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DETECTEUR ELECTRONIQUE AUTO-ADAPTATIF La présente invention concerne un dispositif électro- nique pour la détection de la présence d'êtres ou d'objets dans un champ spatial déterminé: 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 pivotante, à des applications de surveillance, de contrôle d'accès ou de détection industrielle, bref à toute application où une information liée à la présence d'un être ou d'un objet est nécessaire.
On connaît des détecteurs électroniques comprenant un émetteur pour émettre des radiations ou des ondes, par exemple des radiations infrarouges ou des ondes ultrasonores, et un récepteur pour capter le rayonne- ment diffus réf léchi ou les ondes réf léchies par un obstacle situé dans le champ spatial couvert de maniè- re à produire un signal de détection en fonction de l'intensité réfléchie.
La plupart des détecteurs connus à ce jour et destinés aux applications citées plus haut sont des détecteurs de mouvement. Dans ces applications, il est souvent souhaitable de détecter la présence d'un obstacle plutôt que de détecter un mouvement. Le terme "obsta- cle" désigne ici tout être ou objet présent devant le détecteur, qu'il y ait ou non mouvement relatif entre le détecteur et l'obstacle.
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Un premier exemple concerne les dispositifs pour la commande d'ouverture de portes automatiques. Un détec- teur de mouvement réagit à tout mouvement dans son champ de détection et génére un signal de commande pour l'ouverture de la porte. Si une ou plusieurs personnes stationnent devant la porte, dans le champ de détection du détecteur, il est rare qu'elles soient parfaitement immobiles, si bien que le détecteur enverra des impulsions d'ouverture correspondant aux mouvements captés ; s'ensuit un va-et-vient continuel de la porte, ce qui est préjudiciable pour le mécanisme de la porte, et peu avantageux pour son utilisateur. Pour éviter cela on peut utiliser un détecteur de présence qui génère un signal stable pendant toute la durée de la présence d'un obstacle devant la porte et laisse forcément la porte ouverte.
L'inconvénient de cette solution est que la porte reste ouverte pendant un temps très long, qui peut devenir infini lorsque l'appareil détecte un objet abandonné dans son champ de détection ; ce cas, l'information d'ouverture transmise par le détecteur ne peut plus être considérée comme réaliste.
Un second exemple concerne les dispositifs de surveil- lance (systèmes de sécurité contre le vol, par exem- ple). Avec un détecteur de mouvement qui réagit à tout mouvement dans son champ de détection, une impulsion parasite pourra être interprétée comme mouvement et pourra également entraîner la mise en alarme intempes- tive de l'installation. L'utilisation d'un détecteur de présence, qui génère un signal stable pendant toute la durée de la présence d'un intrus, permet à la centrale de sécurité de valider l'information et de rejeter les impulsions parasites. Toutefois, l'incon- vénient est que le système d'alarme peut rester en
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alarme permanente lorsque l'appareil détecte un objet abandonné dans son champ de détection.
Les problèmes liés à la détection permanente ainsi qu'il a été évoqué ci-dessus sont résolus, grâce à l'invention, par un dispositif de détection auto- adaptatif agencé pour adapter automatiquement son fonctionnement d'après les conditions particulières de l'environnement.
Cet objectif est atteint par un dispositif de détec- tion tel que défini dans les revendications accompa- gnant la description qui suit.
Grâce à l'invention, un objet ou un être strictement immobile est détecté, non pas pendant un temps infini, mais pendant une durée supérieure de quelques ordres de grandeur à la durée caractéristique du phénomène commandé par le détecteur. Par exemple, dans le cas de la commande d'ouverture d'une porte automatique, la durée caractéristique est le temps d'un cycle complet d'ouverture et de fermeture, de sorte que la durée totale de détection d'un objet ou d'un être stricte- ment immobile peut être de l'ordre de plusieurs dizai- nes de secondes. Dans le cas d'un système de surveil- lance, la durée caractéristique est le temps de par- cours moyen d'un intrus dans le champ de détection, de sorte que la durée totale de détection d'un objet ou d'un être strictement immobile peut être de l'ordre de quelques secondes.
Un avantage supplémentaire de l'invention est l'auto- adaptation à long terme du détecteur par rapport à des modifications lentes de son environnement (salisse- ment, dépôt permanent d'objets, etc.-..).
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L'invention est exposée dans ce qui suit à l'aide des dessins ci-annexés.
Dans les dessins : - La figure 1 est un schéma par blocs d'un mode d'exé- cution exemplaire du dispositif de détection selon l'invention; - La figure 2 montre deux diagrammes temporels de si- gnaux caractéristiques utilisés dans le dispositif de la figure 1.
Le dispositif faisant l'objet de l'invention comprend essentiellement un circuit émetteur et un circuit récepteur montés sur une ou plusieurs cartes et logés dans un boîtier. La figure 1 ci-annexée montre un schéma par blocs d'un dispositif opto-électronique exemplaire. Le circuit émetteur, connu en soi, com- prend un oscillateur 1 qui engendre des impulsions électriques pour alimenter un certain nombre de diodes électroluminescentes 2. Celles-ci, ainsi qu'il est bien connu, transforment les impulsions électriques en impulsions lumineuses infrarouges. Ces diodes appa- raissent sur la face frontale du boîtier afin d'émettre leur flux lumineux dans les directions qui couvrent le champ de détection voulu. Le nombre de diodes et leur disposition sont dépendants de l'appli- cation concernée.
Les diodes électroluminescentes 2 sont avantageusement alimentées par groupes commuta- bles. La figure 1 montre à titre d'exemple quatre groupes de diodes 2 pouvant être mis en service ou hors service séparément au moyen d'un commutateur 3 de manière à adapter leur nombre utile en fonction de la surface de la zone de détection voulue. L'oscillateur
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1 engendre par exemple des impulsions ayant des temps caractéristiques Tl = 60 microsecondes et T2 = 1500 microsecondes (voir forme d'onde A à la figure 2).
Les impulsions lumineuses émises par les diodes élec- troluminescentes 2 sont réfléchies par la surface irradiée dans le champ de détection (par exemple le sol) ou par un obstacle (un être humain ou animal ou un objet) situé ou pénétrant dans le champ de détec- tion. Le flux lumineux diffus réfléchi se trouve capté par les photodiodes 5 du circuit récepteur, 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 impulsions lumineuses en impulsions électriques. Celles-ci sont alors trai- tées selon l'invention dans le circuit récepteur comme on va le voir ci-après.
Les impulsions électriques produites par les photo- diodes 5 sont appliquées à un amplificateur 6 dont le gain est ajustable à l'aide du potentiomètre 7. Après amplification, les impulsions ont la forme d'onde montrée en B dans la figure 2 et elles sont présentées à l'entrée 21 d'un échantillonneur synchrone 8 piloté par les impulsions de l'oscillateur 1. Comme l'ampli- ficateur 6 introduit un retard dans la présentation des impulsions de détection à l'entrée 21 de l'échan- tillonneur, les impulsions de l'oscillateur 1 sont également retardées de quelques microsecondes dans une cellule de déphasage 4 avant d'être appliquées à l'en- trée de pilotage 22 de l'échantilloneur 8.
L'échantil- lonnage du signal reçu, synchrone avec l'oscillateur 1, permet d'augmenter très fortement le rapport signal/bruit du circuit d'acquisition.
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Le signal apparaissant à la sortie de l'échantillon- neur synchrone 8 contient l'information utile. Ce signal est injecté dans un détecteur de valeur de crête 9 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 9 apparaît un signal continu qui re- présente de façon presque instantanée l'amplitude du signal capté par les photodiodes 5 : il s'agit du signal utile représentant l'intensité lumineuse réflé- chie dans le champ de détection.
Dans une situation de repos, c'est-à-dire lorsqu'il n'y a aucun obstacle dans la zone de détection, le flux lumineux émis est en partie réfléchi par l'envi- ronnement, principalement par le sol; le potentiomètre 7 permet d'adapter le circuit récepteur à la réponse de l'environnement lors d'un réglage initial. Le si- gnal capté par les photodiodes et le signal produit à la sortie du détecteur de crête 9 sont relativement faibles. Par contre, lorsqu'une personne ou un objet se trouve dans le champ de détection, le flux lumineux augmente et le signal de sortie du détecteur de crête 9 augmente de façon sensible.
Le signal continu à la sortie du détecteur 9 est ce- pendant instable à long terme et est affecté de dévia- tions diverses dont il faut tenir compte. Pour ce faire, le signal est appliqué à l'entrée d'un détecteur de fenêtre 10 qui est agencé pour fixer un seuil haut Vh et un seuil bas Vb. Lors du réglage initial du dispositif, le signal utile doit être ajusté à l'aide du potentiomètre 7 de manière à se trouver entre les deux seuils Vh et Vb. La plage entre ces seuils est prévue assez large.
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Le réglage initial est facilité par la présence de deux diodes électroluminescentes 11 et 12 associées au détecteur de fenêtre 10, l'une pour indiquer que le signal utile dépasse le seuil haut Vh et l'autre pour indiquer que le signal utile descend en dessous du seuil bas Vb.
Suivant l'invention, le signal correctement réglé est appliqué en parallèle à deux cellules : une cellule d'atténuation 13 et une cellule d'auto-adaptation 14.
La cellule d'auto-adaptation 14 est constituée d'un dispositif ou circuit quelconque agencé pour faire apparaître à sa sortie un signal proportionnel au signal appliqué à son entrée, mais avec un retard ou décalage temporel prédéterminé en réponse à un signal d'entrée croissant. Un tel dispositif ou circuit peut être réalisé par l'homme de l'art dans divers modes d'exécution en technique analogique ou numérique. Le retard ou décalage temporel créé par la cellule 14 est réglé en fonction de l'application concernée : il peut aller de quelques secondes à quelques dizaines de secondes.
La sortie de la cellule d'atténuation 13 est appliquée à une première entrée 23 d'un comparateur 15 et le signal de sortie de la cellule d'auto-adaptation 14 est appliqué à une seconde entrée 24 du comparateur 15; celui-ci est agencé pour comparer ces deux signaux et produire un signal de détection. Lorsque le dispo- sitif est au repos, c'est-à-dire lors-qu'il n'y a pas d'obstacle dans le champ de détection, le signal à l'entrée 23 du comparateur 15 est légèrement inférieur au signal présent à son entrée 24 et la sortie 25 du comparateur 15 n'est pas active.
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Par contre, dès qu'un obstacle (être humain ou animal ou objet) apparaît dans le champ de détection du dispositif, le signal utile croît et le signal à l'entrée 23 du comparateur 15 augmente instantanément tandis que, par suite de la présence de la cellule 14, le signal à l'entrée 24 du comparateur 15 ne croît que lentement. Le signal à l'entrée 23 du comparateur 15 augmentant instantanément de façon sensible par rap- port au signal appliqué à l'entrée 24, la sortie 25 du comparateur 15 devient active et produit un signal de détection qui représente la présence d'un obstacle.
Lorsque l'obstacle s'immobilise dans le champ de dé- tection, le signal retardé à l'entrée 24 du compara- teur 15 continue à croître tandis que le signal à l'entrée 23 reste constant et l'écart entre les deux signaux diminue progressivement, la sortie 25 du com- parateur 15 restant toujours active et cela tant que le signal retardé présent à l'entrée 24 ne dépasse pas le signal présent à l'entrée 23. Dès que ce dépasse- ment a lieu, la sortie 25 du comparateur 15 devient inactive et le dispositif de détection se trouve à l'état de repos. Le point de repos du comparateur 15 se trouve cependant avoir été adapté automatiquement à la présence de l'obstacle. Tout mouvement ultérieur de l'obstacle sera détecté instantanément par le disposi- tif suivant le processus décrit ci-dessus avec une nouvelle auto-adaptation selon l'invention.
Grâce au retard ou décalage temporel produit par la cellule d'auto-adaptation 14, le dispositif de détec- tion selon l'invention s'adapte automatiquement aux conditions de détection. Dès que la durée totale de détection d'un être ou d'un objet immobile est écoulée, le dispositif selon l'invention réagit ins-
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tantanément à tout mouvement ultérieur de l'obstacle en réalisant automatiquement l'auto-adaptation décri- te plus haut; dès que l'obstacle quitte le champ de détection de l'appareil, celui-ci réagit instantané- ment et rend sa sortie inactive, puisque la sortie de la cellule 14 n'est pas en retard sur le signal d'en- trée lorsque celui-ci décroît. Toute alarme éventuelle qui aurait été déclenchée se trouve alors supprimée.
Le retard ou décalage créé par la cellule 14 peut évidemment être adapté à l'application concernée. Dans le cas de la commande d'ouverture d'une porte automa- tique, le retard correspond à la durée de quelques cycles complets d'ouverture et de fermeture de sorte que la durée totale de détection peut être de l'ordre de .plusieurs dizaines de secondes. Dans le cas d'un système de surveillance, par exemple, le retard est supérieur au temps de parcours moyen d'un intrus dans le champ de détection de sorte que la durée totale de détection peut être de l'ordre de quelques secondes.
Un autre avantage de l'invention est le suivant. Comme le signal retardé sert de référence au comparateur, la cellule d'auto-adaptation absorbe également les dévia- tions lentes de l'environnement (variations de tempé- rature ou des conditions de réflectivité ambiantes, déviations de réglage).
Il est possible de limiter la croissance du signal retardé délivré par la cellule d'auto-adaptation 14 de manière que ce signal n'atteigne jamais le niveau instantané du signal atténué présent à l'entrée 23 du comparateur 15, lorsque ce niveau dépasse le niveau de seuil haut Vh. A cet effet, on peut prévoir par exem-
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ple une diode 16 dont l'anode est connectée à la sortie de la cellule 14 et dont la cathode est portée au potentiel du seuil haut Vh. L'entrée 24 du compara- teur 15 ne sera alors jamais portée à un niveau supé- rieur à Vh. Dans ce cas, l'appareil peut détecter indéfiniment une personne ou un objet parfaitement immobile dans son champ de détection.
On observera que grâce à la cellule d'auto-adaptation 14, le dispositif selon l'invention n'agit pas lorsque le signal reçu décroît. Lorsque, en cours de détection ou après le processus d'auto-adaptation tel que décrit plus haut, un obstacle quitte le champ de détection du dispositif, le signal capté par les photodiodes 5 décroît mais le signal décroissant à la sortie du détecteur de crête 9 ne se trouve pas retardé dans la cellule 14 : l'entrée 24 du comparateur 15 se trouve portée instantanément à un potentiel légèrement supé- rieur à celui de l'entrée 23 et la sortie 25 du compa- rateur 15 devient instantanément inactive. L'appareil cesse donc de détecter la présence d'un obstacle lors- que celui-ci quitte son champ de détection, que cet obstacle ait été immobile ou non antérieurement.
Ce mécanisme d'auto-adaptation sélective instantanée est également mis à profit dans les cas de détection dans des conditions difficiles. Par exemple, l'arrivée d'un obstacle sombre, peu réfléchissant (une personne portant des vêtements sombres ou un objet sombre) dans le champ de détection de l'appareil selon l'invention s'accompagne d'un phénomène d'absorption et d'une diminution du flux réfléchi et capté avec conséquem- ment une diminution du signal utile dans le circuit récepteur. Mais cette phase de décroissance est cepen- dant aussitôt suivie d'une phase de croissance du
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signal utile à mesure que ledit obstacle sombre se rapproche.
Grâce au mécanisme d'auto-adaptation selon l'invention, le comparateur 15 suit instantanément la variation du signal pendant la phase de décroissance, puis sa sortie devient instantanément active dès que le signal reçu se remet à croître.
Bien que dans ce qui précède on ait décrit une forme de réalisation avantageuse de l'invention à titre d'exemple, il est entendu que l'invention n'est nullement limitée à celle-ci. Toutes les modifications et variantes ou tous agencements équivalents qui sont de la compétence de l'homme de l'art doivent être considérés comme compris dans le cadre de l'invention.