BE444282A

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Publication number: BE444282A
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Description

Appare'il de détection par barrages lumineux.

Les appareil de détection utilisés pour la surveillance de locaux, bâtiments, terrains, etc. ou pour le comptage d'objets se composent en principe d'un transmetteur et d'un récepteur. Le transmetteur est chargé d'émettre un faisceau de rayons visibles ou invisibles formant barrage. Le récepteur comporte une cellule photo-électrique, un amplificateur et un dispositif de signalisa- tion susceptible d'indiquer toute interception du rayon-barrage.

Dans la plupart de ces appareils il est fait usage de lumière dite ruptée excluant toute influence de la lumière ambiante, celle-ci variant lentement et irrégulièrement selon l'insolation. Dans certains cas on fait usage de lumière invisible, par exemple de rayons. infrarouges. Des miroirs disposés en des endroits appropriés et convenablement orientés permettent de diriger le rayon-barrage de manière à circonscrire complètement l'espace ou les objets à protéger.

Les appareils de détection usités jusqu'à maintenant sont en général conçus de telle sorte qu'ils réagissent déjà pour une diminution relativement faible de l'intensité du rayon-barrage si cette diminution survient dans un temps très court, c'est à dire pour une valeur de do très grands où représente l'in- d t tensité lumineuse du rayon-barrage et t le temps. Le signal d'alarme est alors intempestivement déclencha par un peu de fumée traver- sant le rayon-barrage, pour une obstruction partielle ou un affai- blissement passager de ce damier.

De tels appareils sont cepen- dant impropres à certains usages. pur exemple ils ne conviennent pas pour être installés en plein air puisqu'ils réagissent non seulement lors d'une interruption du rayon-barrage mais aussi sous l'influence d'agents tels que la fumée, le brouillard, les préci- pitations atmosphériques ou un courant d'air chaud, susceptibles de troubler la vue.

La présente invention a pour objet un appareil détecteur par barrages lumineux fonctionnent d'une manière irréprochable même dans les conditions particulièrement défavorables mentionnées ci-dessus. Il est caractérise en ce que des moyens sont prévus, pour ne provoquer le déclenchement du signal d'alarme que lorsque l'intensité du rayon-barrage tombant, par temps clair, sur le ré- cepteur est réduite d'aumoins 90%. L'appareil fonctionne donc, par temps clair, avec un important supplément d'énergie. L'insen- sibilité à l'égard des fluctuations de l'intensité lumineuse, pour autant que celles-ci ne dépassent pas une certaine valeur, est ob- tenue par un moyen bien connu consistant à limiter l'amplitude des courants dans le récepteur.

Des dispositifs comportant des lampes à

effluves 'ou des moyens propres à accumuler un certain potentiel sur la grille d'un tube électrique sont particulièrement avantageux pour réaliser cette limitation.

Afin d'éviter un déclenchement intempestif du signal d'a- larme, causé par exemple par un brouillard particulièrement dense, il est indiqué d'introduire un signal préalable. Celui-ci est destiné à entrer en action lorsque survient une diminution de l'intensité lumineuse du rayon-barrage dont la valeur est inférieure à celle qui est nécessaire pour provoquer le déclenchement du signal princi- pal.

Cette condition pourra'être satisfaite par exemple en équipant le dernier étage d'un amplificateur d'un tube dont la grille reçoit un potentiel négatif élevé (tension de blocage Usp) déterminé par le courant venant de la cellule photo-électrique. Ce potentiel sub- siste aussi longtemps que le rayon-barrage atteint la cellule sans être affaibli de telle sorte que le courant anodique Ja est pratique- ment supprimé (fig.1). Si l'intensité du rayon atteignant la cellule diminue au point que le potentiel de grille tombe au-dessous de la valeur critique Uo' un courant anodique Ja' prend naissance, dont la valeur augmente à mesure que diminue le potentiel de grille Ug.

A une certaine, valeur Up du potentiel de grille correspondra une valeur Jp du courant anodique susceptible de provoquer la fonotionne- ment d'un relais dit relais de niveau qui détermine l'entrée en ac- tion du signal préalable. (Le terme de relais de niveau provient du fait que ce relais fonctionne lorsque la réception lumineuse à la cellule photo-électrique atteint un certain niveau). Le potentiel de grille Ug ayant encore diminué à la suite d'une obstruction

plus prononcée du rayon-barrage pour atteindre par exemple une valeur ur à laquelle correspond un courant anodique de valeur Jr' un second relais est mis en aotion qui provoque le déclen- chement du signal prinoipal.

Dans le cas considéré le dispositif donnant la signal préalable travaille avec un supplement d'énergie, le déclenche- ment de ce signal se prod uisant de préférence pour une diminution de l'intensité du rayon-barrage égale à 70%.

Les signaux, préalable et principal, peuvent tre donnés au moyen d'appareils optiques ou acoustiques. On pourra les dis- tinguer en rendant de préférence l'un d'eux intermittent et l'au- tre permanent, leurs durées respectives étant égales à celles de l'obstruction du rayon-barrage. Ce résultat peut être atteint sans aucune difficulté par l'emploi des moyens en usage dans la teohni- par l'emploi que des télécommunications, de préférence/de relais susceptibles de revenir automatiquement à l'état de repos aussitôt après avoir fonctionné.

Ces relais agiront par accumulation d'énergie magné- tique et seront ramenés à l'état de repos sous l'influence d'une action locale, c'est à dire qu'ils utiliseront l'énergie potentielle accumulée dans le système magnétique, leur armature étant ramenée en position de repos par une impulsion inverse fournie par une source de courant locale.

Ces oonditions seront pleinement satisfaites en faisant usage de relais polarisés aveo système magnétique à quatre pôles tel que celui qui est décrit dans le brevet français no.......

(demande no. 24'039).

Le but du signal d'alarme préalable est d'indiquer que le rayon-barrage est fortement affaibli le long de son parcours

entre le transmetteur et le récepteur et qu'il y a lien de s'atten- dre au déclenchement du signal d'alarme proprement dit si la cause qui produit cet affaiblissement renforce son action bien qu'aucune cause effectue d'alarme ne se soit produite. L'installation peut alors être soumise à un contrôle supplémentaire. On la mettra si possible hors service, des mesures adéquates étant prises à temps pour assurer par d'autres moyens la surveillance de l'espace ou des objets à protéger.

Afin d'exclure toute possibilité de perturbation par des sources de lumière extérieures on peut, par exemple faire usage d'un diaphragme disposé devant la cellule photo-électrique et limitant le faisceaux lumineux qui atteint cette dernière de manière à ce que seuls les rayons émanant du foyer du transmetteur exercent une aotion effective sur le récepteur.

Des dérangements peuvent également se produire à la suite d'un dépôt d'humidité dû à la condensation de vapeurs où à des précipitations atmosphériques sur les parties du système optique telles que les miroirs, les lentilles ou les filtres. Le danger de ces dérangement peut être écarté par l'emploi de dispositifs appropriés comme par exemple des corps de chauffe électriques placés sur les parties les plus exposées.

Le parcours du rayon-barrage peut être dissimulé à la vue de tierces personnes en munissant les miroirs de dévitation de fil- tres crayon infrarouges. Dans ces miroirs la surface réfléchissante sera de préférence appliquée au dos de la surface filtrante ce qui simplifie, la oonstruotion @
Lorsque la réalisation d'un barrage lumineux circonscri- vant un espace déterminé implique des déviations de rayons sous des angles de faible ouverture, par exemple 30 ,la surface réfléchissan-

te des miroirs doit être très grande à cause de la faible incidence du faisceau lumineux. Cette faible incidence constitue, par ailleurs une cause d'affaiblissement du faisceau réfléchi, la perte de lumi- ére qui en réstlte nuisant d'une manière sensible au bon fonctionne- ment de l'installation.

Il est toutefois aisé d'abvier à cet in- oonvénient en faisant usage de deux miroirs en lieu et place d'un seul, leur disposition étant illustrée par la fig. 3. Une comparai- son des fig. 2 et 3 permet de se rendre compte des avantages que com- porte l'emploi de deux miroirs. Dans la fig. 2 les rayons atteignant le miroir 1 sous une incidence très faible, le parcours et par con- séqunt les pertes par absorption dans l'épaisseur du verre attei- gnent une valeur appréciable. Dans le cas de la fig. 3, au contraire, les rayons atteignant les surfaces réfléchissantes des miroirs 2 et 3 sour -les angles beaucoup plus ouverts, il en résulte une réduction sent )le des pertes par absorption, la dévitation obtenue finalement été' exactement la même (22 ) que dans le cas du miroir unique de la fig. 2.

Dans le but d'exclure toute influence de la lumière di @ne on fait de préférence usage de lumière ruptée que l'on peut pr@duire par des moyens connus, électriques ou mécaniques. On peut par @@emple recou@@ir à des lampes à effluves à faible inertie ther- mi@@ alimentées en courant alternatif de fréquence appropriée. Un au doyen consiste à moduler un faisceau de lumière constante ob- tu artiellement ou totalement à la fréquence voulue. On peut av oours, dans ce but, à deux obturateurs superposés présentant de. f ntes et dont l'un est fixe et l'autre mobile.

Les parties pl s de l'obturateur mobile, de préférence tournant, viennent se perposer successivement aux fentes et aux parties pleines de l' @rateur fixe, la fréquence des interruptions ainsi produites dan e faisceau étant déterminée par le nombre de tours de l'organe mo @ Le processus d'obturation et de rétablissement .....

du faisceau lumineux est influencé dans une large mesure par la forme et la disposition des fentes. Les séries de Fourier offrent un moyen de décomposer chacun, des processus périodiques en fonction simsoidales aveo une fréquence fondamentale et un nombre quelconque d'harmoniques supérieurs dont les influences respectives varient au cours d'une période.

L'emploi d'obturateurs à fentes offre ainsi la possibilité d'émettre non seulement un faisceau lumineux modulé avec une fréquence déterminée. (fondamentale) mais aussi un faisceau com- portant un ensemble de fréquences parmi lesquelles une quelconque sera utilisée de préférence. On se trouve ainsi en possession d'un moyen très simple pour influencer un faisceau lumineux sur toute son étendue utilisable. La forme des obturateurs peut être celle d'un corps de révolution quelconque tel que, par exemple, un cy- lindre, un cône, une calotte, ou une sphère. La source lumineuse sera de préférence totalement ou partiellement enfermée à l'intérieur des obturateurs.

Ainsi qu'on peut le démontrer par le calcul, le rendement optimum d'un système de modulation par obturateurs à fen- tes est assuré par des organes fixe et mobile présentant les mêmes nombres de fentes, le rapport des largeurs des parties pleines et des fentes étant égal à 1:1.

Pour simplifier autant que possible la construction des appareils et réduire au monimum l'obstruotion oausée par les obtu- rateurs, la monture de la lampe et le moteur, ces organes sont de préférence disposés coaxialement dans le système optique du trans- metteur, et cela de manière à ce que l'axe de la monture de la lampe coïncide avec l'axe optique, le boudin du filament étant dis- posé perpendiculairement à ce dernier. Le moteur se trouve compl- tement en dehors du système optique.

Il faut tendre à ce que le signal d'alarme soit déclenché d'une façon certaine mais uniquement lorsque le rayon-barrage se trouve totalement obstrué en un point quelconque de son parcours. haut Le diaphragme mentionné plus/et placé devant la cellule du récepteur garantit un fonctionnement absolument sur de ce dernier. La sécurité de service peut être notablement accrue par l'emploi de filtres optiques ou électriques permettant de sélectionner soit la couleur de la lumière soit la fréquence du courant dans le récepteur de manière à écarter l'influence de toute couleur ou de to'te fréquence qui ne serait pas contenue dans le faisceau émis par le transmetteur.

La durée au bout de laquelle la réception doit réagir a été fixée de préférence à 0,01 seconde. En d'autres termes le signal d'alarme doit être déclenché pour toute obstruction totale du rayon-barrage dont la durée excède 0,01 seconde de telle sorte que tout franchisse- ment du barrage lumineux, si rapide soit-il, ne passe pas inaperçu.

La urité du fonctionnement de l'installation est conditionnée par choix judioieux de la fréquence de modulation et par la cons nce de cette fréquence. Ceci détermine les conditions à rem- plir @ar les filtres électriques prévus dans le récepteur et dont la ba@de doit s'adapter aux fluctuations maximum admissibles de la fréquence de service et à la durée d'établissement du régime oscilla- toire dans les circuits. Il est avantageux d'avoirs recours à une fréquence aussi élevée que possible.

Cas échéant et pour garantir la stabilité de fonctionnement des filtres électriques dans le récepteur on peut intercaler, avant ces derniers, des moyens suscep- tibles de limiter l'amplitude de la tension ou du courant auquel donne naissance la cellule photo-électrique sous l'action de la lu- miére ruptée.

Les moyens préconisés pour maintenir constante la fréquence de modulation oonsistent à faire actionner l'obturateur tournant par un moteur synchrone dont le nombxre de tours est maintenu constant au moyen d'une source de oourant alternatif. Celle-ci pourra être soit un secteur de distribution urbain soit un convertisseur ali- menté en courant continu. Dans le cas d'un convertisseur rotatif la fréquence du courant alternatif peut être maintenue constante en moyen d'un régulateur centrifuge.

Une forme d'exécution d'un transmetteur destiné à un appareil de détection selon l'invention est décrite en regard des fig. 4à 6. Dans la fig. 4 la source de lumière, une lampe 1 inoan- descence 4 est disposée de manière à ce que l'axe de sa monture coïncide avec celui du système optique, le boudin du filament étant perpendiculaire à ce même axe. L'obturateur fixe est désigné par 7 et l'obturateur tournant par 8. Celui-ci est actionné par le moteur 9.

Un miroir 10 remplit les fonctions de transmetteur. En 11 se voit l'un des rayons émis par la lampe 4 et renvoyé par le miroir 10.

La fig. 5 est une vue en élévation et la fig. 6 une coupe suivant la ligne VI - VI (fig. 5) de l'obturateur tournant. L'obturateur fixe 7 (fig. 4) est absolument semblable à l'autre et s'y adapte exaote- ment.

La fig.,7 représente sohématiquement et à titre d'exemple non limitatif une forme d'exécution complète d'un appareil détecteur selon l'invention. Celui-ci comporte un transmetteur 12 capable d'é- mettre par exemple un faisceau de rayons infrarouges dirigé sur le récepteur 14. Ce faisceau peut être dévié un nombre quelconque de fois par un ou plusieurs miroirs tels que 15. Le transmetteur 12 et le récepteur 14 peuvent être logés dans un caisson oommun. Le trans- metteur comporte une lampe 16 dont la lumière se trouve modulée par un obturateur tournant 19 actionné par un moteur synchrone 18 et

coopérant avec un obturateur fixe 17. Le miroir parabolique 20 reproduità l'infini l'image de la source lumineuse 16. Un filtre à lunièreinfrarouge 21 rend invisible le rayon-barrage.

Ce der- nier pénètre dans le récepteur 14 après avoir traversé un seoond filtre 22 semblable au premier. Un miroir parabolique 23 le concen- tre dans l'ouverture d'un diaphragme 24 au travers duquel il atteint une cellule photo-électrique 25. A cette dernière est associé un amplificateur 26 comportant des moyens destinés à limiter l'ampli- tude des courants et un filtre ne laissant passer qu'un courant alterlatif dont la fréquence soit égale à celle de la lumière ruptée reçue sur la cellule 25.

Les parties 27 et 28 servent à l'alimenta- tion du transmetteur et du récepteur tandis que les parties 29 et 30 frlferment les appareils de surveillance et de signalisation des dérangements. Enfin, la partie 31 contient les appareils donnant les signaux d'alarme, le signal préalable étant déclenché lorsque l'int@nsité du rayon-barrage se trouve réduite par exemple de 72% tand qu'une diminution de 92% provoque le déclenchement du signal prin@@pal. L'appareillage de surveillance comporte tous les organes desti@és à la signalisation des dérangements tels que le manque de courant dans la source lumineuse, la disparition de la tension dans l'une ou l'autre partie des circuits, une chute de tension anormale aux bornes de la batterie,

la destruction du filament dans la lampe émétr@ce ou la suppression de la modulation à la suite d'un arrt du moteur commandant l'obturateur. La surveillance et la signalisa- tion les dérangements peuvent s'effectuer à l'aide de moyens connus usité:; dans la techniquedes télécommunications. La ligne de raccorde- ment seoteur est désignée par 32 et la ligne de batterie pour le transmetteur et le récepteur par 33.

Claims

Résumé: Un appareil de détection par barrage lumineux, comprenant un transmetteur pour 1'émission du rayon-barrage et un récepteur avec une cellule photo-électrique, um amplificateur et un dis- positif de surveillance susceptible de signaler toute obstruc- tion du rayon-barrage, caractérisé en ce que le récepteur est équipé de moyens capables de déclencher le signal d'alarme lors- que l'intensité d'un rayon-barrage tombant par temps clair dans le récepteur se trouve réduite d'aumoins 90%. A côté de cette caractéristique, qui est essentielle, l'objet de l'invention en comporte d'autres qui peuvent être prises isolément ou en combi- naison.

Des moyens sont prévus dans le récepteur pour limiter l'amplitude des courants dûs à l'action des rayons tombant sur la cellule pho'to-électrique.

Un dispositif particulier permet de déclencher un signal d'alarme préalable lorsque l'intensité du rayon-barrage est ré- duite dans une mesure relativement faible, par exemple de 70%.

Le signal préalable et le signal principal sont produits à l'aide de moyens optiques et acoustiques; combinés de manière à ce que le premier soit intermittent et.le deuxième permanent, celui-ci entrant en action aussi souvent et aussi longtemps que dure l'obstruction du rayon-barrage.

Le signal d'alarme préalable et le signal principal sont commandés par des relais fonctionnant'par accumulation magnétique d'énergie et qui sont ramenés à l'état de repos par une impul- sion électrique. <Desc/Clms Page number 12>

Un diaphragme disposé devant la cellule photp-électrique du récepteur limite le faisceau de lumière à l'image réelle de la pupille de sortie du transmetteur, formée au foyer du récep- teur.

Des moyens sont prévus pour éviter la formation de dépôts opaques sur les parties du système optique utilisé dans l'in- stal Lation, ces moyens consistant par exemple en de petits co@ @ de chauffe électriques.

Il est peut être fait usage de miroirs disposés par pai- re recevant la lumière sous un grand angle d'incidence mais dis- pos -,, dans chaque paire de manière à obtenir des déviations de 30 au maximum.

Ces miroirs peuvent être constitués par des filtres à lu ère infrarouge dont l'une des faces est munie d'une couche ré chissante.

Il est peut être fait usage de moyens pour moduler la lu re du rayon-barrage, la modulation s'effectuant avec une fr ence fondamentale de 100 périodes par seconde.

Les moyens utilisés pour produire cette modulation con- siL nt de préférence en deux obturateurs' à fentes dont l'un est fic et l'autre mobile autour d'un axe et animé d'un mouvement rot ,if dont la vitesse est déterminée, d'une part, par la fré- qu ce fondamentale de modulation, d'autre part, par le mom- bre e fente que présente chacun des obturateurs, ce nombre de fentes étant de préférence le même pour chaque obturateur tar.' s que le rapport de la largeur des parties pleines à celle de:. 'entes est 1 : 1 .

Les obturateurs sont constitués de préférence par des cor de révolution dont l'axe géométrique constitue l'axe de ro- ta@@@@@ et coïncide avec celui du système optique du transmetteur.

Les organes du transmetteur sont disposés de telle sorte <Desc/Clms Page number 13> que l'axe de la monture de la lampe coïncide avec celui du système optique et de l'obturateur tandis que l'axe du boudin que cons- titue le filament est perpendiculaire aux axes des autre, or- ganes.

Le récepteur comporte de préférence des moyens de sélec- tion qui ne laissent agir que des rayons présentant la même cou- leur et la même fréquence de modulation que ceux qui émanent du transmetteur.

Les moyens utilités pour la sélection de la couleur sont constitués par des filtres optiques tandis que ceux qui sont uti- lisés pour la sélection des fréquences de modulation sont consti- tués par des filtres électriques.

Les moyens utilisés pour limiter l'amplitude des courants alternatifs dûs à l'action du rayon-barrage sur la cellule photo- électriques sont intercalés dans les circuits avant les filtres électriques.

Des moyens sont prévus pour maintenir constante la fréquen- ce de modulation de la lumière dans le rayon-barrage,par syn- chronisation avec une source de courant alternatif, celle-ci pou- : vant être constituée par'un convertisseur rotatif avec régulateur centrifuge ou par un secteur public de distribution, l'obturateur mobile de modulation étant -alors entraîné par un moteur synchrone.

Le moteur aotionnant l'obturateur mobile est disposé en dehors du système optique du. transmetteur mais son axe coïncide aved celui de ce dernier.

Des dispositifs de signalisation sont prévas pour donner avis immédiatement de tout dérangement survenant en cours de service.