
26 con la finalidad de autorregular el dispositivo de alarma.
De hecho, cuando se produce una perturbación
atmosférica tal como viento, esta perturbación induce una señal
modulada en la salida del medio 12 amplificador, teniendo
generalmente tal señal una frecuencia baja comprendida entre 10 y 20
Hz. Esta señal suministrada en la entrada + del comparador 24
produce una señal de salida digital en la salida 30 de dicho
comparador y por tanto, en la entrada del microprocesador 26. Cuando
este último detecta un valor 1 en la salida 30 del comparador 24,
transmite entonces, después de una temporización dada, impulsos
digitales sobre la línea 32 de salida cuya finalidad es disminuir la
sensibilidad del dispositivo de manera que no se dispare la alarma
de forma intempestiva en caso de golpe de viento, tal como se verá a
continuación. El valor de la temporización puede fijarse a 1 s de
manera que si la señal recibida sobre la línea 30 duramenos que esta
temporización, el microprocesador 26 no toma ninguna medida.
La salida del medio 14 amplificador está
conectada a la entrada + de un comparador 34 que transforma la señal
analógica suministrada por el medio 14 amplificador en una señal
binaria que se transmite al microprocesador 26 con la finalidad de
informarlo sobre una apertura de puerta intempestiva o de un
allanamiento. Cuando una señal que se corresponde a este tipo de
acontecimiento es reconocida por el microprocesador 26, éste
transmite una señal al medio 28 de alarma que es preferiblemente un
radioemisor que transmite la señal de alarma a la central de
alarmas.
Tal como se ha visto anteriormente, el
microprocesador 26 está programado para transmitir una señal sobre
su salida 32 cuando detecta una señal digital de valor 1 sobre su
entrada 30 que procede del comparador 24. Esta señal se forma por
impulsos de anchura variable que depende del número y de la anchura
de los impulsos de valor 1 detectados en la entrada 30. En efecto,
suponiendo un muestreo con una frecuencia de 150 Hz de esta entrada,
se muestreará entonces un bit de entrada de una frecuencia de 15 Hz
aproximadamente 5 veces si la señal recibida es una sinusoide
perfecta. En cada muestreo, la anchura del impulso transmitido sobre
la línea 32 aumentará. De la misma forma, esta anchura disminuye
cada vez que el microprocesador detecta el valor 0 de la señal sobre
la línea 30. Por tanto, se ve que cuanto más fuerte es el viento,
más anchos son los impulsos transmitidos a la salida del comparador
24 y más ancho igualmente será el impulso suministrado sobre la
línea 32. Así, se obtiene una modulación por anchura de
impulso.
El impulso transmitido sobre la línea 32 carga
más o menos el condensador 38 (de valor 1 \muF) a través de la
resistencia 36 (de valor 4,7 M\Omega)) y suministra una tensión
cuyo valor depende de la anchura del impulso suministrado sobre la
línea 32. Cuanto más ancho es este impulso, más elevada es la
tensión suministrada sobre la entrada - del comparador 34 y menos
grande es la sensibilidad del comparador 34 que debe reaccionar ante
la señal recibida por el sensor 10 para disparar la alarma 28. Debe
observarse que la duración durante la cual el microprocesador 26
reacciona ante la presencia de la perturbación atmosférica
transmitiendo impulsos cada vez más anchos hacia el integrador
36-38 puede limitarse a un valor máximo tal como 10
o 20 s.
Con la autorregulación del umbral de sensibilidad
que acaba de describirse, se ve, por tanto, que si el viento se
transforma en tempestad, la alarma no se dispara, ya que el umbral
de sensibilidad del comparador 34 se ha aumentado automáticamente
antes.
Debe observarse que los límites de fabricación
relacionados con la precisión de los componentes, pero también con
las variaciones térmicas, imponen prever un margen que disminuya la
sensibilidad del dispositivo para evitar un disparo intempestivo.
Por esta razón, en el modo de realización preferido, se prevé una
autocalibración del dispositivo. Ésta tiene lugar al final de la
fase de inicialización, después de ponerse bajo tensión, y consiste
para el microprocesador en buscar la anchura de la señal 32 que
permite tener una sensibilidad óptima. Actuando mediante ajustes
sucesivos de la señal 32, busca el umbral de sensibilidad que
provoca un disparo intempestivo materializado por una señal 32
permanente. Sin embargo, es necesario realizar reajustes periódicos
debido a posibles variaciones térmicas. Para ello, el
microprocesador actúa de dos formas. En ausencia de incidente,
calcula de nuevo la anchura óptima de la señal 32 (por ejemplo,
cada 1/2 hora). En caso de incidente detectado, comprueba que no se
trata de un disparo intempestivo probando el umbral de sensibilidad
antes de validar el incidente.
Los diagramas ilustrados en la figura 2 permiten
ilustrar el valor de las señales S_{1} a la salida del medio 12
amplificador, S_{2} a la salida del comparador 24, S_{3} a la
salida del comparador 34, S_{4} sobre la línea 32 de salida,
S_{5} a la entrada del comparador 34 y S_{6} a la salida del
microprocesador 26 hacia la alarma 28, cuando 1) el dispositivo está
en reposo, 2) en presencia de una perturbación atmosférica y 3) en
presencia de un allanamiento.
Cuando no hay perturbación atmosférica (diagrama
1), tal como viento ni allanamiento, la señal S_{1} suministrada
por el medio 12 amplificador tiene un valor constante (0,8 voltios)
y los comparadores 24 y 34 suministran cada uno una señal S_{2} o
S_{3} casi nula. En este caso, la señal S_{4} suministrada por
el microprocesador sobre la línea 32 es una señal regular que
permite obtener una señal S_{5} sobre la entrada - del comparador
igual a aproximadamente 1 voltios. Al estar la señal S_{3}
reducida a 0, lo mismo ocurre con la señal S_{6} de alarma.
Si el viento aumenta (diagrama 2), la señal
S_{1} suministrada a la salida del medio 12 amplificador se
convierte casi sinusoidal y la señal S_{2} suministrada al
microprocesador se forma por impulsos de una anchura variable según
la importancia de la perturbación. La señal S_{3} sigue siendo
prácticamente nula, ya que el umbral de sensibilidad se ha
aumentado. En efecto, la existencia de impulsos S_{2} desencadena
la generación de impulsos S_{4} por el microprocesador cuya
anchura depende de la anchura y del número de impulsos S_{2}, lo
que da como resultado una señal S_{5} de tensión más elevada (2
voltios en el presente caso) en la entrada - del comparador 34. Como
antes, al estar la señal S_{3} reducida a 0, lo mismo ocurre para
la señal S_{6} de alarma.
En presencia de un allanamiento (diagrama 3), la
señal S_{1} es muy importante tanto en anchura como en amplitud,
pero sin ser sinusoidal. La señal S_{2} a la salida del comparador
24 incluye entonces una anchura de impulso importante. Lo mismo
ocurre con la señal S_{3} a la salida del comparador 34 y esto con
independencia del umbral de sensibilidad fijado por la entra-
da -. Por consiguiente, la señal S_{6} toma un valor elevado después de una temporización predeterminada y dispara así la alarma 28. Debe observarse que las señales S_{4} y S_{5} no revisten ninguna importancia en este caso (se representan con líneas discontinuas), ya que el allanamiento es mucho más importante que la posible perturbación.
da -. Por consiguiente, la señal S_{6} toma un valor elevado después de una temporización predeterminada y dispara así la alarma 28. Debe observarse que las señales S_{4} y S_{5} no revisten ninguna importancia en este caso (se representan con líneas discontinuas), ya que el allanamiento es mucho más importante que la posible perturbación.
Debe observarse que el análisis de la señal
S_{3} por el microprocesador podría permitir diferenciar la señal
de alarma suministrada. De esta manera, podría preverse que si esta
anchura está comprendida entre una anchura mínima y una anchura
máxima, se trata de un golpe (contra una ventana, por ejemplo) o de
un intento de allanamiento, mientras que el allanamiento sólo se
comprobará si esta anchura es superior a la anchura máxima.
Pueden aportarse modificaciones a la descripción
que acaba de realizarse, sin por ello salirse del marco de la
invención. Así, se podría sustituir el comparador 24 por un
convertidor analógico digital que permite suministrar
configuraciones de bits asociadas a la signatura de las
perturbaciones atmosféricas posibles, siendo analizadas y
reconocidas dichas configuraciones por el microprocesador 26 antes
de que este último transmita una señal S_{4} sobre su salida 32
que depende de la perturbación detectada.
Claims (10)
1. Dispositivo de alarma que comprende un sensor
(10) de presión acústica que suministra una señal analógica por un
lado a un primer medio (12) amplificador y por otro lado a un
segundo medio (14) amplificador, un primer comparador (34) cuya
entrada positiva está conectada a la salida de dicho segundo medio
amplificador y cuya salida suministra una señal de alarma a un
microprocesador (26) programado en caso de allanamiento o de intento
de allanamiento, medios de autorregulación que reaccionan ante una
perturbación atmosférica tal como viento, de representación
sinusoidal y que comprende un convertidor (24)
analógico-digital cuya entrada está conectada a la
salida de dicho primer medio amplificador para suministrar una señal
digital en función de dicha perturbación atmosférica;
estando caracterizado dicho dispositivo
porque dicho microprocesador está programado para suministrar, en
respuesta a la detección de dicha señal digital suministrada por
dicho convertidor, una señal digital a la entrada - de dicho primer
comparador cuyos impulsos tienen una anchura variable que crece en
función de la duración y de la importancia de dicha perturbación
atmosférica de manera que aumenta automáticamente el umbral de
disparo del dispositivo de alarma y por tanto disminuye su
sensibilidad cuando dicho sensor acústico detecta dicha perturbación
atmosférica.
2. Dispositivo según la reivindicación 1, en el
que medios (36, 38) de conversión de impulsos conectados a la
entrada - de dicho primer comparador (34) suministran una señal cuya
tensión varía en función de la anchura en función del tiempo de
dichos impulsos de anchura variable.
3. Dispositivo según la reivindicación 2, en el
que dichos medios de conversión de impulsos comprenden un
condensador (38) cargado por dichos impulsos de anchura variable
mediante una resistencia (36) para transformar dichos impulsos de
anchura variable en una señal de tensión cuyo valor es proporcional
a su anchura en función del tiempo.
4. Dispositivo según una de las reivindicaciones
1 a 3, en el que dicho convertidor (24) analógico digital suministra
una configuración de bits asociada a dicha perturbación y dicho
microprocesador (26) está programado para suministrar una señal de
aumento de la tensión aplicada a la entrada - de dicho primer
comparador (34) en función de dicha configuración.
5. Dispositivo según una de las reivindicaciones
1 a 3, en el que dicho convertidor analógico digital es un segundo
comparador (24) que suministra impulsos de anchura variable en
función de la importancia de dicha perturbación atmosférica.
6. Dispositivo según una de las reivindicaciones
1 a 5, en el que dichos medios de alarma comprenden dicho
microprocesador (26) programado para suministrar una señal (S_{6})
de tensión en respuesta a dicha señal de alarma cuya anchura en
función del tiempo sobrepasa un umbral predeterminado y un medio
(28) de alarma activado por la detección de dicha señal de
tensión.
7. Dispositivo según la reivindicación 6, en el
que dicho medio (28) de alarma se activa de manera diferente según
si la anchura de dicha señal de alarma está comprendida entre un
valor mínimo y un valor máximo que indica que ha habido intento de
allanamiento o golpe o si dicha anchura es superior a dicho valor
máximo que indica que ha habido allanamiento.
8. Dispositivo según una de las reivindicaciones
1 a 7, en el que dicho segundo medio (14) amplificador incluye un
amplificador (15) operacional y tiene una ganancia variable gracias
a un potenciómetro (22) conectado entre la masa y la entrada - de
dicho amplificador operacional, dependiendo la regulación de dicho
potenciómetro del local en el que se encuentra el dispositivo de
alarma.
9. Dispositivo según una de las reivindicaciones
1 a 8, en el que dicho microprocesador (26) busca, mediante ajustes
sucesivos, la anchura óptima de dichos impulsos de anchura variable,
lo que provoca un disparo intempestivo materializado por una señal
(32) permanente durante la inicialización del dispositivo.
10. Dispositivo según la reivindicación 9, en el
que dicho microprocesador (26) realiza reajustes periódicos
volviendo a calcular dicha anchura óptima en ausencia de incidente o
comprobando que no se trata de un disparo intempestivo probando el
umbral de sensibilidad en caso de incidente detectado.
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