WO1992019990A1 - Dispositif de detection autoreglable et autoadaptatif - Google Patents

Dispositif de detection autoreglable et autoadaptatif Download PDF

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WO1992019990A1
WO1992019990A1 PCT/BE1991/000028 BE9100028W WO9219990A1 WO 1992019990 A1 WO1992019990 A1 WO 1992019990A1 BE 9100028 W BE9100028 W BE 9100028W WO 9219990 A1 WO9219990 A1 WO 9219990A1
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aforementioned
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PCT/BE1991/000028
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Daniel Toussaint
Alain Zambon
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Belgian Electronic Research, B.E.R., S.A.
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    • G01V8/10—Detecting, e.g. by using light barriers

Definitions

  • the present invention relates to an electronic device for the detection of beings or objects, moving or immobile, in a determined spatial detection field.
  • a device of this kind is intended, for example, for controlling the opening of automatic doors, for securing in front of an obstacle an automatic door, for surveillance applications, for access control or industrial detection, in short for any application where information related to the movement or the presence of a being or an object is required.
  • Electronic detectors which comprise a transmitter for emitting radiation or waves, for example electromagnetic, infrared or ultrasonic waves, and a receiver for picking up reflected diffuse radiation or waves reflected by an obstacle situated in an overcast spatial field. so as to produce a detection signal as a function of the reflected intensity -
  • a first example illustrating these constraints is that of a microwave detector with Doppler effect, reacting to the movement of a being or of an object penetrating into its detection lobe, that is to say of the portion of the space in which a being or an object will be detected.
  • the dimensions of the detection lobe of such a detector depend on the environment of the sensor. Indeed, some materials are more reflective than others to electromagnetic waves, just as some materials are more absorbent than others. It follows that, depending on the nature and configuration of the surfaces constituting the background covered by the detector, a being or an object in motion will be detected differently for the same adjustment of the 'apparatus; therefore, the device once installed will have to be adjusted according to its environment, in order to present a detection lobe conforming to the ' specifications.
  • a second example relates to an infrared detector reacting to a disturbance in its environment, due to the movement or the presence of the object to be detected.
  • This type of detector usually comprises an infrared emitter irradiating the covered area; a very small part of this radiant flux returns to the detector after diffuse reflection on the background, and is picked up by the receiving part of the detector. The rest point of the device is determined by the signal corresponding to the flux reflected diffusely on the background in the absence of any object to be detected.
  • the configuration, the nature and the color of the background can be such that the radiant flux returning to the detector, although intrinsically very low, can vary within considerable limits. It is therefore necessary to carry out an adjustment of the apparatus, so that the useful signal corresponds to an appropriate dynamic.
  • a subsequent modification of the environment conditions of the detector can seriously affect its operation if its adjustment is not adjusted accordingly.
  • the object of the present invention is to remedy the drawbacks cited above in a device for detecting at least one being and / ot: object in a predetermined detection field.
  • This device comprises a transmission circuit comprising a pulse generator for supplying at least one transmitter element intended for transmitting a detection beam in the aforementioned detection field and a reception circuit comprising at least one receiver element intended receiving at least part of the detection beam returned by a being and / or object located in the aforementioned detection field and producing a useful signal, which is then received in a detection circuit.
  • a servo loop is provided connecting the above-mentioned outlet of the reception circuit to a point of the transmission circuit situated upstream from the above-mentioned transmitting elements; the control loop comprises, according to the invention means arranged to adjust the transmission power of each emitter element according to the aforementioned useful signal. Thanks to the arrangement in the detection device of the servo loop, it is possible to adjust the transmission power of each transmitting element as a function of the useful signal. The system can thus settle ré ⁇ automatically without the need for manual intervention from the user. A detection device is thus obtained without the need to adjust it, for example in the event of any change in the environment thereof.
  • the aforementioned adjustment means comprise for example a regulation circuit which has its own transfer function and which is arranged to generate an error signal. This is formed by the difference between the aforementioned useful signal, which is applied to a first input of the regulation circuit and a signal of reference applied to a second input of the regulation circuit.
  • the error signal mentioned above is intended for a control circuit for each transmitting element.
  • the transfer function of the control circuit is designed to ensure the stability of the system.
  • the function of the aforementioned adjustment means is performed by a microprocessor.
  • a microprocessor Since appropriate software, which is added to the microprocessor, it is possible to obtain a very fine control of the transmission power of each transmitting element, in particular by elaborate processing of the aforementioned useful signal. .
  • the reception circuit com ⁇ takes an amplifier with substantially constant gain as well as at least one means for extracting the signal uti ⁇ the downstream of the amplifier.
  • the gain thereof being constant and the useful signal at the output of the signal extraction means, which is proportional to the radiant flux reaching the receiver, having a constant value at rest, the intrinsic noise of the amplifier is constant. This makes the signal-to-noise ratio of the amplification chain constant and independent of the installation conditions. This makes it possible to reliably fix the detection threshold of the detection circuit.
  • the receiver circuit comprises at least two channels arranged to each connect a receiver element to corresponding extraction means by passing through a multiplexer, the aforementioned amplifier and a demultiplexer.
  • each receiving element may have a practically identical photometric sensitivity characteristic.
  • the emitting elements are arranged in at least one set of rows, each row comprising a series mounting of emitting elements so as to cover the first detection zones, the detection zones covered being practically parallel to each other. Furthermore, at least two juxtaposed receiving elements are provided, so as to cover second detection zones, each of these being practically parallel to one another and transversely cutting across the aforementioned first • detection zones into intersection zones. According to an alternative embodiment and complementary to the previous one, it is also possible according to the invention to provide respectively at least two rows of transmitting elements in association with at least one receiving element. These alternative variants offer the advantage that the areas of intersection thus defined, determine a matrix of sensitive areas.
  • This matrix is, if necessary, easily manipulated for addressing, in the event of processing of the information provided by each of the intersection zones. Appropriate processing of the information makes it possible in particular to determine with precision the absolute position of the obstacle and its trajectory as a function of time.
  • a high resolution is obtained for the respective contours of the first and second detection zones mentioned above.
  • the first and second optical deflection elements can advantageously comprise first and respectively second lenses.
  • the streaks of the first and second lenses extend in transverse directions.
  • the aforementioned optical deflection elements may advantageously comprise a prism, preferably in association with the aforementioned lenses.
  • Figure 1 is a block diagram of an exemplary mode of execution of a conventional detection device commonly used.
  • FIG. 2 is a block diagram of an exemplary mode of execution of the device according to the invention, particularly allowing motion detection.
  • Figure 3 is a block diagram of an exemplary mode of execution of the device according to the invention, per ⁇ putting particularly the presence detection.
  • Figure 4 is a block diagram of an exemplary embodiment of the device according to the invention, and showing a variant of the device of Figure 3.
  • Figure 5 gives a series of characteristic waveforms of the operation of the device in FIG. 4.
  • FIG. 6 is a partially exploded isometric schematic view of an embodiment of the device according to the invention with a large number of emitters and receivers.
  • Figure 7 is an exploded sectional view of the device according to the invention.
  • Figure 8 is a sectional view of a detail of the device available according to the invention.
  • Figure 9 is a similar view of another detail of the device according to the invention.
  • FIG. 10 is an exemplary view of detection zones obtained with the device according to FIG. 6.
  • FIG. 1 shows a block diagram of an exemplary conventional opto-electronic detection device.
  • the device essentially comprises a transmission circuit and a reception circuit mounted on one or more cards housed in a housing.
  • the transmission circuit comprises a pulse generator 1 which generates electrical pulses to supply, via a power stage 2, a certain number of infrared diodes 3. These, as well as is well known, transform electrical impulses into infrared waves. These diodes appear on the front face of the housing in order to emit their radiant flux in the directions which cover the desired detection field. The number of diodes, their arrangement and the presence in front of them of a particular optic depend on the appli ⁇ cation concerned.
  • the infrared diodes 3 can advantageously be supplied by switchable groups and put into service separately either by a switch or under the control of a microprocessor so as to adapt their useful number as a function of the surface of the desired detection zone .
  • the oscillator 1 generates pulses having for example a lar- 50 microsecond geur and a 6% duty cycle.
  • the infrared waves emitted by the diodes 3 are diffusedly reflected by the surface G irradiated by the infrared waves (for example the ground) or by an obstacle O (a living being or an object) located or penetrating into the detection field.
  • the radiant flux F diffusedly reflected is picked up by the photodiodes 4 of the reception circuit, which also appear on the front face of the device.
  • the number of photodiodes depends on the surface of the detection field. As is well known, photodiodes convert infrared waves back into electrical signals.
  • the electrical pulses produced by the photodio ⁇ 4 are applied to an amplifier 5 whose gain is adjustable using a potentiometer 5A. After amplification, the pulses are presented at the input of a synchronous sampler 6 controlled by the pulses of generator 1. Synchronous sampling of the received signal makes it possible to greatly increase the signal / noise ratio of the circuit d 'acquisition.
  • the signal appearing at the output of the synchronous sample 6 contains useful information. This signal is injected for example into a peak value detector 7 which is a device known per se and which can consist of one of the many embodiments existing on the market.
  • the useful signal S appearing in the quiescent state at the output of the peak detector 7 therefore takes very different values depending on the environment. It is clear that an adjustment of the gain of the amplifier 5 proves necessary in order to give the signal representative of the response of the sensor in its environment, an ' appropriate value suitable for the detection circuit.
  • This, shown schematically by block 8, can be produced in the form of an electronic or micro ⁇ programmed circuit.
  • the detection circuit 8 can be arranged to detect the variation of the useful signal S relative to its rest point, and therefore the movement of a penetrating obstacle in the spatial detection field, or to compare the current value of the useful signal S with respect to the rest point, and therefore detect the presence of an obstacle located in the detection field.
  • an output stage 9 conventionally comprising a relay , an open collector transistor, an opto-coupler or any other means of communication, as well as display members such as a light-emitting diode.
  • the object of the invention is to provide a solution to the problems set out above.
  • FIG. 2 is a block diagram of an exemplary embodiment according to the invention.
  • the assembly according to the invention comprises a transmitting circuit 10 and a " receiving circuit 20 " .
  • the transmitting circuit includes one or more transmitting elements 11 intended to emit a detection beam in a The predetermined spatial detection field
  • the emitting elements 11 may be light-emitting diodes, infrared or any element capable of emitting electromagnetic, infrared or ultrasonic waves in response to electrical pulses produced by a control device 13 controlled by a pulse generator 14.
  • the driving pulses D supply the emitting diodes 11 through a controlled current source 12, which makes it possible to use a voltage source not regulated, denoted VNR, while guaranteeing the stability of the radiant flux emitted.
  • the emitting diodes 11 are supplied by simple switching of the emission circuit connected to a regulated voltage source denoted VR.
  • the advantage of the assembly according to FIG. 2 is such that the current passing through the emitting diodes is taken directly upstream from a voltage regulator, that is to say from a filtering capacitor located downstream of a bridge rectifier.
  • the transmission power sometimes very large, therefore does not pass through the voltage regulator, which is thus relieved of significant heat dissipation and generally does not require cooling since the intensity of the current which it must supply to other electronic circuits is quite reduced.
  • the reception circuit 20 comprises one or more receiving elements 21 each consisting of a device capable of producing an electrical signal when it is irradiated by an incident wave.
  • Each element ré ⁇ receiver '21 is for example a photodiode.
  • the number of receiving elements 21 depends on the surface of the detection field.
  • the electrical pulses produced by the receiving elements 21 are applied to an amplifier 22 and the amplified pulses are applied to the input of a synchronous sampler
  • the signal produced by the sampler 23, which contains the useful information, is injected into a device
  • the objective is to fix at a constant value at rest the useful signal S available at the output of the extraction device 24.
  • the useful signal S is presented at the input of the detection circuit 25 on the one hand and it is to on the other hand injected into a servo circuit 30 comprising a device arranged to adjust the transmission power of each transmitter element 11 as a function of the level of the useful signal S.
  • the adjustment device comprises a regulation circuit 15, in which the useful signal S received on line 101 is compared to a reference threshold R received on line 102 to produce an error signal E which is presented by the line 103 at the input of the circuit 13 for driving the emitting diodes 11.
  • the circuit 15 which generates this error signal is characterized by a transfer function capable of ensuring the stability of the system and suitable for the detection process.
  • the useful signal present at the output of the extraction device 24 (which signal is moreover proportional to the radiant flux reaching the receiver 21) has a constant value at rest and, the gain of the amplifier 22 being constant, it follows that the intrinsic noise of the amplifier is constant, which makes the signal-to-noise ratio of the amplifier chain 1 ⁇
  • the detection process present in the detection circuit 25 can for example be based on the measurement of the variation of the useful signal S, which makes the detector sensitive to the movement of an obstacle appearing in its detection field.
  • a sensitivity adjustment potentiometer 25A can be provided, but it is not strictly useful insofar as the signal at rest has a known fixed value and the triggering threshold has been set reliably thanks to the constancy the signal-to-noise ratio of the amplification chain. It is obvious that a procedure for comparing the useful signal with one or more predetermined thresholds also allows the device according to the invention to detect the presence of an obstacle (being or object) in the detection field.
  • FIG. 3 A second exemplary embodiment according to the invention will is' shown in Figure 3. This embodiment is similar to that of Figure 2 except that adjusting the transmission power of the emitting elements 11 is produced by software using a microprocessor 31. This is associated with an analog-digital converter 32 and a digital-analog converter 33 to which it is connected by a bus 200, which can be a parallel bus or a serial bus.
  • the device of FIG. 3, architecture around a microprocessor is capable, under the direction of an appropriate software, of carrying out the regulation function according to the invention completely analogous to the device presented in FIG. 2.
  • the useful signal S available at the output of the extraction device 24 is presented at the input of the analog-digital converter 32 and, after digitization, is routed to the microprocessor 31 via bus 200.
  • the microprocessor 31 produces an error signal E on the bus 200. Converted to analog size by the digital-analog converter 33, the error signal E is presented at the input of the circuit 13 for driving the emitting diodes in order to adjust their power output so as to make tend the useful signal towards a constant value at rest.
  • the useful signal is also used by a detection algorithm to activate an output line 204 leading to the output stage 26, known per se. It is understood that the detection algorithm proceeds in synchronism with the generator 14 at the rate of the pulses emitted; this timing is known to the microprocessor thanks to the input line 203.
  • the detection function (exe ⁇ cut by the detection circuit 25 in the assembly of Figure 2) can be performed by the microproces ⁇ sor 31 as provided in the assembly of Figure 3.
  • the microprocessor 31 is equipped with a certain number of peripherals such as, in a non-exhaustive way: - an analog-digital converter 32 and a digital-analog converter 33 to which it is connected by a bus 200, which can be a bus parallel or a serial bus;
  • a non-volatile memory 34 of the EEPROM type connected to a bus 201, which can be parallel or serial, and possibly coincident with the bus 200; a user interface 35 comprising for example push-buttons for action on the system or digital switches for configuring the system, as well as display members, such as light-emitting diodes, the interface communicating with the microprocessor 31 via, for example, input / output lines 202;
  • An oscillator 36 conventionally used for setting the clock of the microprocessor.
  • the solution presented in FIG. 3 allows, thanks to an appropriate software, to carry out a very elaborate processing of the signals and to a very fine asser ⁇ vation of the power and this in a more efficient way than by the solution not firmware shown in Figure 2.
  • the automatic adjustment phase corresponds, for example, to the following process.
  • the user After mounting the detector on site, the user initializes the adjustment phase by actuating, for example, a push button available in a user interface 35 and leaves the detection field covered by the detector.
  • the system gradually increases the power emitted by the diodes 11 so that the useful signal S at the output of the extraction device 24 and then digitized by the converter 32, reaches a constant value at rest, whose known value resi ⁇ for example in non-volatile memory 34.
  • This process is controlled by circuits 33 and 13, under the direction of the microprocessor.
  • the power to be transmitted to reach the setpoint depends on the configuration, the nature and the color of the background, it is important to memorize this value after automatic adjustment, for example in non-volatile memory 34, so that, in the event of a temporary failure of the system's power supply network, it can return to service by directly emitting the appropriate power in the detection field.
  • the detection process is based on the principle that s i the useful signal S varies within certain limits without the transmission power has been changed, there occurs a detection.
  • the detection algorithm proceeds for example as follows.
  • the useful signal S is compared with a reference value R, which can be the constant value at rest stored in the non-volatile memory 34 or any other value also stored.
  • a reference value R can be the constant value at rest stored in the non-volatile memory 34 or any other value also stored.
  • the value of the useful signal S exceeds the predetermined threshold by a certain predetermined value, the presence of an obstacle is detected by reflection (the being or the object present in front of the background is clearer or more reflective , and increases the radiant flux which reaches the photodiodes).
  • the value of the useful signal S decreases in relation to the predetermined threshold by a certain predetermined value, the presence of an obstacle is detected by absorption (the being or the object present in front of the rear -plan is darker or more absorbent and decreases the radiant flux which reaches the photodiodes).
  • the self-adaptation process is also made possible, for example as follows. Periodically, during rest periods, the device compares the value of the useful rest signal with the memorized set point threshold and it detects and quantifies any deviation from this set point. If the deviation from the setpoint tends to change very slowly, the system can interpret this variation as a slow change in the environment, due for example to soiling. The device can then modify the power setpoint on the basis of a criterion of deviation from the trend with respect to the value at rest of the useful signal.
  • the device can, after a programmed period of time, proceed to a modification of the power setpoint in order to bring back the useful signal to its initial value at rest, and saving these new conditions in non-volatile memory.
  • This conditional self-adaptation process makes it possible to avoid freezing the device in permanent detection.
  • the parameters relating to this conditional self-adaptation can be chosen by the user and communicated to the microprocessor from the user interface 35, for example using binary switches or from an external device communicating by through a serial link 37.
  • the device can detect the return to a known initial rest condition, and decide the immediate adjustment of the sensor to these initial conditions. The case may arise, for example, when an object abandoned for a certain time in the detection field is suddenly removed from it.
  • the transmission power control loop which provides a useful signal at constant rest, makes it possible to make the signal / noise ratio of the amplification chain constant and to make it independent of installation conditions. Therefore, the detection criteria applied by the detection algorithm can be refined.
  • microprogrammed solution can provide other functions, such as dialogue with a configuration terminal or any other computer system, for test, diagnostic or remote maintenance applications.
  • the device presented in FIG. 4 is a variant of the device which has just been described. This is particularly distinguished in that the reception circuit 20 here comprises two channels, represented by the photo ⁇ diodes (or groups of photodiodes) 21 and 21 ′, these channels being multiplexed in a multiplexer 27 which, controlled by pulses produced by a pre-divider 28, makes it possible to direct the signal coming from one or the other of the channels towards the amplification chain only.
  • the circuit for extracting the useful signal is split at 24 -24 'and the analog-digital converter 32 has two channels: input, for the conversion of the two useful signals S and S'.
  • the device as presented in Figure 4 has all the advantages described above for the devices shown in Figures 2 and 3; automatic regulation of the signal measured at rest, automatic compensation for environmental variations, constant signal / noise ratio of the amplification chain.
  • the device also has the advantages of a differential system, thanks to the use of a single amplification chain 22. In fact, the use of two completely separate reception channels, with two conventional amplification chains which would each require gain adjustment, would not guarantee that the difference measured between the two channels is a useful signal, and not the result of drifts between the two distinct chains.
  • the use of a single amplification chain 22 remains compatible with the concept of enslavement of power as stated above; the useful signals available at the output of the useful signal extraction circuits 24 and 24 ′ are made constant at rest, and are affected by equivalent noise.
  • This symmetry between the two channels allows better rejection of parasitic phenomena such as external light disturbances; in this case too, the detection criteria can be very precise, given the almost constant signal / noise ratio in each channel.
  • the operation of the device according to Figure 4 is as follows.
  • the infrared pulses emitted by the emitting diodes 11 under control of the pilo ⁇ stage circuit 13 are diffusedly reflected by the background G and after diffuse reflection, a small part of this emitted radiant flux is picked up by the photo diodes 21 and 21 '.
  • These are switched alternately by the multiplexer 27, under the control of the control pulses supplied by the predivisor 28 on the line 301.
  • the photodiodes 21 and 21 ' orient their measurement alternately towards the amplification circuit 22 , at the rate of the pulses produced by the predivisor 28 î the photodiode 21 is connected to the amplification circuit 22 for for example the duration of sixteen pulses of the generator 14, applied to the line 300 while the other photodiode 21 'is disconnected for This time.
  • the synchronous sampler 23 also allows the demultiplexing of the amplified signal appearing on the line 302, and at the output of the sampler 23, the signal is applied by the lines 305 and 305 'to the signal extraction circuits 24 and 24' which extract the useful signal S or S 'from it. These are routed via lines 100 and 100 'to the two inputs of an analog-digital converter 32 which transmits them to the microprocessor 31 in digital form.
  • the enslavement of the transmitted power makes it possible to make the useful signal constant for each channel at rest.
  • the detection algorithm can be more elaborate than in the previous solution; it can for example evaluate the difference between the signals of the two channels, with its sign, or the difference between the signal given by a channel and its value at rest, or the difference between the signal given by the other channel and its value at rest.
  • FIG. 5 illustrates the waveforms of the signals passing from the amplifier 22 to the inputs of the analog-digital converter 32.
  • the waveform denoted 300 is produced by the oscillator 14, which rates the emission of the infrared pulses and actuates the synchronous sampler 23. It is represented on a time scale different from the following waveforms .
  • the impulses have, by example, a width tl of 50 microseconds and a period t2 of 750 microseconds. These pulses are also applied to the predivisor 28 which produces on the waveforms denoted 301 and 304.
  • the wave denoted 301 has a period corresponding, for example, to the duration of thirty-two pulses of the generator 14. It is applied to the multiplexer 27 and allows, in the high state, to connect the output of the circuit of the photodiode 21 at the input of amplifier 22, while in the low state, it makes it possible to connect the output of the circuit of photodiode 21 'to the input of amplifier 22.
  • the wave denoted 302 represents the signal amplified at the output 302 of the amplifier 22.
  • the two consecutive waveforms spanning the periods T1 and T2 correspond respectively, as can be seen by referring to the signal denoted 301 which controls the multiplexer 27, at the respective signals from the photodio ⁇ 21 and 21 '.
  • One of the problems raised by the multiplexing of the channels is the elimination of the transient disturbances generated by the rapid switching of the photodiodes 21 and 21V to the single amplifier.
  • transient disturbances there is the presence of transient disturbances in the first part of each of the periods; they are due to the sudden switching of the photodiodes and to a lack of transient stability of the DC level; the useful signal can only be taken in the second part of each of the periods.
  • a wave 302 with a period twice as small as the period of the wave 301 is generated by the predivisor 28, and corresponds, for example, to the duration of sixteen pulses data by the oscillator 14.
  • This wave applied to the demultiplexer 23 after synchronous sampling, produces the signals denoted 305 and 305 ′, which correspond to the useful part of the signals of the wave 302. These signals are finally applied respectively to the signal extraction circuits 24 and 24 'where they are transformed into DC levels as shown in 100 and 100', before being injected at the inputs of the analog-digital converter 32.
  • the transmitting and receiving elements can be arranged in a network. This makes it possible to divide the detection field into a plurality of detection zones so as to further increase the detection reliability.
  • Figure 6 illustrates a more general embodiment in which the emitting elements 11 and receivers 21 are arranged in several sec ⁇ tor.
  • the transmitting elements are arranged for example in two rows of six transmitting elements each and three receiving elements are arranged on a row.
  • the " transmitting and receiving elements are arranged on a support plate 41 consisting for example of a printed circuit.
  • the plate 41 is divided into several sectors each grouping together either transmitting elements 11 or receiving elements 21.
  • the plate support 41 preferably has a practically rectangular and elongated shape The abovementioned sectors are in alignment and they are alternately occupied by transmitting and receiving elements respectively, thus defining emitting and receiving sectors respectively.
  • the support plate has in its middle a receiving sector 43 of practically square shape, with an emitting sector 42 on either side of the latter, each having a practically rectangular shape with roughly the same surface for reasons of symmetry. It is also possible to provide an asymmetrical support plate having only one transmitting sector and one receiving sector.
  • a spacer element 44 forming a box intended to maintain a certain distance between the transmitting and receiving elements on the one hand and elements for deflecting the detection beams on the other hand.
  • This spacer element advantageously has a modular structure, each module of the structure being intended for a transmitting or respectively receiving sector.
  • FIG. 7 shows three modules: two modules 45 serving the two transmitting sectors and one module 46 serving the receiving sector.
  • This modular structure makes it possible, thanks to the lateral partition walls 47, to provide better insulation between the transmission beams and the reception beams.
  • the spacer element 44 has, for example, a practically parallelepiped shape so that the distance between the elements to be separated is practically constant.
  • openings 48 and 49 intended to accommodate the elements to be separated, namely respectively the elements of deviation of beams 51 and 52 serving to deflect and better delimit the detection beams and the plate. support 41.
  • a deflection element 51 is placed on the path of the detection beams emitted by the light-emitting diodes 11 of each emitter sector, that is to say downstream of these emitter elements, and a deflection element 52 is arranged on the path of the detection beams returned to the photodiodes 21, that is to say in upstream of these receiving elements.
  • FIG. 8 shows in section a transmission sector and shows the deflection of the beams emitted by the light-emitting diodes 11.
  • FIG. 9 shows in section a receiver sector and shows the concentration of the beams reflected towards the photodiodes 21.
  • the dévia- tion elements are optical elements, 'for example at least one lens deflecting each detection beam. It is also possible to provide optical elements comprising a prism in association with each lens. This prism ensures an offset of the beam.
  • the lenses are cylindrical Fresnel lenses having substantially parallel ridges 53 and 54 ' .
  • the streaks are arranged on the faces of the lenses which are turned towards the outside of the casing 64. It is just as possible to arrange the streaks on the inner faces of the lenses, the outer faces being left read. ⁇ its. This makes it possible to avoid the accumulation of dust between the streaks and the losses in detection efficiency, as well as the risk of damaging the streaks from the outside, for example by accidental impacts on the lenses.
  • FIG. 10 illustrates an exemplary division of the detection field into several detection zones.
  • the detection zones are arranged in re- bucket.
  • the detection zones covered by the emitting diodes through their optical element are represented by two oblong rectangles, denoted A ′ and B ′.
  • the detection zones covered by the receiving photodiodes through their optical element are represented by three oblong rectangles, denoted A ", B" and C "which intersect the rectangular zones A 'and B' transversely thereby forming a matrix of intersection zones (hatched on the drawing) denoted A'A ", A'B", A'C ", B'A” ...
  • intersection zones at the level of the rear plan, a matrix of addressable sensitive detection zones, which gives the device according to the invention a very high sensitivity and reliability. It goes without saying that the device can be adapted for any number of sensitive detection zones by adjustment of the number of transmitting and / or receiving elements, thus adapting the selectivity of the detection sensitivity of the device.
  • the receiving electronic circuit for this arrangement of transmitters and receiving elements selo 'n the invention comprise, as in the previous examples, a single amplifier with constant gain, provided that the outputs of the receiving elements are multiplexed as has seen above, and provided that the rows of transmitting elements are active alternately, which implies the insertion of a multiplexer.
  • the measurements corresponding to each of the sensitive zones are analog quantities, converted into a digital value, and not binary values. It follows that an appropriate treatment device is provided in the reception circuit, for example a device performing a processing based on an interpolation between the values given by each of the measurement channels, in order to determine with precision the absolute position of the obstacle and its trajectory as a function of time ; these quantities correctly exploited can be of great interest in applications as mentioned above in the introduction to the description.
  • the process of processing the measurement signals falls within the normal competence of those skilled in the art and is outside the scope of the present invention.
  • a loop for controlling the transmission power at the level of the useful signal extracted by the reception circuit as described more high which ensures a particularly interesting optimization of the sensitivity and of the reliability of detection.
  • the concept of dividing the detection field into a matrix of sensitive detection zones as described above can also be advantageously implemented in detection devices that do not include a loop. 'enslavement as described in the above.
  • the present invention also implements a method for setting up a device for detecting beings or objects in a spatial detection field so that said spatial detection field is divided into a set of selectively addressable sensitive areas.
  • several transmitting elements are arranged such as the emitting diodes 11 so as to define in the background, by example the ground, at least two first detection zones such as A ′ and B ′, and at least one receiving element such as a photodiode 21 is arranged so as to define at least in the background, a second detection zone, such as A ′′ for example, which intersects the aforementioned first detection zones to form several sensitive addressable detection zones such as A'A ′′ and B'A ′′, for example.
  • the same implementation method can be applied to at least one transmitting element and at least two receiving elements so as to define at the background, at least a first detection zone such as A 'and at at least two second detection zones such as A ", B" and C "which intersect each first detection zone to form several sensitive zones which can be selectively addressable.
  • the corresponding measurement signals to each of the sensitive zones are multiplexed in a reception circuit comprising a single amplifier with constant gain.

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Abstract

Un dispositif pour détecter un être et/ou objet dans un champ de détection prédéterminé, qui comprend un circuit d'émission (10) pour émettre un faisceau de détection dans le champ de détection précité, un circuit de réception (20) pour recevoir au moins une partie du faisceau de détection renvoyé par un être et/ou objet situé dans le champ de détection précité, et en outre une boucle d'asservissement (30) reliant la sortie (k) du circuit de réception (20) à un point (d) du circuit d'émission (10), la boucle d'asservissement comprenant des moyens agencés pour régler la puissance d'émission de chaque élément générant le faisceau de détection en fonction du signal utile (S) produit par le circuit de réception (20).

Description

DISPOSITIF DE DETECTION AUTOREGLABLE ET AUTOADAPTATIF
Domaine concerné
La présente invention concerne un dispositif électro¬ nique pour la détection d'êtres ou d'objets, en mouve¬ ment ou immobiles, dans un champ de détection spatial déterminé.
Contexte de l'invention
Un dispositif de ce genre est destiné, par exemple, à la commande d'ouverture de portes automatiques, à la mise en sécurité devant un obstacle d'une porte auto¬ matique, à des applications de surveillance, de con¬ trôle d'accès ou de détection industrielle, bref à toute application où une information liée au mouvement ou à la présence d'un être ou d'un objet est nécessai¬ re.
On connaît des détecteurs électroniques comprenant un émetteur pour émettre des radiations ou des ondes, par exemple des radiations électromagnétiques, infrarouges ou des ondes ultrasonores, et un récepteur pour capter le rayonnement diffus réfléchi ou les ondes réfléchies par un obstacle situé dans un champ spatial couvert de manière à produire un signal de détection fonction de l'intensité réfléchie-
La plupart des détecteurs connus à ce jour doivent, une fois installés sur le site, subir un réglage ma- nuel afin d'adapter l'appareil à son environnement. De même, tout changement ultérieur de l'environnement du détecteur devra entraîner une modification du réglage de l'appareil, sous peine de voir son comportement mo- difié ou pire encore, gravement dégradé.
Un premier exemple illustrant ces contraintes est ce¬ lui d'un détecteur hyperfréquence à effet Doppler, ré¬ agissant au mouvement d'un être ou d'un objet péné- trant dans son lobe de détection c'est-à-dire de la portion de l'espace dans laquelle un être ou un objet sera détecté. Les dimensions du lobe de détection d'un tel détecteur dépendent de l'environnement du capteur. En effet, certains matériaux sont plus réfléchissants que d'autres aux ondes électromagnétiques, de même que certains matériaux sont plus absorbants que d'autres. Il s'ensuit qu'en fonction de la nature et de la con¬ figuration des surfaces constituant l'arrière-plan couvert par le détecteur, un être ou un objet en mou- vement sera détecté de façon différente pour un même réglage de l'appareil; donc, l'appareil une fois ins¬ tallé devra être réglé en fonction de son environne¬ ment, afin de présenter un lobe de détection conforme aux 'spécifications.
Dans le même ordre d'idée, un appareil mis en service antérieurement devra voir son réglage retouché si les caractéristiques de son environnement sont profondé¬ ment modifiées : adjonction de nouvelles parois, modi- fication du sol, etc..
Ce qui précède peut s'appliquer presque mot pour mot à un détecteur de présence hyperfréquence, sinon que celui-ci réagit à la perturbation de son champ de détection par la présence de l'objet à détecter. Un second exemple est relatif à un détecteur infrarou¬ ge réagissant à une perturbation dans son environne¬ ment, due au mouvement ou à la présence de l'objet à détecter. Ce genre de détecteur comporte usuellement un émetteur infrarouge irradiant la zone couverte; une très faible partie de ce flux radiant revient vers le détecteur après réflexion diffuse sur l'arrière-plan, et est capté par la partie réceptrice du détecteur. Le point de repos de l'appareil est déterminé par le si- gnal correspondant au flux réfléchi de façon diffuse sur l'arrière-plan en l'absence de tout objet à détec¬ ter. Cependant, la configuration, la nature, la cou¬ leur de l'arrière-plan peuvent être tels que le flux radiant revenant au détecteur, bien qu'intrinsèquement très faible, peut varier dans des limites considéra¬ bles. Il est donc nécessaire de procéder à un réglage de l'appareil, afin que le signal utile corresponde à une dynamique appropriée. Ici également, une modifica¬ tion ultérieure des conditions d'environnement du détecteur peut affecter gravement son fonctionnement si son réglage n'est pas retouché en conséquence.
Les considérations énoncées ci-dessus quant au réglage du capteur et aux éventuelles altérations de son fonc- tiorine ent par suite d'une modification de son envi¬ ronnement peuvent s'appliquer à d'autres technologies, et notamment aux capteurs à ultrasons, capteurs élec¬ trostatiques, capacitifs, etc..
Résumé de l'invention
La présente invention a pour but de remédier aux in¬ convénients cités ci-dessus dans un dispositif de dé- tection d'au moins un être et/ot: objet dans un champ de détection prédéterminé. Ce dispositif comprend un circuit d'émission compor¬ tant un générateur d'impulsions pour alimenter au moins un élément émetteur destiné à émettre un faisceau de détection dans le champ de détection pré- cité et un circuit de réception comportant au moins un élément récepteur destiné à recevoir au moins une partie du faisceau de détection renvoyé par un être et/ou objet situé dans le champ de détection précité et à produire un signal utile, qui est ensuite reçu dans un circuit de détection.
Conformément à un premier aspect de l'invention, il est prévu une boucle d'asservissement reliant la sor¬ tie mentionnées ci-dessus du circuit de réception à un point du circuit d'émission situé en amont des élé¬ ments émetteurs précités; la boucle d'asservissement comprend, suivant l'invention des moyens agencés pour régler la puissance d'émission de chaque élément émet¬ teur en fonction du signal utile précité. Grâce à l'agencement dans le dispositif de détection de la boucle d'asservissement, il est possible de régler la puissance d'émission de chaque élément émetteur en fonction du signal utile. Le système peut ainsi se ré¬ gler' automatiquement sans qu'il faille d'intervention manuelle de l'utilisateur. On obtient ainsi un dispo¬ sitif de détection sans nécessité de réglage de celui- ci par exemple en cas de changement quelconque inter¬ venu dans l'environnement de celui-ci.
Les moyens de réglage précités comprennent par exemple un circuit de régulation qui présente une fonction de transfert propre et qui est agencé pour engendrer un signal d'erreur. Celui-ci est formé par la différence entre le signal utile précité, qui est appliqué à une première entrée du circuit de régulation et un signal de référence appliqué à une deuxième entrée du circuit de régulation. Le signal d'erreur mentionné ci-dessus est destiné à un circuit de pilotage de chaque élément émetteur. La fonction de transfert du circuit de régu- lation est propre à assurer la stabilité du système.
Dans un mode de réalisation particulier de l'inven¬ tion, la fonction des moyens de réglage précités est réalisée par un microprocesseur. Ainsi, grâce à un lo- giciel approprié, que l'on adjoint au microprocesseur, on peut obtenir un asservissement très fin de la puis¬ sance d'émission de chaque élément émetteur en procé¬ dant notamment à un traitement élaboré du signal utile précité.
Une observation analogue s'applique à l'agencement, suivant un autre mode d'exécution de l'invention, du microprocesseur pour la réalisation de la fonction du circuit de détection.
De manière avantageuse, le circuit de réception com¬ prend un amplificateur à gain pratiquement constant ainsi qu'au moins un moyen d'extraction du signal uti¬ le monté en aval de l'amplificateur. Le gain de celui- ci étant constant et le signal utile à la sortie du moyen d'extraction de signal, qui est proportionnel au flux radiant atteignant le récepteur, ayant une valeur constante au repos, le bruit intrinsèque de l'amplifi¬ cateur est constant. Cela rend le rapport signal/bruit de la chaîne d'amplification constant et indépendant des conditions d'installation. Cela permet de fixer de manière fiable le seuil de détection du circuit de dé¬ tection.
Dans un mode d'exécution particulièrement avantageux O
de l'invention, le circuit récepteur comprend au moins deux canaux agencés pour connecter chacun un élément récepteur à des moyens d'extraction correspondants en passant par un multiplexeur, par l'amplificateur pré- cité et par un démultiplexeur. On obtient ainsi les avantages d'un système différentiel pouvant être obte¬ nu grâce à l'utilisation d'une chaîne d'amplification unique en association avec plusieurs canaux de récep¬ tion distincts. En outre, les signaux utiles présents à la sortie des moyens d'extraction précités étant rendus constants au repos, ils sont affectés d'un bruit équivalent et cette symétrie entre les deux ca¬ naux permet une rêjection de phénomènes parasites. Cela assure une grande précision des critères de dé- tection, étant donné la quasi-constance du rapport signal/bruit dans chaque canal.
Pour rendre optimale l'efficacité du dispositif diffé¬ rentiel mentionné ci-dessus, il peut être avantageux, suivant l'invention, que chaque élément récepteur pré¬ sente une caractéristique de sensibilité photométrique pratiquement identique.
Conformément à un second aspect de l'invention, les éléments émetteurs sont agencés en au moins un ensem¬ ble de rangées, chaque rangée comportant un montage en série d'éléments émetteurs de manière à couvrir des premières zones de détection, les zones de détection couvertes étant pratiquement parallèles les unes aux autres. Par ailleurs, il est prévu au moins deux éléments récepteurs juxtaposés, de manière à couvrir des secondes zones de détection, chacune de celles-ci étant pratiquement parallèle entre elles et recoupant transversalement les premières • zones de détection précitées en des zones d'intersection. Suivant un mode d'exécution alternatif et complémen¬ taire au précédent-, il est également possible suivant l'invention de prévoir respectivement au moins deux rangées d'éléments émetteurs en association avec au moins un élément récepteur. Ces variantes alternatives offrent l'avantage que les zones d'intersection ainsi définies, déterminent une matrice de zones sensibles. Cette matrice est, le cas échéant, aisément manipula- ble pour l'adressage, en cas de traitement de l'infor- mation fournie par chacune des zones d'intersection. Un traitement approprié de l'information permet notam¬ ment de déterminer avec précision la position absolue de l'obstacle et sa trajectoire en fonction du temps.
Avantageusement, l'on peut prévoir au moins un premier élément optique de déviation du faisceau de détection en aval des éléments émetteurs et au moins un deuxième élément optique de déviation du faisceau de détection en amont des éléments récepteurs. Ainsi, obtient-on une résolution élevée pour les contours respectifs des premières et deuxièmes zones de détection précitées.
Les premier et deuxième éléments optiques de déviation peuvent avantageusement comprendre des première et respectivement deuxième lentilles. En particulier, on peut par exemple prévoir des lentilles cylindriques de Fresnel présentant des stries pratiquement parallèles. Cela permet d'obtenir des premières et des secondes zones de détection allongées suivant l'orientation des stries.
De préférence, les stries des première et deuxième lentilles s'étendent suivant des directions transver¬ sales. On obtient ainsi des zones d'intersection pré- citées ayant des contours d'une grande netteté. De plus, les éléments optiques de déviation précités peuvent avantageusement comprendre un prisme, de pré¬ férence en association avec les lentilles précitées.
L'invention est exposée plus en détails ci-dessous avec référence aux dessins annexés. Cette description n'est donnée qu'à titre d'exemple et ne limite d'aucu¬ ne façon la présente invention. Dans les différentes figures, les mêmes signes de référence désignent des éléments analogues ou identiques.
Brève description des dessins
La figure 1 est un schéma par blocs d'un mode d'exécu¬ tion exemplaire d'un dispositif classique de détection couramment utilisé.
La figure 2 est un schéma par blocs d'un mode d'exécu¬ tion exemplaire du dispositif selon l'invention, per- mettant particulièrement la détection de mouvement.
La figure 3 est un schéma par blocs d'un mode d'exécu¬ tion exemplaire du dispositif selon l'invention, per¬ mettant particulièrement la détection de présence. La figure 4 est un schéma par blocs d'un mode d'exécu- tion exemplaire du dispositif selon l'invention, et présentant une variante du dispositif de la figure 3. La figure 5 donne une série de formes d'ondes caracté¬ ristiques du fonctionnement du dispositif de la figure 4. La figure 6 est une vue isométrique schématique par¬ tiellement éclatée d'un mode de réalisation du dispo¬ sitif selon l'invention avec un grand nombre d'émet¬ teurs et récepteurs.
La figure 7 est une vue éclatée en coupe du dispositif suivant l'invention. La figure 8 est une vue en coupe d'un détail du dispo¬ sitif suivant l'invention.
La figure 9 est une vue analogue d'un autre détail du dispositif suivant l'invention.
La figure 10 est une vue exemplaire de zones de détec¬ tion obtenues avec le dispositif selon la figure 6.
Description détaillée
Avant de décrire l' invention, on se reportera à la fi¬ gure 1 qui montre un schéma par blocs d'un dispositif de détection opto-électronique classique exemplaire. Le dispositif comprend essentiellement un circuit d'émission et un circuit de réception montés sur une ou plusieurs cartes logées dans un boîtier.
Le circuit d'émission comprend un générateur d'impul¬ sions 1 qui engendre des impulsions électriques pour alimenter, par l'intermédiaire d'un étage de puissance 2, un certain nombre de diodes infrarouges 3. Celles- ci, ainsi qu'il est bien connu, transforment les im¬ pulsions électriques en ondes infrarouges. Ces diodes apparaissent sur la face frontale du boîtier afin d'émettre leur flux radiant dans les directions qui couvrent le champ de détection voulu. Le nombre de diodes, leur disposition et la présence devant elles d'une optique particulière sont dépendants de l'appli¬ cation concernée. Les diodes infrarouges 3 peuvent être avantageusement alimentées par groupes commuta- bles et mises en service séparément soit par un commu¬ tateur, soit sous contrôle d'un microprocesseur de manière à adapter leur nombre utile en fonction de la surface de la zone de détection voulue. L'oscillateur 1 engendre des impulsions ayant par exemple une lar- geur de 50 microsecondes et un rapport cyclique de 6 %.
Les ondes infrarouges émises par les diodes 3 sont réfléchies de façon diffuse par la surface G irradiée par les ondes infrarouges (par exemple le sol) ou par un obstacle O (un être vivant ou un objet) situé ou pénétrant dans le champ de détection. Le flux radiant F réfléchi de façon diffuse se trouve capté par la ou les photodiodes 4 du circuit de réception, qui appa¬ raissent également sur la face frontale de l'appareil. Le nombre de photodiodes est fonction de la surface du champ de détection. Ainsi qu'il est bien connu, les photodiodes reconvertissent les ondes infrarouges en signaux électriques.
Les impulsions électriques produites par les photodio¬ des 4 sont appliquées à un amplificateur 5 dont le gain est ajustable à l'aide d'un potentiomètre 5A. Après amplification, les impulsions sont présentées à l'entrée d'un échantillonneur synchrone 6 piloté par les impulsions du générateur 1. L'échantillonnage syn¬ chrone du signal reçu permet d'augmenter très forte¬ ment le rapport signal/bruit du circuit d'acquisition. Le signal apparaissant à la sortie de l'échantillon¬ neur synchrone 6 contient l'information utile. Ce signal est injecté par exemple dans un détecteur de valeur de crête 7 qui est un dispositif connu en soi et qui peut être constitué d'un des nombreux modes d'exécution existant sur le marché. A la sortie du détecteur de valeur de crête 7 apparaît un signal continu S qui représente de façon presque instantanée l'amplitude du signal capté par les photodiodes 4; il s'agit du signal utile représentant le flux radiant réfléchi dans le champ de détection. Dans une situation de repos, c'est-à-dire lorsqu'il n'y a aucun obstacle dans le champ de détection spa¬ tial, le flux radiant émis se trouve en partie réflé¬ chi de façon diffuse par l'environnement, principale- ment par le sol. L'énergie ainsi diffusée en direction du récepteur est particulièrement faible. Cependant, pour une puissance émise constante, le flux atteignant le récepteur après réflexion diffuse par l'environne¬ ment, bien qu'intrinsèquement très faible, peut varier dans des proportions considérables en fonction de la configuration, de la nature et de la couleur de cet environnement. On conçoit facilement qu'un sol noir et très absorbant ne réfléchira de façon diffuse qu'une infime partie du flux radiant émis, tandis qu'un sol clair et réfléchissant diffusera 'une partie beaucoup plus importante du flux radiant émis.
Le signal utile S apparaissant en état de repos à la sortie du détecteur de crête 7 prend donc des valeurs très différentes en fonction de l'environnement. Il est clair qu'un réglage du gain de l'amplificateur 5 s'avère nécessaire afin de donner au signal représen¬ tatif de la réponse du capteur dans son environnement, une' valeur appropriée convenant au circuit de détec- tion. Celui-ci, schématisé par le bloc 8, peut être réalisé sous forme de circuit électronique ou micro¬ programmé.
On comprendra aisément qu'une fois le détecteur réglé en fonction de son environnement, tout objet se pré¬ sentant dans le champ de détection de l'appareil va perturber le flux radiant capté par le récepteur. Le circuit de détection 8 peut être agencé pour détecter la variation du signal utile S par rapport à son point de repos, et donc le mouvement d'un obstacle pénétrant dans le champ de détection spatial, ou pour comparer la valeur actuelle du signal utile S par rapport au point de repos, et donc détecter la présence d'un obstacle situé dans le champ de détection.
Il est certain que, dans ce genre de configuration, une variation significative des conditions d'environ¬ nement peut être interprétée par le circuit de détec¬ tion comme la présence d'un obstacle, et conduire à une détection non voulue. De même, une lente variation de l'environnement peut faire évoluer le signal de re¬ pos dans le temps, et changer la réponse de l'appa¬ reil, voire conduire également à des détections para¬ sites. La fiabilité de la détection peut être affectée par la présence inévitable de bruit qui se superpose au signal utile. Ce bruit peut être d'origine exté¬ rieure au capteur (rayonnement lumineux externe, para¬ sites électromagnétiques rayonnes ou conduits) ou être d'origine interne au capteur et lié intrinsèquement à ses différents composants électroniques (photodiodes, amplificateurs, etc.).
Pour terminer, il faut signaler qu'un potentiomètre de régl'age de sensibilité 8A permet de rendre le proces- sus de détection plus ou moins sensible. Enfin, le si¬ gnal de sortie du circuit de détection 8 et représen¬ tatif de l'information recherchée (mouvement ou pré¬ sence d'un obstacle) est appliqué à l'entrée d'un étage de sortie 9 comportant classiquement un relais, un transistor à collecteur ouvert, un opto-coupleur ou tout autre moyen de communication, de même que des organes de visualisation tels qu'une diode électrolu¬ minescente.
Le dispositif opto-électronique classique décrit ci- dessus bien que simple et relativement peu coûteux, présente les inconvénients suivants :
- Il doit être réglé en fonction de son environne¬ ment : cette opération capitale est généralement déli- cate et est souvent réalisée de façon subjective et intuitive par l'utilisateur, qui ne dispose pas de moyens d'appréciation de la qualité du réglage ni de compétence particulière.
- Son fonctionnement ptuc être altéré par la modifica- tion de son environnement.
- Sa fiabilité dépend de son rapport signal/bruit, qui est essentiellement variable puisque le gain de l'am¬ plificateur 5 est variable et que le signal reçu au repos par les photodiodes l'est également.
L'invention a pour but d'apporter une solution aux problèmes énoncés ci-dessus.
La figure 2 est un schéma par blocs d'un mode de réa¬ lisation exemplaire selon l'invention. Comme dans un détecteur classique, le montage selon l'invention comprend un circuit d'émission 10 et un circuit " de réception 20. Le circuit d'émission com¬ prend un ou plusieurs éléments émetteurs 11 destinés à émettre un faisceau de détection dans un champ de dé- tection spatial prédéterminé. Les éléments émetteurs 11 peuvent être des diodes électroluminescentes, in¬ frarouges ou tout élément capable d'émettre des ondes électromagnétiques, infrarouges ou ultrasonores en ré¬ ponse à des impulsions électriques produites par un dispositif de pilotage 13 commandé par un générateur d'impulsions 14.
Les impulsions de pilotage D alimentent les diodes émettrices 11 à travers une source de courant contrô- lée 12, ce qui permet d'utiliser une source de tension non régulée, notée VNR, tout en garantissant la stabi¬ lité du flux radiant émis. Dans la solution classique montrée à la figure 1 les diodes êmettrices 11 sont alimentées par simple commutation du circuit d'émis- sion connecté à une source de tension régulée notée VR. L'avantage du montage selon la figure 2 est tel que le courant traversant les diodes êmettrices est directement prélevé en amont d'un régulateur de ten¬ sion, c'est-à-dire sur un condensateur de filtrage situé en aval d'un pont redresseur. La puissance d'émission, parfois fort importante, ne traverse donc pas le régulateur de tension, qui est ainsi soulagé d'une dissipation thermique importante et ne nécessite généralement plus de refroidissement étant donné que l'intensité du courant qu'il doit fournir aux autres circuits électroniques est assez réduite.
Le circuit de réception 20 comprend un ou plusieurs éléments récepteurs 21 constitués chacun d'un disposi- if capable de produire un signal électrique lorsqu'il est irradié par une onde incidente. Chaque élément ré¬ cepteur ' 21 est par exemple une photodiode. Le nombre d'éléments récepteurs 21 est fonction de la surface du champ de détection. Les impulsions électriques produi- tes par les éléments récepteurs 21 sont appliquées à un amplificateur 22 et les impulsions amplifiées sont appliquées à l'entrée d'un échantillonneur synchrone
23 piloté par le générateur d'impulsions 14. Le signal produit par l'échantillonneur 23, qui contient l'in- formation utile, se trouve injecté dans un dispositif
24 d'extraction du signal utile. Un tel dispositif est connu en soi. A la sortie du dispositif d'extraction 24 est obtenu le signal utile S.
Conformément à l'invention, l'objectif est de fixer à une valeur constante au repos le signal utile S dispo¬ nible à la sortie du dispositif d'extraction 24. A cet effet, le signal utile S est présenté à l'entrée du circuit de détection 25 d'une part et il est d'autre part injecté dans un circuit d'asservissement 30 com¬ prenant un dispositif agencé pour régler la puissance d'émission de chaque élément émetteur 11 en fonction du niveau du signal utile S. Dans le mode d'exécution exemplaire de la figure 2, le dispositif de réglage comprend un circuit de régulation 15, dans lequel le signal utile S reçu sur la ligne 101 est comparé à un seuil de référence R reçu sur la ligne 102 pour pro¬ duire un signal d'erreur E qui est présenté par la ligne 103 à l'entrée du circuit 13 de pilotage des diodes êmettrices 11. Le circuit 15 qui génère ce signal d'erreur est caractérisé par une fonction de transfert propre à assurer la stabilité du système et appropriée au processus de détection.
Trois avantages découlent immédiatement de cette dis¬ position.
1) Le système se règle automatiquement, puisque le si¬ gnal mesuré au repos (et correspondant à la réponse du système à l'environnement) évolue vers une valeur constante prédéterminée par l'expérience.
2) Le système compense automatiquement toute variation lente de l'environnement : changement de configura¬ tion, de nature et/ou de couleur de l'arrière-plan.
3) Le signal utile présent à la sortie du dispositif d'extraction 24 (lequel signal est d'ailleurs propor¬ tionnel au flux radiant atteignant le récepteur 21) a une valeur constante au repos et, le gain de l'ampli¬ ficateur 22 étant constant, il s'ensuit que le bruit intrinsèque de l'amplificateur est constant, ce qui rend le rapport signal/bruit de la chaîne d'amplifica- 1 δ
tion constant et indépendant des conditions d'instal¬ lation. Cet avantage permet de fixer de façon fiable le seuil de détection du circuit de détection 25.
Le processus de détection présent dans le circuit de détection 25 peut être par exemple basé sur la mesure de la variation du signal utile S, ce qui rend le détecteur sensible au mouvement d'un obstacle se pré¬ sentant dans son champ de détection. Un potentiomètre de réglage de sensibilité 25A peut être prévu, mais il n'est pas strictement utile dans la mesure où le si¬ gnal au repos a une valeur fixe connue et où le seuil de déclenchement a été fixé de façon fiable grâce à la constance du rapport signal/bruit de la chaîne d'am- plification. Il est évident qu'une procédure de compa¬ raison du signal utile avec un ou plusieurs seuils prédéterminés permet également au dispositif selon l'invention de détecter la présence d'un obstacle (être ou objet) dans le champ de détection.
Un deuxième mode d'exécution exemplaire selon l'inven¬ tion est' représenté à la figure 3. Ce mode d'exécution est semblable à celui de la figure 2 à ceci près que le 'réglage de la puissance d'émission des éléments émetteurs 11 est réalisé par voie logicielle grâce à un microprocesseur 31. Celui-ci est associé à un convertisseur analogique-numérique 32 et un convertis¬ seur numérique-analogique 33 auxquels il est relié par un bus 200, qui peut être un bus parallèle ou un bus série.
Il est aisé de comprendre que le dispositif de la fi¬ gure 3, architecture autour d'un microprocesseur, est capable, sous la direction d'un logiciel approprié, de réaliser la fonction de régulation selon l'invention de façon tout à fait analogue au dispositif présenté à la figure 2. Le signal utile S, disponible à la sortie du dispositif d'extraction 24 est présenté à l'entrée du convertisseur analogique-numérique 32 et, après numérisation, est acheminé vers le microprocesseur 31 par le bus 200. Suite à un traitement numérique, basé sur une valeur de référence mémorisée par exemple dans une mémoire non volatile 34 et lue par l'intermédiaire d'un bus 201, le microprocesseur 31 produit un signal d'erreur E sur le bus 200. Converti en grandeur analo¬ gique par le convertisseur numérique-analogique 33, le signal d'erreur E est présenté à l'entrée du circuit 13 de pilotage des diodes êmettrices afin d'ajuster leur puissance émise de manière à faire tendre le signal utile vers une valeur constante au repos.
Le signal utile, numérisé comme indiqué ci-dessus, est également exploité par un algorithme de détection pour activer une ligne de sortie 204 aboutissant à l'étage de sortie 26, connu en soi. Il est entendu que l'algo¬ rithme de détection procède en synchronisme avec le générateur 14 à la cadence des impulsions émises; ce cadencement est connu du microprocesseur grâce à la ligne d'entrée 203.
De manière avantageuse, la fonction de détection (exé¬ cutée par le circuit de détection 25 dans le montage de la figure 2) peut être réalisée par le microproces¬ seur 31 comme prévu dans le montage de la figure 3.
Le microprocesseur 31 est équipé d'un certain nombre de périphériques tels que, de façon non exhaustive : - un convertisseur analogique-numérique 32 et un con¬ vertisseur numérique-analogique 33 auxquels il est relié par un bus 200, qui peut être un bus parallèle ou un bus série;
- une mémoire non volatile 34 du type EEPROM, connec¬ tée à un bus 201, qui peut être parallèle ou série, et éventuellement confondu avec le bus 200; - une interface utilisateur 35 comportant par exemple des boutons-poussoirs pour action sur le système ou des commutateurs digitaux pour la configuration du système, de même que des organes de visualisation, tels que diodes électroluminescentes, l'interface com- municant avec le microprocesseur 31 par l'intermédiai¬ re, par exemple, des lignes d'entrée/sortie 202;
- un oscillateur 36, classiquement utilisé pour le ca¬ dencement de l'horloge du microprocesseur.
- une liaison série 37, pour établir un dialogue éven- tuel avec un système extérieur;
- un atch-dog 38, connu en soi, pour le contrôle permanent de l'intégrité du système;
Comme on le voit, la solution présentée à la figure 3 permet, grâce à un logiciel approprié, de procéder à un traitement très élaboré des signaux et à un asser¬ vissement très fin de la puissance et ce de façon plus performante que par la solution non microprogrammée présentée à la figure 2.
Ce qui suit donne un aperçu non limitatif des tâches exécutées par les algorithmes mis en oeuvre dans le système selon l'invention.
La phase de réglage automatique correspond, par exem¬ ple, au processus suivant. Après montage du détecteur sur le site, l'utilisateur initialise la phase de réglage en actionnant par exemple un bouton-poussoir disponible dans une interface d'utilisateur 35 et quitte le champ de détection couvert par le détecteur. Le système fait croître progressivement la puissance émise par les diodes 11 de façon telle que le signal utile S à la sortie du dispositif d'extraction 24 et ensuite numérisé par le convertisseur 32, atteigne une valeur constante au repos, dont la valeur connue rési¬ de par exemple dans la mémoire non volatile 34. Ce processus est asservi grâce aux circuits 33 et 13, sous la direction du microprocesseur. Comme la puis¬ sance à émettre pour atteindre la consigne dépend de la configuration, de la nature et de la couleur de l'arrière-plan, il est important de mémoriser cette valeur après réglage automatique, par exemple dans la mémoire non volatile 34, de manière que, en cas d'une défaillance passagère du réseau d'alimentation du système, celui-ci puisse se remettre en service en émettant directement la puissance appropriée dans le champ de détection.
Le processus de détection repose sur le principe que si le signal utile S varie dans certaines limites sans que la puissance d'émission n'ait été modifiée, il se produise' une détection.
L'algorithme de détection procède par exemple comme suit. Le signal utile S est comparé à une valeur de référence R, qui peut être la valeur constante au repos mémorisée dans la mémoire non volatile 34 ou toute autre valeur également mémorisée. Lorsque la valeur du signal utile S dépasse le seuil prédéterminé d'une certaine valeur prédéterminée, la présence d'un obstacle se trouve détectée par réflexion (l'être ou l'objet présent devant l'arrière-plan est plus clair ou plus réfléchissant, et augmente le flux radiant qui atteint les photodiodes). Lorsque la valeur du signal utile S diminue par rap¬ port au seuil prédéterminé d'une certaine valeur pré¬ déterminée, la présence d'un obstacle se trouve détec¬ tée par absorption (l'être ou l'objet présent devant l'arrière-plan est plus sombre ou plus absorbant et diminue le flux radiant qui atteint les photodiodes).
Le processus d' autoadaptation est également rendu pos¬ sible par exemple comme suit. Périodiquement, au cours de périodes de repos, le dispositif compare la valeur du signal utile de repos au seuil de consigne mémorisé et il détecte et quantifie tout écart par rapport à cette consigne. Si l'écart par rapport à la consigne tend à évoluer très lentement, le système peut inter- prêter cette variation comme une modification lente de l'environnement, due par exemple au salissement. Le dispositif peut alors modifier la consigne de puissan¬ ce sur base d'un critère d'écart de la tendance par rapport à la valeur au repos du signal utile.
Lorsqu'une détection franche a eu lieu, et lorsque la source de perturbation demeure présente, le dispositif peut, au bout d'une période de temps programmée, pro¬ céder à une modification de la consigne de puissance afin de ramener le signal utile à sa valeur initiale au repos, et sauver ces nouvelles conditions en mémoi¬ re non volatile. Ce processus d'autoadaptation condi¬ tionnelle permet d'éviter de figer le dispositif en détection permanente. Les paramètres relatifs à cette autoadaptation conditionnelle peuvent être choisis par l'utilisateur et communiqués au microprocesseur à partir de l'interface d'utilisateur 35, par exemple à l'aide de commutateurs binaires ou à partir d'un dis¬ positif extérieur communiquant par l'intermédiaire d'une liaison série 37. Au cours d'une période de repos ultérieure, le dispo¬ sitif peut détecter le retour à une condition de repos initiale connue, et décider le réglage immédiat du capteur sur ces conditions initiales. Le cas peut se présenter par exemple lorsqu'un objet abandonné pen¬ dant un certain temps dans le champ de détection, en est retiré brusquement.
Comme pour le montage représenté à la figure 2 , la boucle d'asservissement de la puissance d'émission, qui assure un signal utile au repos constant, permet de rendre constant le rapport signal/bruit de la chaîne d'amplification et de le rendre indépendant des conditions d'installation. De ce fait, les critères de détection appliqués par l'algorithme de détection peuvent être affinés.
Il est clair que cette solution microprogrammée peut assurer d'autres fonctions, telles que un dialogue avec un terminal de configuration ou tout autre systè¬ me informatique, pour des applications de test, de diagnostic ou de télémaintenance.
Le dispositif présenté à la figure 4 est une variante du dispositif qui vient d'être décrit. Il s'en distin¬ gue notamment en ce que le circuit de réception 20 comporte ici deux canaux, représentés par les photo¬ diodes (ou groupes de photodiodes) 21 et 21' , ces canaux étant multiplexes dans un multiplexeur 27 qui, commandé par des impulsions produites par un prédivi¬ seur 28, permet d'orienter le signal issu de l'un ou l'autre des canaux vers la chaîne d'amplification uni¬ que 22. Le circuit d'extraction du signal utile est dédoublé en 24-24' et le convertisseur analogique- numérique 32 comporte deux canau..: d'entrée, pour la conversion des deux signaux utiles S et S' . Le dispositif tel que présenté à la figure 4 présente tous les avantages décrits plus haut pour les disposi¬ tifs représentés aux figures 2 et 3; régulation auto¬ matique du signal mesuré au repos, compensation auto- matique des variations d'environnement, rapport si¬ gnal/bruit de la chaîne d'amplification constant. Le dispositif présente en outre les avantages d'un systè¬ me différentiel, et ce grâce à l'utilisation d'une chaîne d'amplification unique 22. En effet, l'utilisa- tion de deux canaux de réception totalement distincts, avec deux chaînes d'amplifications classiques qui nécessiteraient chacune un ajustage du gain, ne per¬ mettrait pas de garantir que la différence mesurée entre les deux canaux soit bien un signal utile, et non le résultat de dérives entre' les deux chaînes distinctes.
De plus, l'utilisation d'une chaîne d'amplification unique 22 reste compatible avec le concept d'asservis- sèment de la puissance tel qu'énoncé plus haut; les signaux utiles disponibles à la sortie des circuits d'extraction du signal utile 24 et 24' sont bien rendus constants au repos, et sont affectés d'un bruit équivalent. Cette symétrie entre les deux canaux per- met une meilleure rejection des phénomènes parasites tels que perturbations lumineuses extérieures; dans ce cas également, les critères de détection peuvent être très précis, étant donné la presque constance du rap¬ port signal/bruit dans chaque canal.
Pour que l'efficacité du dispositif différentiel soit optimale, il convient que les précautions suivantes soient respectées :
- utilisation de deux photodiodes ayant des caracté- ristiques de sensibilité photométriques identiques, voire d'une photodiode à deux éléments photosensibles; - utilisation d'une optique permettant de rendre adja¬ cents au niveau de l'arrière-plan les champs de détec¬ tion couverts par les deux photodiodes; de cette fa- çon, les signaux utiles correspondant à chaque canal au repos sont pratiquement équivalents. D'autre part, l'optique doit être telle que les champs de détection respectifs ne soient pas trop larges, afin de ne pas introduire de dissymétrie entre les deux canaux; cela permet en outre d'utiliser un émetteur commun au dis¬ positif.
Le fonctionnement du dispositif selon la figure 4 est le suivant. Les impulsions infrarouges émises par les diodes d'émission 11 sous contrôle du circuit de pilo¬ tage 13, sont réfléchies de façon diffuse par l'arriè¬ re-plan G et après réflexion diffuse, une faible par¬ tie de ce flux radiant émis est capté par les photo¬ diodes 21 et 21'. Celles-ci sont commutées alternati- vement par le multiplexeur 27, sous le contrôle des impulsions de commande fournies par le prédiviseur 28 sur la ligne 301. En fait, les photodiodes 21 et 21' orientent leur mesure alternativement vers le circuit d'amplification 22, au rythme des impulsions produites par le prédiviseur 28 î la photodiode 21 est connectée au circuit d'amplification 22 pendant par exemple la durée de seize impulsions du générateur 14, appliquée sur la ligne 300 tandis que l'autre photodiode 21' est déconnectée pendant ce temps. Pendant la durée des seize impulsions suivantes, la photodiode 21' devient active, tandis que la photodiode 21 est déconnectée, et ainsi de suite. L' échantillonneur synchrone 23 permet également le démultiplexage du signal amplifié apparaissant sur la ligne 302, et à la sortie de 1'échantillonneur 23, le signal est appliqué par les lignes 305 et 305' aux circuits d'extraction signal 24 et 24' qui en extrait le signal utile S ou S'. Ceux-ci sont acheminés par les lignes 100 et 100' vers les deux entrées d'un convertisseur analogique-numérique 32 qui les transmet au microprocesseur 31 sous forme numérique.
De la même façon qu'indiqué plus haut, l'asservisse¬ ment de la puissance émise permet de rendre constant le signal utile pour chaque canal au repos. L'algo¬ rithme de détection peut être plus élaboré que dans la solution précédente; il peut par exemple évaluer la différence entre les signaux des deux canaux, avec son signe, ou l'écart entre le signal donné par un canal et sa valeur au repos, ou encore l'écart entre le signal donné par l'autre canal et sa valeur au repos.
Il est clair que lorsqu'un obstacle O est présent dans le champ de détection, une dissymétrie apparaît entre les signaux délivrés par les deux canaux, ce qui per¬ met d'activer le processus de détection. Par contre, une perturbation lumineuse affectera les deux canaux simultanément, ce qui permettra sa rejection en tenant comp'te de la différence entre les signaux représenta- tifs des deux canaux.
La figure 5 illustre les formes d'onde des signaux transitant depuis l'amplificateur 22 jusqu'aux entrées du convertisseur analogique-numérique 32.
La forme d'onde notée 300 est produite par l'oscilla¬ teur 14, qui cadence l'émission des impulsions infra¬ rouges et actionne l'échantillonneur synchrone 23. Elle est représentée à une échelle de temps différente des formes d'onde suivantes. Les impulsions ont, par exemple, une largeur tl de 50 microsecondes et une période t2 de 750 microsecondes. Ces impulsions sont également appliquées au prédiviseur 28 qui produit sur les formes d'onde notées 301 et 304.
L'onde notée 301 a une période correspondant, par exemple, à la durée de trente-deux impulsions du géné¬ rateur 14. Elle est appliquée au multiplexeur 27 et permet, à l'état haut, de connecter la sortie du circuit de la photodiode 21 à l'entrée de l'amplifica¬ teur 22, tandis qu'à l'état bas, elle permet de con¬ necter la sortie du circuit de la photodiode 21' à l'entrée de l'amplificateur 22.
L'onde notée 302 représente le signal amplifié à la sortie 302 de l'amplificateur 22. Les deux formes d'ondes consécutives s'étalant sur les périodes Tl et T2 correspondent respectivement, comme on le voit en se reportant au signal noté 301 qui commande le multi- plexeur 27, aux signaux respectifs issus des photodio¬ des 21 et 21' .
Un des problèmes suscités par le multiplexage des ca¬ naux' est l'élimination des perturbations transitoires engendrées par la commutation rapide des photodiodes 21 et 21V vers l'amplificateur unique. On constate la présence de perturbations transitoires dans la premiè¬ re partie de chacune des périodes; elles sont dues à la commutation brutale des photodiodes et à un manque de stabilité transitoire du niveau courant continu; le signal utile ne peut être prélevé que dans la seconde partie de chacune des périodes. A cet effet, une onde 302 de période deux fois plus petite que la période de l'onde 301 est générée par le prédiviseur 28, et cor- respond, par exemple, à la durée de seize impulsions données par l'oscillateur 14. Cette onde, appliquée au démultiplexeur 23 après échantillonnage synchrone, produit les signaux notés 305 et 305', qui correspon¬ dent à la partie utile des signaux de l'onde 302. Ces signaux sont enfin appliqués respectivement aux cir¬ cuits d'extraction de signal 24 et 24' où ils sont transformés en niveaux DC tels que représentés en 100 et 100', avant d'être injectés aux entrées du conver¬ tisseur analogique-numérique 32.
Conformément à un deuxième aspect de la présente in¬ vention, on peut agencer les éléments émetteurs et ré¬ cepteurs en réseau. Cela permet de diviser le champ de détection en une pluralité de zones de détection de manière à encore augmenter la fiabilité de détection. Ainsi, la figure 6 illustre un exemple de réalisation plus général dans lequel les éléments émetteurs 11 et récepteurs 21 se trouvent disposés en plusieurs sec¬ teurs. Les éléments émetteurs sont agencés par exemple en deux rangées de six éléments émetteurs chacune et trois éléments récepteurs sont disposés sur une ran¬ gée. Les" éléments émetteurs et récepteurs sont agencés sur une plaquette de support 41 constituée par exemple d'un circuit imprimé. La plaquette 41 est partagée en plusieurs secteurs regroupant chacun soit des éléments émetteurs 11, soit des éléments récepteurs 21. La pla¬ quette de support 41 présente de préférence une forme pratiquement rectangulaire et allongée. Les secteurs précités sont en alignement et ils sont occupés en alternance par des éléments émetteurs et récepteurs respectivement, définissant ainsi des secteurs émet¬ teurs et récepteurs respectivement.
Dans l'exemple suivant la figure 6, la plaquette de support présente en son milieu un secteur récepteur 43 de forme pratiquement carrée, avec un secteur émetteur 42 de part et d'autre de ce dernier, chacun ayant une forme pratiquement rectangulaire avec à peu près la même surface pour des raisons de symétrie. Il est également possible de prévoir une plaquette de support asymétrique ne présentant qu'un seul secteur émetteur et un seul secteur récepteur.
Par ailleurs, il est avantageusement prévu un élément d'écartement 44 formant caisson destiné à maintenir une certaine distance entre les éléments émetteurs et récepteurs d'une part et des éléments de déviation des faisceaux de détection d'autre part. Cet élément d'écartement présente avantageusement une structure modulaire, chaque module de la structure étant destiné à un secteur émetteur ou respectivement récepteur. La figure 7 montre trois modules : deux modules 45 ser¬ vent aux deux secteurs émetteurs et un module 46 sert au secteur récepteur. Cette structure modulaire per- met, grâce aux parois latérales de séparation 47, d'assurer une meilleure isolation entre les faisceaux d'émission et les faisceaux de réception. L'élément d'écartement 44 présente exemplairement une forme pratiquement parallélépipédique de sorte que la dis- tance entre les éléments à écarter est pratiquement constante. Dans deux faces opposées il est prévu des ouvertures 48 et 49 destinées à loger les éléments à écarter, à savoir respectivement les éléments de dévi¬ ation de faisceaux 51 et 52 servant à faire dévier et à mieux délimiter les faisceaux de détection et la plaquette de support 41.
Dans l'exemple illustré, un élément de déviation 51 se trouve disposé sur le trajet des faisceaux de détec- tion émis par les diodes électroluminescentes 11 de chaque secteur émetteur, c'est-à-dire en aval de ces éléments émetteurs, et un élément de déviation 52 se trouve disposé sur le trajet des faisceaux de détec¬ tion renvoyés vers les photodiodes 21, c'est-à-dire en amont de ces éléments récepteurs. La figure 8 repré¬ sente en coupe un secteur d'émission et montre la déviation des faisceaux émis par les diodes électrolu¬ minescentes 11. La figure 9 représente en coupe un secteur récepteur et montre la concentration des faisceaux réfléchis vers les photodiodes 21.
Dans le cas où les éléments émetteurs et récepteurs consistent par exemple en diodes électroluminescentes et photodiodes respectivement, les éléments de dévia- tion sont des éléments optiques, 'par exemple au moins une lentille déviant chaque faisceau de détection. On peut également prévoir des éléments optiques compre¬ nant un prisme en association avec chaque lentille. Ce prisme assure un décalage du faisceau. De préférence, les lentilles sont des lentilles cylindriques de Fresnel présentant des stries pratiquement parallèles 53 et 54'. Sur la figure 6 les stries sont agencées sur les faces des lentilles qui sont tournées vers l'exté¬ rieur du caisson 64. Il est tout aussi bien possible d'agencer les stries sur les faces intérieures des lentilles, les faces extérieures étant laissées lis¬ ses. Cela permet d'éviter l'accumulation de poussières entre les stries et les pertes d'efficacité de détec¬ tion, ainsi que le risque d'endommagement des stries de l'extérieur, par exemple par des chocs accidentels sur les lentilles.
La figure 10 illustre un découpage exemplaire du champ de détection en plusieurs zones de détection. Dans cet exemple, les zones de détection sont agencées en ré- seau. Au niveau de l'arrière-plan, par exemple le sol, les zones de détection couvertes par les diodes êmet¬ trices à travers leur élément optique sont représen¬ tées par deux rectangles oblongs, notés A' et B'. Les zones de détection couvertes par les photodiodes ré¬ ceptrices à travers leur élément optique sont repré¬ sentées par trois rectangles oblongs, notés A", B" et C" qui recoupent les zones rectangulaires A' et B' transversalement en formant ainsi une matrice de zones d'intersection (hachurées sur le dessin) notées A'A", A'B", A'C", B'A" ... Ces zones d'intersection définis¬ sent, au niveau de l'arrière-plan, une matrice de zones de détection sensibles adressables, ce qui con¬ fère au dispositif selon l'invention une sensibilité et une fiabilité très élevées. Il va de soi que le dispositif peut être adapté pour un nombre quelconque de zones de détection sensibles par ajustement du nombre d'éléments émetteurs et/ou récepteurs, adaptant ainsi la sélectivité de la sensibilité de détection du dispositif.
Le circuit électronique de réception correspondant à cette disposition des éléments émetteurs et récepteurs selo'n l'invention comportera, comme dans les exemples précédents, un amplificateur unique à gain constant, pour autant que les sorties des éléments récepteurs soient multiplexees comme on l'a vu plus haut, et pour autant que les rangées d'éléments émetteurs soient actives alternativement, ce qui implique l'insertion d'un multiplexeur.
Les mesures correspondant à chacune des zones sensi¬ bles sont des grandeurs analogiques , converties en valeur numérique, et non des valeurs binaires. Il s'ensuit qu'un dispositif de traitement approprié est prévu dans le circuit de réception, par exemple un dispositif effectuant un traitement basé sur une in¬ terpolation entre les valeurs données par chacun des canaux de mesure, afin de déterminer avec précision la position absolue de l'obstacle et sa trajectoire en fonction du temps; ces grandeurs correctement exploi¬ tées peuvent être d'un grand intérêt dans des applica¬ tions telles que citées plus haut dans l'introduction de description. Le processus de traitement des signaux de mesure relève de la compétence normale de l'homme du métier et sort du cadre de la présente invention.
Dans un dispositif de détection agencé conformément à l'invention et illustré par les figures 6 à 10, il est de préférence prévu une boucle d'asservissement de la puissance d'émission au niveau du signal utile extrait par le circuit de réception comme décrit plus haut, ce qui assure une optimisation particulièrement intéres¬ sante de la sensibilité et de la fiabilité de détec- tion. Cependant, le concept de la division du champ de détection en une matrice de zones de détection sensi¬ bles comme décrit ci-dessus est susceptible d'être également mis en oeuvre avec profit dans des disposi¬ tifs de détection ne comportant pas de boucle d'asser- vissement comme décrit dans ce qui précède.
D'une façon plus générale, la présente invention met également en oeuvre un procédé de mise en place d'un dispositif de détection d'êtres ou objets dans un champ spatial de détection de manière telle que ledit champ spatial de détection soit divisé en un ensemble de zones sensibles adressables sélectivement. Comme il ressort de ce qui précède, on agence plusieurs élé¬ ments émetteurs tels que les diodes êmettrices 11 de manière à définir au niveau de l'arrière-plan, par exemple le sol, au moins deux premières zones de dé¬ tection telles que A' et B' , et on agence au moins un élément récepteur tel qu'une photodiode 21 de manière à définir au niveau de l'arrière-plan, au moins une seconde zone de détection, telle que A" par exemple, qui recoupe les premières zones de détection précitées pour former plusieurs zones de détection sensibles adressables telles que A'A" et B'A", par exemple.
Le même procédé de mise en oeuvre peut être appliqué à au moins un élément émetteur et au moins deux éléments récepteurs de manière à définir au niveau de l'arriè¬ re-plan, au moins une première zone de détection telle que A' et au moins deux secondes zones de détection telles que A" , B" et C" qui intersectent chaque pre¬ mière zone de détection pour former plusieurs zones sensibles adressables sélectivement. Ainsi qu'il a été expliqué plus haut, les signaux de mesure correspon¬ dant à chacune des zones sensibles sont multiplexes dans un circuit de réception comportant un amplifica¬ teur unique à gain constant. Une telle mise en oeuvre conforme à l'invention permet de réaliser des disposi¬ tifs de détection ayant une très grande sensibilité sélective et une fiabilité très élevée.
Les modes de réalisation de l'invention décrits dans ce qui précède sont des exemples donnés à titre illus- tratif et l'invention n'est nullement limitée à ces exemples. Toute modification, toute variante et tout agencement équivalent doivent être considérés comme compris dans le cadre de l'invention.

Claims

0 --REVENDICATIONS
1. Dispositif de détection d'au moins un être et/ou objet dans un champ de détection prédéterminé, lequel dispositif comprend un circuit d'émission comportant un générateur d'impulsions pour alimenter au moins un élément émetteur (11) destiné à émettre un faisceau de détection dans le champ de détection précité, un cir¬ cuit de réception comportant au moins un élément ré¬ cepteur (21) destiné à recevoir au moins une partie du faisceau de détection renvoyé par un être et/ou objet situé dans le champ de détection précité et à produire par une sortie (k) un signal électrique utile (S), et un circuit de détection (25) monté en aval du circuit de réception précité par une ligne (100), caractérisé en ce qu'il est prévu une boucle d'asservissement (30) reliant la sortie (k) précitée du circuit de réception (20) à un point (d) du circuit d'émission (10) situé en amont des éléments émetteurs (11) précités, la boucle d'asservissement comprenant des moyens agencés pour régler la puissance d'émission de chaque élément émetteur" (11) en fonction du signal utile (S) précité.
2. 'Dispositif suivant la revendication 1, caractérisé en ce que lesdits moyens de réglage comprennent un circuit de régulation (15) qui présente une fonction de transfert propre et qui est agencé pour engendrer un signal d'erreur (E) lequel est forme par la diffé¬ rence entre le signal utile (S), qui est appliqué à une première entrée du circuit de régulation, et un seuil de référence (R) appliqué à une deuxième entrée du circuit de régulation, le signal d'erreur (E) pré¬ cité étant destiné à un circuit de pilotage (13) de chaque élément émetteur (11).
3. Dispositif suivant la revendication 1 ou 2 , carac¬ térisé en ce que la fonction des moyens de réglage précités est réalisée par un microprocesseur (31).
4. Dispositif suivant la revendication 3, caractérisé en ce que le microprocesseur est agencé pour réaliser la fonction du circuit de détection.
5. Dispositif suivant l'une quelconque des revendica- tions 1 à 4 , caractérisé en ce que le circuit récep¬ teur comprend un amplificateur (22) à gain pratique¬ ment constant connecté à la sortie du ou des éléments récepteurs (21) ainsi qu'au moins un moyen d'extrac¬ tion du signal utile (24) monté à la sortie de l'am- plificateur.
6. Dispositif suivant l'une quelconque des revendica¬ tions 1 à 5, caractérisé en ce qu'il est prévu un po¬ tentiomètre (25A) de réglage de la sensibilité du cir- cuit de détection (25) précité.
7. Dispositif suivant l'une quelconque des revendica¬ tions 5 ou 6 , caractérisé en ce que le circuit récep¬ teur précité comprend au moins deux canaux agencés pour connecter chacun un élément récepteur (21) à des moyens d'extraction correspondants (24) en passant par un multiplexeur (27), par l'amplificateur précité (22) et un démultiplexeur (23).
8. Dispositif suivant l'une quelconque des revendica¬ tions 1 à 7, caractérisé en ce que chaque élément ré¬ cepteur (21) présente une caractéristique de sensibi¬ lité photométrique pratiquement identique.
9. Dispositif suivant l'une quelconque des revendica- tions 1 à 8, caractérisé en ce que le ou les éléments émetteurs (11) et récepteurs (21) consistent en diodes électroluminescentes et photodiodes respectivement.
10. Dispositif suivant l'une quelconque des revendica¬ tions 1 à 9 , caractérisé en ce que les éléments émet¬ teurs (11) sont agencés en un ensemble d'au moins une rangée (A, B), chaque rangée (A, B) précitée compor¬ tant un montage en série d'éléments émetteurs (11), de manière à couvrir plusieurs premières zones de détec¬ tion (A', B' ) pratiquement parallèles, en ce qu'il est prévu au moins deux éléments récepteurs (21) disposés de manière à couvrir des secondes zones de détection (A", B" , C" ) , chacune des secondes zones de détection (A", B" , C" ) étant sensiblement parallèles et recou¬ pant transversalement les premières zones de détection (A1 , B' ) précitées en des zones d'intersection (A'A", A'B", A'C" , B'A" , ...).
il. Dispositif suivant l'une quelconque des revendica¬ tions 1 à 9, caractérisé en ce que les éléments émet¬ teurs (11) sont agencés en un ensemble d'au moins deux rangées (A, B), chaque rangée précitée comportant un montage en série d'éléments émetteurs (11) de manière à couvrir plusieurs premières zones de détection (A', B' ) pratiquement parallèles, en ce qu'il est prévu au moins un élément récepteur (21) disposé de manière à couvrir au moins une seconde zone de détection (A"), chacune des zones de détection (A") étant pratiquement parallèle et recoupant transversalement les premières zones de détection (A* , B' ) précitées en des zones d'intersection (A'A", B'A").
12. Dispositif suivant l'une quel-conque des revendica- tions 1 à 11, caractérisé en ce qu'il est prévu, en aval des éléments émetteurs (11) et en amont des éléments récepteurs 21, un premier élément (51) de déviation de faisceau et au moins un deuxième élément (52) de déviation du faisceau de détection (F) de manière que les contours respectifs des premières zones de détection précitées (A' , B' ) et des secondes zones de détection précitées (A", B" , C" ) présentent une résolution élevée.
13. Dispositif suivant la revendication 12, caractéri¬ sé en ce que les premier et deuxième éléments de dévi¬ ation de faisceau précités sont des éléments optiques.
14. Dispositif suivant la revendication 13, caractéri- se en ce que les premier et deuxième éléments optiques précités comprennent chacun au moins une première et une deuxième lentille.
15. Dispositif suivant la revendication 12, caractéri- se en ce qu'il est prévu comme lentille une lentille cylindrique de Fresnel présentant des stries pratique¬ ment parallèles.
16. 'Dispositif suivant la revendication 15, caractéri- se en ce que les stries des première et deuxième len¬ tilles précitées s'étendent suivant des directions mutuellement transversales.
17. Dispositif suivant l'une quelconque des revendica- tion 14 à 16, caractérisé en ce que la ou chaque première lentille présente une forme allongée et est orientée parallèlement à chaque rangée précitée.
18. Dispositif suivant l'une quelconque des revendica- tions 13 à 17, caractérisé en ce que les premier et deuxième éléments optiques précités comprennent un prisme.
19. Dispositif suivant la revendication 18, caractéri- se en ce que le prisme est agencé sur la ou chaque lentille.
20. Dispositif suivant l'une quelconque des revendica¬ tions 13 à 19, caractérisé en ce qu'il est prévu un élément d'écartement formant caisson (44), présentant sur l'une de ses faces au moins deux ouvertures (48) en alignement destinées à loger au moins un élément optique de réception (52) et au moins un élément optique d'émission (51).
21. Dispositif de détection d'au moins un être et/ou objet (O) dans un champ de détection prédéterminé présentant un circuit d'émission comprenant au moins deux éléments émetteurs (11) destinés à émettre un faisceau de détection en direction du champ de détec¬ tion précité et présentant un circuit de réception comprenant au moins un élément récepteur (21) destiné à recevoir une partie du faisceau de détection préci¬ té, renvoyé par l'être ou l'objet (O) précité, carac- têrisé en ce que les éléments émetteurs (11) sont agencés en un ensemble d'au moins deux rangées (A, B) chaque rangée (A, B) précitée comportant un montage en série d'éléments émetteurs (11) de manière à couvrir des premières zones de détection (A' , B' ), chacune pratiquement parallèles, en ce qu'il est prévu au moins un élément récepteur (21) disposé de manière à couvrir des secondes zones de détection (A", B" , C" ) sensiblement parallèles et recoupant transversalement les premières zones de détection (A', B' ) précitées en des zones d'intersection (A'A", A'B", A'C", B'A"...).
22. Dispositif de détection d'au moins un être et/ou objet (O) dans un champ de détection prédéterminé présentant un circuit d'émission comprenant au moins un élément émetteur (11) destiné à émettre un faisceau de détection en direction du champ de détection préci¬ té et présentant un circuit de réception comprenant au moins deux éléments récepteurs (21) destinés à rece¬ voir une partie du faisceau de détection précité, renvoyé par l'être ou l'objet (O) précité, caractérisé en ce que les éléments émetteurs (11) sont agencés en un ensemble d'au moins une rangée (A, B) chaque rangée (A, B) précitée comportant un montage en série d'élé¬ ments émetteurs (11) de manière à couvrir des premiè¬ res zones de détection (A' , B' ) pratiquement parallè- les, en ce qu'il est prévu au moins deux éléments récepteurs (21) disposés de manière à couvrir des secondes zones de détection (A", B" , C" ) , chacune des secondes zones de détection (A", B" , C" ) étant sensi¬ blement parallèles et recoupant transversalement les premières zones de détection (A' , B' ) précitées en des zones d'intersection (A'A", A'B", A'C", B'A", ...).
23. Dispositif suivant la revendication 21 ou 22, caractérisé en ce que les éléments récepteurs sont connectés par un circuit multiplexeur (27) à un ampli¬ ficateur unique (22) à gain pratiquement constant.
24. Dispositif suivant la revendication 23, caractéri¬ sé en ce que le circuit de réception comprend un dispositif de traitement pour traiter les signaux électriques correspondant aux différentes zones sensi¬ bles (A'A" , A'B" ,...).
25. Dispositif suivant l'une quelconque des revendica- tions 21 à 24, caractérisé en ce qu'il est prévu, en aval des éléments émetteurs (11) et en amont des élé¬ ments récepteurs (21), un premier élément (51) de déviation de faisceau et au moins un deuxième élément (52) de déviation du faisceau de détection (F) de manière que les contours respectifs des premières zones de détection précitées (A', B' ) et des secondes zones de détection précitées (A", B" , C" ) présentent une résolution élevée.
26. Dispositif suivant la revendication 25, caractéri¬ sé en ce que les premier et deuxième éléments de dévi¬ ation de faisceau sont des éléments optiques.
27. Dispositif suivant la revendication 26, caractéri- se en ce que les premier et deuxième éléments optiques précités comprennent chacun au moins une première et une deuxième lentille.
28. Dispositif suivant la revendication 27, caractéri- se en ce qu'il est prévu comme lentille une lentille cylindrique de Fresnel présentant des stries pratique¬ ment parallèles.
29. "Dispositif suivant la revendication 28, caractéri- se en ce que les stries des première et deuxième len¬ tilles précitées s'étendent suivant des direction mu¬ tuellement transversales.
30. Dispositif suivant l'une quelconque des revendica- tions 25 à 29, caractérisé en ce que la ou chaque première lentille présente une forme allongée et est orientée parallèlement à chaque rangée précitée.
31. Dispositif suivant l'une quelconque des revendica- tions 25 à 30, caractérisé en ce que les premier et deuxième éléments optiques précités comprennent un prisme.
32. Dispositif suivant la revendication 31, caractéri- se en ce que le prisme est agencé sur la ou chaque lentille.
33. Dispositif selon l'une quelconque des revendica¬ tions 25 à 32, caractérisé en ce qu'il est prévu un élément d'écartement formant caisson (44), présentant sur l'une de ses faces au moins deux ouvertures (48) en alignement destinées à loger au moins un élément optique de réception (52) et au moins un élément optique d'émission (51).
34. Procédé de mise en place d'un dispositif de détec¬ tion d'êtres ou objets dans un champ de détection prédéterminé, caractérisé en ce qu'on agence plusieurs éléments émetteurs (11) de manière à définir au niveau d'un arrière-plan, au moins deux premières zones de détection (A' , B' ,...), on agence au moins un élément récepteur (21) de manière à définir au moins une se¬ conde zone de détection (A", B" , ... ) qui intersecte les 'premières zones de détection précitées pour former plusieurs zones sensibles adressables (A'A", A'B",..), et on connecte aux éléments récepteurs, un dispositif pour traiter les signaux électriques correspondant aux différentes zones sensibles.
35. procédé de mise en place d'un dispositif de détec¬ tion d'êtres ou objets dans un champ de détection prédéterminé, caractérisé en ce qu'on agence au moins un élément émetteur (11) de manière à définir au niveau d'un arrière-plan, au moins une première zone de détection (A' ), on agence au moins deux éléments récepteurs (21) de manière à définir au moins deux se¬ condes zones de détection (A", B" , ... ) qui intersec- tent la première zone de détection précitée pour for¬ mer plusieurs zones sensibles adressables (A'A", A'B",...) et on connecte aux éléments récepteurs, un circuit de réception comprenant un dispositif pour traiter les signaux électriques correspondant aux dif¬ férentes zones sensibles.
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