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MONTAGES

ÉLECTRONIQUES

D"ALARME Retrouver ce titre sur Numilog.com

La loi du 11 mars 1957 n"autorisant, aux termes des alinéas 2 et 3 de l"article 41, d"une part, que " les copies ou reproductions strictement réservées à l"usage privé du copiste et non destinées à une utilisation collective » et, d"autre part, que les analyses et les courtes citations dans un but d"exemple et d"illustration, " toute représentation ou reproduction intégrale, ou partielle, faite sans le consentement de l"auteur ou de ses ayants droit ou ayants cause est illicite » (alinéa 1 de l"art. 40). Cette représenta- tion ou reproduction, par quelque procédé que ce soit, constituerait donc une contrefa-

çon

sanctionnée par les articles 425 et suivants du code pénal.

1983 - E.T.S.F.

ISBN

2.85535.050.6 Retrouver ce titre sur Numilog.com

F. JUSTER

MONTAGES

ÉLECTRONIQUES

D"ALARME

4e

édition revue, corrigée et complétée

(Vol - feu - gaz -eau)

Diffusion

EDITIONS

TECHNIQUES ET SCIENTIFIQUES FRANCAISES

2 à 12, rue de Bellevue, 75940 Paris Cedex 19 Retrouver ce titre sur Numilog.com

DANS LA MÊME COLLECTION :

N° 1.

" Montages électroniques d"alarme » par F. Juster. N° 3. " 20 montages expérimentaux optoélectroniques » par G. Blaise.

N° 4.

" Initiation à la microinformatique : le microprocesseur » par P. Melusson. N° 5. " Montages électroniques divertissants et utiles » par H. Schreiber. N° 6. " Montages à capteurs photosensibles » par J.-P Œhmichen.

N°

7. " Les égaliseurs graphiques » par F. Juster.

N°

8. " Pianos électroniques et synthétiseurs par H. Tûnker. N° 9. " Recherches méthodiques des pannes dans les récepteurs de radiodiffu- sion » par Dr Adolf Renardy et Ing. Heinz Lummer. N° 10. " Les enceintes acoustiques par P. hemardinquer et M. Léonard. N° 11. " Structure et fonctionnement de l"oscilloscope par R. Rateau. N° 12. " La construction des petits modèles de chamin de fer électriques » par J.- C Porterie.

N°

13. " Horloges et montres électroniques à quartz » par Horst Pelka.

N°

14. " Les cellules solaires " par F. Huster. N° 15. " L"électronique appliquée au cinéma et à la photo » poar M. Horst. N° 16. " L"électronique dans les trains miniatures par H. Jungmann. N° 17. " Réalisez vos circuits imprimés et décors de panneaux » par P. Gueulle. N° 18. " Espions électroniques microminiatures » par Gûnter Wahl. N° 19. " La construction des petits transformateurs pour amateurs » par Marthe Dou- riau et F. Juster.

N°

20. " Réalisations à transistors - 20 montages par B. et J. Fighiera. N° 21. " Sécurité automobile - 25 montages électroniques » par F. Huré. N° 22. " Performances automobiles - 25 montages électroniques » par F. Huré. N° 24. " Présence électronique contre le vol » par H. Schreiber. N° 25. " Utilisation pratique de l"oscilloscope » par R. Rateau. N° 26. " Les afficheurs » par J.-P hmichen. N° 27. " Réduisez votre consommation d"électricité par P. Gueulle. N° 28. " Initiation pratique à la radiocommande » par F. Thobois. N° 29. " Montages économiseurs d"essence » par P." Gueulle.

N° 30.

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Introduction

Les montages électroniques d"alarme sont des dispositifs essentielle- ment avertisseurs et ne peuvent empêcher la continuation de l"intrusion ou du sinistre, éventuels. Il en résulte la nécessité absolue, de la part des utilisateurs de prévoir toutes les mesures complétant l"effet de l"alarme : surveillance du signal par des personnes qualifiées et... présentes, possibilité par ces personnes d"avertir, par téléphone ou autre procédé, l"autorité compétente : police, pompiers... Pour des installations importantes, le signal d"alarme pourrait se mani- fester directement dans les locaux de la police ou autres.

L"emploi

d"appareils d"alarme ne doit, en aucun cas, dispenser l"utilisa- teur d"avoir recours aux moyens de défense classiques : portes et fenê- tres solides, au besoin blindées ou à barreaux, serrures nombreuses et inviolables (?), surveillance humaine ou (et) par animaux. En raison de la nature particulière des applications des alarmes, l"édi- teur et l"auteur ne peuvent, en aucun cas, garantir ni leur parfaite effica- cité, ni leur fiabilité. Il est évident que l"installation d"une alarme ne dispense pas l"utilisa- teur de contracter une assurance, qui lui offrira une sécurité supplémen- taire.

Indiquons

aussi qu"il n"est pas conseillé de prévoir des " pièges » pouvant porter atteinte à la vie ou à la santé des intrus, la loi ne le permet pas. Les dispositifs d"alarme décrits dans ce livre ont été étudiés par les meilleurs spécialistes mondiaux et sont, de ce fait, dignes de confiance. Ils devront être essayés minutieusement avant leur installation définitive. Bien protéger les alimentations contre les diverses causes de non- fonctionnement. Retrouver ce titre sur Numilog.com (a) opto-électroniques en se basant sur une variation de lumière, dé- tectée par une cellule, due à la présence des fumées ou des gaz, si ces derniers présentent une différence de couleur ou de densité, par exemple par rapport

à celles du milieu ambiant normal ;

(b) thermique, notamment pour les fumées. Celles-ci sont le plus sou- vent causées par les débuts d"incendies qui provoquent une élévation de chaleur ; (c) par chambres d"ionisation ; (d) par capteurs semi-conducteurs. On ne décrira ici que des appareils détecteurs bases sur l"emploi des deux derniers procédés. Ces appareils ont été étudiés et mis au point dans les laboratoires de

Motorola.

Notre description est basée sur la note d"application AN 735 dont l"auteur est Al Pshaenich, ingénieur d"application de cette société.

Il sera décrit plusieurs

appareils de complication croissante, mais au- cun ne semble devoir présenter une difficulté majeure pour leur essai par des expérimentateurs " avertis ». En premier lieu on analysera trois montages à capteur (ou " senseur ») semi-conducteurs. Le capteur est le TGS (Taguchi-Gas-Sensor) inventé par Taguchi et ensuite on décrira deux appareils à chambre d"ionisation.

Dans tous

les appareils, l"avertissement sera sonore, utilisant une si- rène de la marque Delta (U.S.A.).

Le capteur

TGS Voici quelques indications sur la constitution et le fonctionnement du TGS. Il s"agit d"un semi-conducteur du type N en bioxyde d"étain, enchâssé dans un filament de métal noble servant d"électrode. Le symbole sché- matique du TGS est visible sur les schémas. Le fonctionnement de ce capteur est basé sur la réaction adsorptive et désorptive des gaz à la surface du dispositif. Ne pas confondre adsorber avec absorber. On a utilisé lefilament pour obtenir une élévation de la température du capteur jusqu"à une valeur fixe qui stabilise l"opération.

Lorsqu"un

gaz comme l"hydrogène, l"oxyde de carbone ou d"autres, sont présents dans l"air, ils sont adsorbés par la surface du semi- conducteur et, de ce fait, augmentent la conductivité du dispositif. Retrouver ce titre sur Numilog.com

CHAPITRE 9 Détecteurs

de fumée et de gaz

Introduction

Les fumées et les gaz peuvent provoquer des accidents.

La présence de ces substances,

peut aussi servir d"avertissement et leur détection permettrait d"éviter des catastrophes. Il est donc indispensable de prévoir partout où un risque de dégage- ment de fumée et de gaz existe, un moyen de détection qui ne fera pas double emploi avec celui des surveillants humains, car dans beaucoup de cas, il y a des endroits où aucune surveillance humaine ne peut s"exercer, surtout en permanence.

Les détecteurs de

ce genre peuvent trouver des applications aussi bien dans des usines, laboratoires, dépôts de marchandises et autres lieux publics, que dans des immeubles et même des appartements. Leur emploi est possible aux particuliers, à condition que l"appareil détecteur soit simple, peu encombrant, peu coûteux et ne nécessitant aucun entretien délicat.

De plus,

un appareil de ce genre doit consommer peu d"énergie, car il faut évidemment qu"il soit alimenté en permanence, aussi bien pendant la présence sur les lieux des résidents, que pendant leur absence.

Procédés de

détection de fumées et de gaz

L"électronique, alliée

à d"autres sciences ou techniques, offre divers procédés de

détection des fumées et des gaz. Parmi ceux-ci, citons les suivants : Retrouver ce titre sur Numilog.com

Ce changement de conductivité peut être mesuré en montant le TGS en série avec une résistance de charge et en appliquant au dispositif, une tension d"entrée continue ou alternative. En présence du gaz, la résistance du TGS diminue, et de ce fait, la tension sur la charge augmente.

La variation

de tension est suffisamment importante pour commander le montage électronique qui agira sur l"avertisseur sonore. Il existe des TGS pour diverses applications : par exemple pour l"oxyde de carbone (CO) et pour la fumée. Ils peuvent aussi déceler diverses hydrocarbures : butane, propane, isobutane, éthane, méthane et égale- ment hydrogène, benzène, héxane, éthanol. Ce " senseur » nécessite un certain temps pour parvenir à un état stable. Selon les modèles, la période de stabilisation peut être comprise entre

1,5 et 5 minutes.

Le non-emploi du dispositif peut toutefois donner lieu à un faux aver- tissement tant que le délai de stabilisation n"a pas été atteint. Un circuit retardateur peut être incorporé dans l"appareil pour éviter les fausses alarmes. Fig. 1

Détecteurs de

gaz et fumées simples, à TGS A la figure 1 on donne le schéma du premier appareil proposé, le plus simple. Il utilise à la sortie, un SCR, MCR 106-3, deux diodes, un TGS type 308

et un avertisseur sonore pour 24 V alternatif, Delta type 16003168. Retrouver ce titre sur Numilog.com

L"appareil fonctionne sur alternatif avec un transformateur à secondai- res S de

1,2 V et S de 30 V.

S alimente le filament du TGS. La résistance R de 2 kΩ est traversée par le courant variable produit par le TGS. La tension obtenue, dosée par le curseur du potentiomètre, est appli- quée à D qui la redresse. La tension continue apparaît sur C et est réduite par R et R Finalement, elle est appliquée à la gâchette de Q

D"autre

part, la tension alternative de 30 V, de S est redressée par D Cette tension alimente l"anode de Q à travers l"avertisseur H.

Lorsque Q est

amorcé, un courant traverse H et le bruit avertisseur est obtenu.

Avec R

on réglera l"amorçage du SCR. En l"absence de gaz, la tension alternative de sortie, aux bornes de R est de 3 V approximativement.

Lorsque

le capteur détecte le gaz ou la fumée, la tension de sortie augmente et la résistance du TGS diminue d"une valeur proportionnelle à la concentration du gaz, par exemple 20 V efficaces en cas de forte concentration.

Après redressement, le

signal filtré amorce le SCR et la tension aux bornes de l"avertisseur H est de 21 V efficaces. Le SCR reste amorcé tant que la gachette est polarisée. Lorsque le gaz ou la fumée disparaissent, Q commuté vers le blocage, le courant de commande

étant alors réduit à zéro.

La diode D empêche la production d"un courant de fuite excessif, lorsque l"anode est négative et la gachette positive.

Indiquons

aussi les détails pratiques suivants : le SCR du type MCR 106 3 ne nécessite pas de radiateur de dissipation de chaleur si la tension de l"avertisseur est de 24 V efficaces sous 475 mA. Ce SCR, de 4 A, peut supporter une température ambiante de 55°C, lorsqu"il est utilisé avec un courant moyen de 0,5 A et un angle de conduction de 180°. Voici toutefois les inconvénients de l"appareil de la figure 1 : 1° pas de retard pouvant empêcher un faux avertissement lorsque l"alimentation est branchée ; 2° transformateur spécial avec enroulement de 1,2 V ; 3° avec le fonctionnement en demi-onde de l"avertisseur, le niveau de son est réduit. Retrouver ce titre sur Numilog.com

Fig. 2

A la figure 2 on trouvera le schéma du second appareil utilisant à la place du thyristor, un transistor et un triac.

Le fonctionnement

est analogue au précédent. Dans ce deuxième montage, l"avertisseur sonore donne un son dont le niveau est de l"ordre de 85 à 90 dB à 3 mètres de distance, grâce à une commande en pleine onde. Le transistor fournit le courant de gachette du triac, 20 mA, dans les quadrants

Il et III à - 40 °C.

On utilisera un transformateur donnant 500 mA sous 1,2 V et 24 V pour le reste du montage.

Détecteur de

gaz et fumée à circuits logiques

Le montage de la

figure 3 utilise un détecteur TGS 308, des diodes zener, des opérateurs NAND, NOR et inverseurs, un triac et un avertisseur sonore

Delta.

L"alimentation se

fait à partir du secteur par un transformateur TA à secondaires S de 24 V et S de 1,2 V. Dans ce montage on a utilisé le circuit intégré à six opérateurs dont quatre inverseurs (triangles

1, 4, 5 et 6) un NOR (triangle curviligne 2) et

un NAND (3), tous à l"intérieur du CI type MC 14572. Tous les opérateurs inverseurs ont une entrée tandis que les NAND et NOR (respectivement NON

ET et NON OU) sont à deux entrées.

Toutes

les fonctions du détecteur gaz/fumée sont remplies par ce mon- Retrouver ce titre sur Numilog.com

Fig. 3 Retrouver ce titre sur Numilog.com

tage : temporisation, multivibrateur astable commandé, amplificateurs tampon (ou séparateurs ou " buffers »).

Le triac 2N

6070 B fonctionne avec une porte commandée par un

courant de - 15 mA (dans les quadrants Il et III) en vue d"obtenir le maximum de sensibilité aux températures faibles. Ce courant est obtenu à l"aide d"étages de commande (drivers) fonc- tionnant avec une alimentation négative V = O et V = - 15 V. Il est facile devoir que cette tension négative Vss, par rapport à la ligne de masse V est obtenue à partir de la tension alternative de 24 V du secondaire S Le redressement est effectué par D et le continu est aux bornes de C

Après filtrage

et régulation, on dispose de - 15 V, à appliquer au point

15 V du circuit intégré MC 14572 à six opérateurs.

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