Soutenance mémoire
Montage amplificateur inverseur
Généralités sur les détecteurs
Les détecteurs font partie de la famille des capteurs, leur fonction est de détecter la présence d’un objet, On peut citer parmi les exemples d’utilisation :
• la détection de la position des palettes
• la détection de la présence ou de l’absence des composants de base au niveau des postes de travail.
• la détection de la position des actionneurs.
• La détection de la présence de colis [1].
Un détecteur est un dispositif technique (instrument, substance, matière) qui change d’état en présence de l’élément ou de la situation pour lequel il a été spécifiquement conçu. Des fonctions supplémentaires peuvent apporter des précisions qualitatives ou quantitatives sur la nature du phénomène observé. Ce chapitre présente différents détecteurs et quelques applications sans toutefois décrire les détails de leur fonctionnement qui fait l’objet d’articles plus spécialisés [2].
Différents détecteurs
Détecteurs électromécaniques
Les interrupteurs de position sont présents dans toutes les installations automatisées ainsi que dans des applications variées en raison de nombreux avantages inhérents à leur technologie. Ils transmettent au système de traitement les informations de :
• Présence/absence.
• Passage.
• Positionnement.
• Fin de course.
Ces appareils d’une grande simplicité de mise en œuvre, offrant bien des avantages :
➤ Du point de vue électrique :
• une séparation galvanique des circuits.
• une très bonne aptitude à commuter des courants faibles charges, selon le modèle, combinée à une grande endurance électrique.
• une très bonne tenue au court-circuit en coordination avec les fusibles appropriés,
• une immunité totale aux parasites électromécaniques.
• une tension d’emploi élevée.
➤ Du point de vue mécanique :
• une manœuvre positive d’ouverture des contacts.
• une grande résistance aux diverses ambiances industrielles (essais normalisés et spécifiques en laboratoire).
• une bonne fidélité, jusqu’à 0,01 mm sur les points d’enclenchements.
• un fonctionnement simple visualisé .
Détecteurs de proximité inductifs
Ce type de capteurs est utilisé pour la détection d’objets métalliques. Ce type de capteur permet de faire une détection sans contact de l’objet à détecter. Lorsqu’un écran métallique est placé dans le champ magnétique du détecteur, des courants induits constituent une charge additionnelle qui provoque l’arrêt des oscillations. Après mise en forme, un signal de sortie correspondant à un contact à fermeture NO, à ouverture NC ou complémentaire NO + NC est délivré .
Détecteur photo électrique
Un détecteur photo-électrique se compose essentiellement d’un émetteur de lumière (diode électroluminescente) associé à un récepteur sensible à la quantité de lumière reçue (phototransistor).
Le faisceau lumineux émis par le détecteur, avec une quantité de lumière suffisante, est reçu par le récepteur qui provoque un changement d’état de la sortie [1].
Nature du signal émis par un détecteur photo électrique
Le signal émis est fourni par une diode électroluminescente ; ce signal peut être émis directement (détecteurs classiques) ou transmis jusqu’à la zone d’émission par une fibre optique (cas du système transfert). Les capteurs à fibre optique permettent la détection de pièces de très petite taille [9].
Etage de sortie des détecteurs
L’information fournie par un détecteur peut être donnée sous la forme d’un contact électrique ou sous une forme statique. Il existe 2 grandes familles, les détecteurs type 2 fils qui se placent en série avec la charge et les détecteurs type 3 fils [1].
Détecteurs type 2 Fils
Ces appareils sont alimentés en série avec la charge à commander, ils sont sujets à :
• un courant résiduel (à l’état ouvert),
• une tension de déchet (à l’état fermé).
➤ Avantages :
• Ils se branchent en série comme des interrupteurs de position mécaniques.
• Pour certaines séries, raccordement indifférent sur entrées à logique positive
(PNP) ou négative (NPN). Pas de risque d’erreur de branchement. Précaution : Vérifier l’influence éventuelle du courant résiduel et de la tension de déchet sur l’organe d’entrée commandé (seuils d’enclenchement et de déclenchement).
Détecteurs type 3 fils
Ces appareils comprennent 2 fils pour l’alimentation en courant continu, et un fil pour la transmission du signal de sortie.
• type PNP : commutation sur la charge du potentiel positif,
• type NPN : commutation sur la charge du potentiel négatif.
Les appareils universels programmables réalisent les fonctions PNP/NO, PNP/NC, NPN/NO, NPN/NC.
➤ Avantages :
• Adaptabilité du signal de sortie, pas de courant résiduel, faible tension de déchet.
• Versions programmables, limitation des modèles en stock
Mais :
Pour certains modèles, nécessité d’utiliser l’appareil adapté à la logique de l’organe d’entrée PNP ou NPN [1].
Les différents détecteurs
Les détecteurs d’intrusion
Les détecteurs d’intrusion englobent tous les détecteurs d’alarme qui ont pour fonction de détecter une intrusion. Ils se déclinent en deux familles, les détecteurs périphériques et les détecteurs volumétriques [3].
Le détecteur d’ouverture
Les détecteurs d’ouverture sont composés de deux pièces reliées entre elles par un aimant. Ils s’installent sur des portes ou des fenêtres. Lorsque le système d’alarme est actif ; si une personne ouvre une porte ou une fenêtre, le champ magnétique est alors coupé entre les deux pièces, la centrale d’alarme sait donc qu’il y a une intrusion. Ce type de détecteur appartient à la famille des détecteurs périphériques et existe aussi bien pour l’intérieur que pour l’extérieur [3].
Le détecteur bris de vitre
Les détecteurs bris de vitre, également appelés détecteurs bris de glace ou détecteurs bris de verre sont des capteurs dont le but est de détecter les chocs sur une paroi vitrée. Les détecteurs bris de vitre déclenchent l’alarme lorsque le choc sur la vitre est assez important pour rompre le point de contact du capteur contre la vitre. Ces capteurs peuvent être équipés de masselottes ou de billes qui réagissent aux chocs ou aux vibrations, ce qui permet une détection précoce, avant même que les dégâts n’aient été causés. Les détecteurs bris de vitre existent aussi en version acoustique et n’ont pas de point de contact avec la surface vitrée mais ils doivent être placés à proximité de la vitre. Leur fonctionnement est basé sur l’analyse sonore de la zone à protéger ; lorsqu’ils « entendent » un bruit de vitre qui se brise, ils envoient l’information à la centrale d’alarme. Ce type de détecteur appartient à la famille des détecteurs périphériques [3].
Généralités sur les vidéo surveillance
Systèmes de vidéosurveillance
Les systèmes de vidéosurveillance obéissent presque tous à un même schéma de base englobant tout un ensemble d’équipement et peuvent être réparties en deux grands groupes : Les systèmes de vidéosurveillance analogique, les systèmes de vidéosurveillance IP ou bien les systèmes « hybrides » [8].
Systèmes analogiques
A leur début, les systèmes de vidéosurveillance étaient entièrement analogiques c’est àdire que la transmission se faisait comme celle des signaux de télévision. Les systèmes de vidéosurveillance analogiques utilisent des caméras vidéo analogiques avec sortie coaxiale. Pour visualiser les images dans de tels systèmes, on connecte généralement un moniteur directement sur la camera via sa sortie coaxiale. Sur cette même sortie, un magnétoscope peut être branché pour enregistrer les images. Les caméras analogiques sont équipées d’une connexion coaxiale et diffusent les images qu’elles captent [8] .
Vidéosurveillance sur IP
La vidéo sur IP, souvent appelée IP-Surveillance, est un système permettant à ses utilisateurs de visualiser et d’enregistrer des images vidéo via un réseau IP (LAN/WAN/Internet). À la différence des systèmes analogiques, la vidéo sur IP utilise le réseau informatique plutôt qu’un système de câblage point-à-point pour transmettre les informations. Le terme vidéo sur IP englobe à la fois les sources vidéo et audio véhiculées par le système. Dans une application de vidéo sur IP, les flux d’images vidéo numériques peuvent être transférés n’importe où dans le monde via un réseau IP sécurisé, câblé ou sans fil, permettant une visualisation et un enregistrement vidéo en tout point du réseau. La vidéo sur IP permet aux utilisateurs d’obtenir à tout instant et en tout lieu des informations sur une opération en cours, et de la suivre en temps réel. Cette caractéristique en fait une technologie idéale pour assurer le contrôle des installations, des personnes et des locaux, sur place ou à distance comme le contrôle de la circulation, le contrôle des lignes de production ou le contrôle des points de vente. Une caméra réseau peut être définie comme l’association d’une caméra et d’un ordinateur. Elle capte et transmet des images en direct sur un réseau IP, ce qui permet aux utilisateurs autorisés de suivre en local ou à distance, d’enregistrer et de gérer la vidéo à l’aide d’une infrastructure réseau IP standard. Une caméra réseau possède sa propre adresse IP. Connectée au réseau, elle intègre notamment un serveur web, un client FTP, un client e mail, la gestion des alarmes, des possibilités de programmation, et bien plus encore. Une caméra réseau n’a pas besoin d’être connectée à un PC, elle fonctionne de façon indépendante et peut être installée en tout lieu disposant d’une connexion au réseau IP [9]. Outre ses fonctions vidéo, la caméra réseau possède bien d’autres fonctions permettant notamment la transmission d’autres types d’informations via la même connexion réseau : entrées et sorties numériques, audio, ports série pour des données série ou mécanismes de contrôle des mouvements en panoramique/inclinaison/zoom. Ces dernières années, les caméras réseau ont rattrapé la technologie analogique et répondent aujourd’hui aux mêmes exigences et spécifications. Les caméras réseau ont même dépassé les caméras analogiques en termes de performances, grâce à l’intégration d’un ensemble de fonctions avancées, que nous évoquerons plus loin [9].
Les logiciels de gestion vidéo :
Un logiciel de gestion vidéo fonctionnant sur un serveur Windows ou Unix/Linux est un outil qui permet de gérer les images vidéo, de les analyser et de les enregistrer. Tout un ensemble de logiciels permettent de répondre aux demandes des utilisateurs. Pour la plupart des applications vidéo, un navigateur web standard assure l’affichage de la vidéo via l’interface web intégrée à la caméra réseau ou au serveur vidéo, et sera suffisant si le système ne comprend qu’un nombre restreint de caméras. Pour visualiser simultanément plusieurs caméras, un logiciel de gestion vidéo spécifique est nécessaire. Sous leur forme la plus simple, ces logiciels permettent l’affichage en direct, l’enregistrement et la consultation des séquences vidéo. Les versions les plus élaborées englobent par exemple les fonctions suivantes :
– Affichage et enregistrement simultanés de séquences directes en provenance de plusieurs caméras.
– Différents modes d’enregistrement : continu, planifié, détection des alarmes et des mouvements.
– Prise en charge de fréquences d’image élevées et de données en grandes quantités.
– Fonctions de recherche multiples des séquences enregistrées.
– Possibilité d’accès distant via un navigateur web, une application cliente ou même un PDA.
– Contrôle des caméras
– Fonctions de gestion des alarmes (alarmes sonores, messages affichés ou e-mail).
– Support audio duplex en temps réel [9].
Systèmes ‘‘Analogiques/IP’’
Les systèmes mentionnés ici sont des systèmes réunissant des systèmes analogiques et des réseaux IP. Ceci permet par exemple d’étendre un système analogique afin de le rendre plus efficace, de l’ouvrir sur l’extérieur. Ils sont généralement caractérisés par la présence d’un serveur vidéo. Un serveur vidéo permet de migrer vers un système de vidéo sur IP en conservant les installations analogiques existantes et en leur octroyant de nouvelles fonctionnalités. Il permet par ailleurs d’éliminer certains équipements spécifiques (câbles coaxiaux, moniteurs ou enregistreurs numériques), ceux-ci devenant en effet superflus puisque les enregistrements vidéo peuvent se faire à l’aide de serveurs informatiques classiques. Un serveur vidéo possède en général de un à quatre ports analogiques pour la connexion de caméras analogiques, et un port Ethernet pour la connexion au réseau. Tout comme les caméras réseau, un serveur vidéo possède un serveur web intégré, une puce de compression et un système d’exploitation permettant la conversion des flux entrants en images vidéo numériques, ainsi que leur transmission et leur enregistrement sur le réseau informatique où elles pourront être visualisées et consultées plus facilement. Ce système-ci par exemple est un système analogique qui a été intégré à un réseau informatique grâce au serveur vidéo (DVR). Ainsi, il est désormais possible de visionner les images de ces caméras analogiques sur internet [8].
Conclusion générale
Les détecteurs jouent des rôles de plus en plus importants car ce sont eux qui permettent de mesurer les effets des phénomènes de toutes natures qui agissent sur l’environnement de l’homme, avec l’évolution de la technologie, l’électronique en particulier. Leur importance s’accroît car ils permettent d’assurer la liaison homme –machine – environnement. Le principal objectif de ce mémoire était de faire l’étude et la réalisation d’un détecteur de mouvement. Notre projet nous a permis d’approfondir nos connaissances théoriques en Instrumentation par la découverte de nouvelles fonctions d’électronique et d’acquérir une bonne expérience au niveau de la réalisation pratique. Par manque de vidéo, nous n’avons pas pu faire des essais pratiques. Mais pour tester le montage, nous avons pu trouver une astuce au niveau du comparateur à fenêtre. Le circuit serait plus intéressant avec une vidéo.
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Table des matières
Introduction
Chapitres I : Généralités Sur Les Détecteurs
I .1 Définition
I.2 types des détecteurs
I.2.1 Les détecteurs électromécaniques
I.2.2 Détecteurs de proximités inductifs
I.2.3 Détecteurs de proximités capacitives
I.2.4 Détecteurs photo électrique
I.2.4.1 Nature du signal émis par un détecteur photo électrique
I.3 Etage de sortie des détecteurs
I.3.1 Détecteurs type 2 Fils
I.3.2 Détecteurs type 3 Fils
I.4 Les différents détecteurs
I.4.1 Les détecteurs d’intrusion
I.4.2 Les détecteurs d’ouverture
I.4 3 Les détecteurs bris de vitre
I.4.4 Les détecteurs d’incendie
I.4.4.1Le détecteur de fumée
I.4. 4. 1. 1 Détecteurs ioniques
I.4. 4. 1. 2 Détecteurs optiques
I.4.4.1.3 Détecteurs optiques linéaires
I.4.4.1.4 Détecteurs optiques multicritères
I.4.4.1.5Détecteurs de fumée haute sensibilité
I.4.4.2Le détecteur de chaleur
I.4.4.3. Détecteur thermostatique
I.4.4.4 Le détecteur thermo vélocimétriques
I. 4. 6 Le détecteur de monoxyde de carbone
I. 4.7 Détecteur de gaz
I. 4.8 Détecteur de mouvement
I.5. Détecteurs à infrarouge passif
I.5. 1 Principe de fonctionnement
I. 5. 2 Influence de l’environnement
I. 6 Les détecteurs de mouvement et de présence/absence
I. 6. 1 Les premiers détecteurs de mouvement
I. 6. 2 Du détecteur de mouvement au détecteur de présence
I. 6. 3 Utilisation
I. 6. 4 Principe de fonctionnement
I. 6. 5 Technologies des détecteurs
I. 6. 5. 1 Détecteur à infrarouge (IR)
I. 6. 5. 2 Détecteurs ultrasoniques (US)
I. 6. 5. 3 Détecteurs sonores
I. 6. 5. 4 Détecteurs « intelligents »
I. 7 Caractéristiques générales des détecteurs infrarouges (IR)
I. 8 Schémas de raccordement (en gestion de l’éclairage)
Chapitres II: Généralités Sur La Vidéosurveillance
II.1 Introduction
II.2 Systèmes de vidéosurveillance
II.2.1 Systèmes analogiques
II.2.2 Vidéosurveillance sur IP
II.2.3 Systèmes ‘‘Analogiques/IP’’
II.2.3.1 Production d’images
II.2.3.2 Compression
II.2.3.2.1 Normes de compression des images fixes
II.2.3.2.2 Normes de compression vidéo
II.3 Détection de mouvements dans les systèmes de vidéo sur IP
II.4 Exemples Système de Vidéosurveillance
II.5 Conclusion
Chapitre III : Schéma synoptique et étude théorique des différents étages
III.1 Introduction
III.2 Schéma synoptique du circuit
III.3 Rôle du montage
III.4 Etude théorique des différents étages
III.4.1 Alimentation stabilisée
III.4.1.1 Introduction
III.4.1.2 Schéma synoptique d’une alimentation stabilisée
III.4.1.3 Circuit électrique d’une alimentation stabilisée
III.4.1.4 Transformateur
III.4.1.5 Circuit redresseur
III.4.1.5.1 Redressement double alternances
III.4.1.6 Filtrage
III.4.1.7 Régulateur
III.4.1.7.1 Régulation linéaire série
III.4.1.7.2 Régulateurs fixes
III.4.1.7.3 Régulateurs variables
III.4.1.7.3 Régulation à découpage
III.4.2 Amplificateur
III.4.2.1 Introduction
III.4.2.2 Principe de fonctionnement
III.4.2.2.1 Principes généraux
III.4.2.2.1.1 Bande Passante
III.4.2.2.1.2 Linéarité
III.4.2.3 Amplificateur Opérationnel (AOP)
III.4.2.3.1 Présentation
III.4.2.3.2 Montage suiveur
III.4.2.3.3 Montage amplificateur inverseur
III.4.2.3.3.1 Propriétés du montage
III.4.2.3.4 Montage amplificateur non inverseur
III.4.2.3.4.1 Propriétés du montage
III.4.2.3.5 Montage comparateur
III.4.3 Amplificateur avec filtre
III.4.3.1 Introduction au filtrage
III.4.3.2 Définitions
III.4.4 Comparateur
III.4.4.1 Comparateur non inverseur
III.4.4.2 Comparateur inverseur
III.4.5 Monostable
III.4.5.1 Définition
III.4.5.2 Caractéristiques
III.4.5.3 Graphiques
III.4.6 Commutateur
III.4.6.1 Définition
III.4.6.2 Symboles de commutateurs simples
III.4.7 Relais
III.4.7.1 Présentation
III.4.7.2 Relais électromécaniques
III.4.7.2.1 Avantages du relais électromécanique
III.4.7.2.2 Inconvénients du relais électromécanique
III.4.7.3 Brochages de quelques relais électromécaniques
III.5 Conclusion
Chapitre IV:
IV.1 Introduction
IV.2 Circuit électrique complet du montage
IV.3 Fonctionnement
IV.4 Caractéristiques techniques
IV.5 Mesures pratiques
IV.5.1 amplificateur non inverseur
IV.5.2. redresseur mono-alternance
IV.5.3. filtre passe bas
IV.5.4 comparateur à fenêtre
IV.5.5 monostable
IV.6. Circuit imprimé et câblage
Liste des composants
Conclusion générale
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