Travaux Personnels Encadrés Léonard De Vinci 1 ère Sciences de l'ingénieur Année 2004-2005 Thème : Information et communication Sous thème : Alarme domestique Becker Adrien Judas Grégoire Moraux Antoine Méhault Maxime 1
Sommaire I) Introduction Présentation du système «alarme» p.4 II) Etude de l alarme Besoin fondamentale d une alarme p.6 Fonctions de l alarme p.7 Fonctionnement de l alarme p.8 Différents types d alarmes p.9 Insertion d une alarme domestique p.10 III) Composants de l alarme Centrale de l alarme p.12 Capteurs p.13 IV) Réalisation de la maquette Programmation de l automate p.18 Branchement de la maquette p.19 Photos de l automate et console p.20 V) Bibliographie Bibliographie p.22 2
I) Introduction 3
Présentation globale du système alarme : Fonction : Une alarme a pour but de protéger un lieu et/ou des personnes à l'aide de divers moyen, différents capteurs reliés à l'alarme. Exemple d'alarmes : - L'alarme domestique tout d abord protège la maison : - en cas d'intrusion d'une personne grâce aux capteurs infrarouge et volumétriques ou les capteurs de détection de bris de verre en cas d'effraction - en cas d'incendie grâce aux détecteurs de fumés - Il existe aussi d'autres alarmes que celles de maison pour les particuliers comme les alarmes de protection des parkings à l'aide de vidéo-surveillance. Ces alarmes sont reliées à des centres de surveillance pour prévenir la police (intrusion) ou les pompiers (incendie). - On trouve également des alarmes dans certaines voitures qui font simplement du bruit (pour la plupart des modèles), ces alarmes ont un but dissuasif uniquement. 4
II) Etude de l alarme 5
Besoin fondamentale d une alarme : L alarme a pour besoin principal de protéger et sécuriser une propriété et les biens attachés a cette propriété. Elle protège les utilisateurs de vol, d intrusions dans leur domicile ou leur entreprise. Ces utilisateur attendent de l alarme une efficacité et une rapidité importante. Cette alarme doit certaines normes comme la norme NF-A2P (normes française Assurance Protection Prévention). Il existe d autres exigences que doit satisfaire une alarme ; elle doit correspondre aux attentes de l APSAIRD (Assemblée privée de sociétés d assurance incendie et risques divers). Diagramme de la bête a cornes : Le système rend service aux personnes qui veulent se protéger Le système agit sur la sirène de l'alarme ALARME Le système existe dans le but de protéger une maison et ses occupants 6
Fonction de l alarme : Pour l étude des fonctions d une alarme, fonctions principales et contraintes on utilise un diagramme pieuvre. Diagramme pieuvre Propriétaire Anomalie Intrus FP 2 FP 1 FC 1 Système FC 2 FC 4 Constructeur FC 3 Environnement Energie Fonctions Principales : FP 1 : Détecter un intrus afin de prévenir le propriétaire d une effraction. FP 2 : Détecter une anomalie quelconque grâce aux différents capteurs afin de protéger le propriétaire. Fonctions Contraintes : FC 1 : Etre facile à utiliser. FC 2 : Respecter les normes d utilisation et de fonctionnement. FC 3 : S adapter au système électrique domestique (220V). FC 4 : S intégrer aisément à l environnement. 7
Fonctionnement de l alarme : Le fonctionnement d une alarme est divisée en 3 parties : en effet l alarme détecte les problèmes grâce aux capteurs, sa centrale traite les données reçues par les capteurs et enfin celle envoie une information aux avertisseur sonores ou visuels (ex :sirènes, voyants, ) Analyse SADT de l alarme : C : configuration des capteurs par rapport à la centrale R : réglages de la sensibilité des capteurs E : exploitation du système ( de la centrale ) W : énergie électrique du réseau domestique (220V, 50Hz) C R E W Détecter les alarmes Capteurs Traiter les information Centrale d alarme Avertir Avertisseurs 8
Différents types d alarmes : Alarme domestique : Ce type d alarme est destiné aux particuliers et a leurs domiciles. Cette alarme peut être sans-fils ; c est à dire qu il n y a aucun lien matériel entre les capteurs et la centrale traitant les données, en effet toutes les données sont transmises par ondes électriques. Ce qui permet une disposition non précisé et simplifiée des capteurs mais cependant les capteurs doivent rester dans un périmètre précisé par le constructeur. Ou elle peut être avec fils ; cela veut dire que les capteurs ont un lien direct avec la centrale. La disposition des capteurs engendrent donc des modifications dans la propriété (passages de fils). Une alarme peut aussi être «silencieuse» ou «bruyante» :une alarme «silencieuse» est une alarme qui lors d une détection d intrusion reste sans bruit, ce qui n alerte pas les intrus mais au contraire elle prévient le centre de sécurité ou de police le plus proche. Cependant elle peut aussi prévenir grâce à une sirène les propriétaires lors d une anomalie telle qu un incendie. Une alarme «bruyante» est une alarme qui lors d une détection tel qu elle soit (intrusion, incendie, ) prévient l utilisateur grâce à une sirène et des voyants. Alarme de véhicules : Les alarmes de voitures sont une branche spécifique des alarmes, elles sont pour but de dissuader le vol et la détérioration. Les «anciennes» alarmes de voitures avaient pour but de prévenir le propriétaire du véhicule d une éventuelle infraction en signalant celle-ci par une sirène et la mise en marche des «warnings». Mais depuis quelques années, ces alarmes ont été perfectionnées car désormais lors d une véritable infraction (vol du véhicule), l alarme transmet une information (GPS, ) aux services de police qui peuvent dés l instant intercepter le véhicule et le voleur grâce a la signalisation par le GPS. Ou dans le cas d une alarme encore plus perfectionnée, celle-ci empêche le bon fonctionnement du véhicule, c est à dire le démarrage du moteur, le blocage de la direction ou encore la fermeture automatiques des portières afin d emprisonner le voleur dans lé véhicule. 9
Insertion d une alarme domestique : Chaque alarme doit pouvoir s adapter à tout types d habitacles et doit comporter différents capteurs selon leurs dispositions et leurs utilisations. En effet l alarme doit pouvoir étaler son champ d action sur toute la maison, celle-ci pouvant être découpée en différentes zones. Ces zones doivent pouvoir s activer ou se désactiver individuellement, selon le choix et les exigences de l utilisateur. Exemple de disposition Capteur d eau Capteur de fumée Capteur bris de glace Détecteur bris de glace Centrale de l alarme Capteur ILS Capteur volumétrique 10
III) Composants de l alarme 11
Centrale de l alarme : La centrale d alarme est l élément principal de la surveillance, c est le cœur de celle-ci. Cette centrale doit pouvoir se verrouiller afin de ne pas pouvoir se faire désactiver ou détériorer. Elle doit pouvoir se placer facilement et avoir un accès simple afin de la couper si nécessaire. En tant que cœur du système, celle-ci traite les information reçues par un ou plusieurs capteurs et réagit selon son programme. En effet selon l alerte, la centrale réagit différemment ; en cas d intrusion elle peut prévenir directement un centre de police ou au contraire en cas d incendie prévenir le centre de pompier le plus proche. Cette programmation est prédéfinie par le constructeur de l alarme et peut être modifier par l utilisateur selon ses besoins. Cette centrale est aussi protégée par un code d accès (code numérique) ou par une clé afin de limiter le nombre de personnes apte a pouvoir l activer ou la désactiver. Elle doit être hermétique afin d empêcher les intrus de pouvoir la rendre inopérante manuellement (coupage de fils). Photo d une centrale : 12
Capteurs : 1. Capteurs volumétriques : Ces capteurs ont pour but de détecter les intrusions humaines dans la propriété surveillée qui peut être chez un particulier ou dans une entreprise. Chez les particuliers, la disposition de ces capteurs est particulière car afin d éviter le déclenchement de l alarme dû aux passages d animaux domestiques, alors ces détecteurs sont placés en hauteur. Il existe différents type de ces capteurs qui ont chacun leurs particularités. Le choix d un type dépend de la longueur et de la largeur de la pièce surveillée. Voici deux types de détecteurs volumétriques : - Le capteur volumétrique par radar hyper fréquence ; il détecte une intrusion grâce aux déplacements des personnes. - Le capteur volumétrique par radar ultrasonique ; il peut détecter un volume de forme elliptique en trois dimensions. - Le capteur volumétrique par infrarouge passif ; ce détecteur capte le rayonnement de la chaleur dégagé par l intrus. Ce type de capteur est sûr et précis mais cependant son champ de détection ne doit pas être situé près d un matériel produisant de la chaleur. Photo du capteur : 13
Capteurs de bris de vitre : Ces détecteurs ont pour fonction de pouvoir se déclencher lors d une coupure ou d un bris de vitre. Le verre résonne à une certaine fréquence que le capteur détecte. Normalement ce détecteur est insensible aux autres fréquences et fausses alarmes (ballon, coup de poing, ). Il doit obligatoirement se positionner sur la vitre. Photo du capteur : 14
2. Capteurs ILS (interrupteur à lames souples) : Ces capteurs détectent l ouverture d une porte d entrée non désirée ou autres (portail, fenêtre, garage, ). Ils sont composés de deux parties : - Une qui se positionne sur l élément fixe de la porte. - Et une autre aimanté qui se place sur la partie mobile de cette porte. Bien sûr il faut que ces deux éléments soit à la même hauteur ainsi que parallèle pour avoir un usage parfait quand ces capteurs ne sont plus en face (déclenchement de la centrale d alarme). Schéma de l ILS : ILS ouvert lors de l ouverture de la porte : Câble de raccordement à la centrale ILS fermé lorsque la porte est fermé : Photo du capteur : 15
4. Capteurs de fumée : Ces capteurs permettent de détecter les fumées engendrées par des incendies ou autres ; ils sont aussi efficace chez les particuliers et dans les entreprises. Ils sont placés au plafond car la fumée est plus dense que l air. Ces capteurs peuvent être autonome ou au contraire reliés à une centrale de sécurité. Lorsqu ils sont autonomes, ils ont une facilité de placement car ils nécessitent pas de raccordements à la centrale. En cas de dépendance, ces capteurs peuvent être reliés à la centrale grâce à des fils ou par ondes radios. Ils existent plusieurs possibilités de sorties pour ces capteurs en effet ils peuvent avoir pour sortie ; une sortie pour la centrale d alarme, une sortie pour une centrale téléphonique ou une sirène. La fonction du détecteur est de détecter les particules en suspension dans l air, cette détection est faite grâce à des réactions chimiques et électriques. Photo du capteur : 16
IV) Réalisation de la maquette 17
Programmation de l automate : Explication du code de programmation : I01 = entré au port 01 O01 = sortie du port 01 Load = chargement ; si T01 = temporisation 01 And = rajout de terme : + Or = ou B1 = Bit interne 1 Exemple: Load I01 or I04 = B1 Si entée 01 ou entrée 04 alors le bit 1 est actionné Encodage de l automate programmable : Load I01 and I02 = TO1 Si interrupteur zone 1 et capteur infrarouge = temporisation 1 Load T01 = B1 Si temporisation 1 = bit interne 1 Load I03 and I04 = B2 Si interrupteur zone 2 et capteur bris de glace = bit interne 2 Load I05 and I06 = B3 Si interrupteur zone 3 et capteur ILS = bit interne 3 Load B1 or B2 or B3 = O01 Si bit interne 1 ou bit interne 2 ou bit interne 3 = sirène en sortie 01 Load I00 = O04 Si interrupteur marche/arrêt = voyant marche/arrêt en sortie 04 Load I01 = O05 Si interrupteur zone 1 = voyant zone 1 en sortie 05 Load I03 = O06 Si interrupteur zone 2 = voyant zone 2 en sortie 06 Load I05 = O07 Si interrupteur zone 3 = voyant zone 3en sortie 07 18
Branchement de la maquette : Voici le schéma du branchement de notre maquette qui a pour fonction de matérialiser une alarme domestique. Ce schéma montre les branchements opérés sur les différentes entrées et sorties de l automate programmable TSX-17. Ce montage suit l ordre de programmation évoqué dans la partie précédente. Il s agit bien évidemment d un schéma simplifié causé par un manque de temps et de moyens, de plus il permet une meilleur compréhension. Schéma de la maquette Ph Sirène U=220V 50Hz Voyants N Interrupteur ON/OFF Interrupteurs Détecteur volumétrique Détecteur bris de glace Détecteur ILS 19
Photos de l automate et console de programmation : Automate programmable TSX-17 Console de programmation servant a programmer l automate programmable. 20
V) Bibliographie 21
Bibliographie : Mémotech, équipements et installations électriques R.Bourgeois,D.Cogniel,B,Lehalle Technologies d électronique 2 nde www.abcelectronique.com : site nous ayant renseigner sur l analyse fonctionnelle de l alarme ainsi que pour la définition de différents capteurs. www.conrad.fr : site d achat de matériels électriques, électroniques, ect 22