Qu’il soit situé à l’intérieur ou à l’extérieur, qu’il soit volumétrique ou périmétrique, le détecteur de mouvement détecte des déplacements suspects dans une zone donnée.

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Qu’est-ce qu’un détecteur de mouvement ?

Lorsque la nuit tombe, ou en pleine obscurité, n’avez-vous jamais été surpris par l’allumage instantané d’une lumière en passant devant un bâtiment, un magasin ou une habitation ?

Dans notre exemple, l’appareil chargé d’allumer la lumière s’appelle un détecteur de mouvement (ou détecteur de présence). Il repère dans une zone définie des déplacements, et permet dans un second temps de réaliser une action (ici : allumer une lumière).

Les détecteurs de mouvements peuvent être de deux types :

• Volumétriques : le détecteur surveille un volume bien défini, matérialisé par une zone de détection.
• Périmétriques : le détecteur surveille le franchissement d’un périmètre matérialisé par une ligne imaginaire (les barrières infrarouges sont des détecteurs de mouvements périmétriques, les détecteurs de façade également).

Pour un système d’alarme, ces principes sont conservés et adaptés : le but d’un détecteur de mouvement étant alors de détecter toute présence humaine et d’informer la centrale qui prendra ensuite une décision en fonction de scénarios (dissuasion, pré-alarme, intrusion, allumer une lumière, etc.).

Placé à l’extérieur d’une habitation, le détecteur de mouvement permet de détecter une présence humaine généralement avant qu’une effraction ne soit commise.

Savez-vous comment fonctionne un détecteur de mouvement ?

Qu’elles sont les technologies utilisées ?

Afin de détecter des mouvements, les détecteurs peuvent s’appuyer sur 3 grandes familles de technologies, qui ont toutes un point commun : elles sont basées sur l’utilisation des ondes électromagnétiques :

• La technologie infrarouge réagit aux sources de chaleur en mouvement.
• La technologie hyperfréquence détecte des mouvements par effet Doppler.
• La technologie ultrason détecte également des mouvements par effet Doppler.
• La bi-technologie réunit généralement la technologie infrarouge d’une part et l’hyperfréquence ou la technologie ultrason d’autre part.

Qu’est-ce qu’une onde électromagnétique ?

L’onde électromagnétique est un modèle utilisé pour représenter les rayonnements électromagnétiques. Sans rentrer dans le détail de chaque spectre électromagnétique, voici une synthèse des différents rayonnements électromagnétiques :

Chaque rayonnement est caractérisé par :

• Sa fréquence f exprimée en Hertz (Hz). Il s’agit du nombre de périodes ou de cycles complets de variations qui se succèdent en une seconde.
• Sa longueur d’onde λ exprimée en mètres (m), qui correspond à la distance réalisée par une onde au cours d’une certaine période.

Il existe une relation qui lie fréquence et longueur d’onde :

Comme vous pouvez le constater sur le graphique ci-dessus, plus la fréquence est élevée (12 instants de commutation en 1 seconde = 12 Hz), plus la longueur d’onde diminue. Cette diminution de longueur d’onde entraine par la même occasion un gain de précision concernant un éventuel capteur.

A ces trois grandes familles de technologies (infrarouge, hyperfréquence, ultrason), il y a parfois des assistances :

• Assistance photo et/ou vidéo en considérant par exemple une méthode de “Détection de mouvement vidéo” (VMD) qui consiste à analyser les images capturées en temps réel.
• Compensation de la température et du bruit environnent : logique de type SDMA

Vous avez maintenant acquis les bases nécessaires pour comprendre le fonctionnement, les points forts et les points faibles des différentes technologies.

Principe de fonctionnement des différentes technologies

Le détecteur de mouvement se compose toujours a minima :

• D’un boîtier (étanche pour les détecteurs extérieurs),
• D’un ou plusieurs capteurs qui réagissent selon les ondes reçues
• D’une partie électronique, qui reçoit puis traite les informations transmises par le(s) capteur(s).

La qualité de ces éléments déterminera la qualité globale du détecteur.

Infrarouge (actif ou passif)

Tout corps chaud émet un rayonnement d’ondes dans le spectre des infrarouges. L’intensité de ces ondes varie d’une espèce à l’autre selon sa température corporelle. Il existe deux types de technologies de détection infrarouge mais seulement une est intégrée dans des détecteurs de mouvement :

• La technologie à infrarouge actif: ces détecteurs fonctionnent sur une coupure ou un changement d’état (de fréquence par exemple) du faisceau entre l’émission et la réception, pour les infrarouges actifs, on a très souvent deux éléments distincts et séparés l’un de l’autre, très souvent cette technologie est associée au détecteur barrière à infrarouge actif.
• La technologie à infrarouge passif : ce détecteur de mouvement n’émet pas de rayons infrarouges, on dit qu’il est passif. Il fonctionne en détectant des sources de chaleur en mouvement dans leur zone de détection, cette technologie est très utilisée pour les détecteurs de mouvement, qu’ils soient volumétriques ou périmétriques.

Cette détection est réalisée à l’aide d’un capteur ruban pyroélectrique qui convertit un rayonnement en une tension électrique. Pour ce faire, le capteur pyroélectrique dispose d’un matériau semi-conducteur sensible au rayonnement infrarouge lointain, et donc à la chaleur. Le capteur pyroélectrique est positionné derrière un système de lentilles perfectionnées, qui divise la zone de détection en un grand nombre de zones actives ou inactives, afin de détecter tout mouvement de chaleur (par le passage d’une zone à une autre zone) et ainsi de le traiter même dans un environnement naturellement chaud.

Afin d’éviter les fausses alertes (notamment le passage d’animaux sauvages ou domestiques) liées à l’utilisation de la technologie infrarouge, les fabricants utilisent plusieurs techniques :

• Ils intègrent deux capteurs infrarouges (un capteur en partie supérieure et un capteur en partie inférieure). Dans ce cas, le détecteur ne fonctionne que si les deux faisceaux sont coupés simultanément. C’est une des techniques les plus couramment utilisées dans les détecteurs de mouvement du marché.

•  Ils intègrent des lentilles spéciales animaux, qui divisent davantage la zone de détection de façon plus “aérée” :

• Ils utilisent un traitement d’image supplémentaire pour analyser le nombre de zones ou de faisceaux coupés via un algorithme d’analyse vectorielle.

Pour utiliser pleinement et correctement un détecteur de mouvement intégrant un ou plusieurs capteurs infrarouges, il est important de respecter les consignes de pose pour pouvoir bénéficier des performances indiquées dans sa documentation.

Voici quelques paramètres importants que vous pourrez retrouver dans une documentation de détecteur de mouvement, ainsi que des caractéristiques exemples :

Caractéristique	Signification	Exemple de valeur
Type de détection	Indique la technologie utilisée pour détecter les mouvements	Infrarouge passif
La sensibilité	Permet d’obtenir une détection plus fine, plus réactive en fonction de la sensibilité choisie	Basse Moyenne Haute
Hauteur d’installation	Indique la technologie utilisée pour détecter les mouvements	2.2 m
Portée de détection	Il s’agit de la distance maximale (en mètres) à laquelle le détecteur peut détecter un mouvement	12 m
Angle de détection	Vu de dessus, le détecteur sera capable de détecter un mouvement sur une zone avec un angle maximal bien défini	90°
Nombre de faisceaux	La zone de détection est découpée virtuellement en un certain nombre de faisceaux qui permettent de détecter le passage d’un faisceau à un autre. Plus ce nombre est élevé, plus le détecteur est précis	10
Certifications	Certaines certifications permettent d’attester que le détecteur a subi une série de tests pour résister à l’effraction	NFA2P grade 2

Si vous installez votre détecteur plus bas que spécifié, la sensibilité augmente mais la zone de couverture diminue. Il faut privilégier des zones « vides » de tout obstacle (buissons, source de chaleur, etc.) pour avoir les meilleures conditions possibles pour vos détecteurs volumétriques et périmétriques. Voici par exemple, les choses à ne pas faire pour l’installation d’un détecteur périmétrique :

Un autre point souvent négligé et la position du détecteur volumétrique qu’il soit en intérieur ou à l’extérieur : un détecteur infrarouge volumétrique doit, si possible, couvrir perpendiculairement les zones à franchir car il est adapté à la détection tangentielle !

Hyperfréquence

Si pour le détecteur à infrarouge, le corps chaud (humain ou animal) est à l’origine du signal (car il émet la source d’énergie : la chaleur), dans le cas de l’hyperfréquence, un dispositif externe est à l’origine du signal, d’où le terme actif pour cette technologie.

Ce capteur détecte les corps en mouvement et il est influencé par quatre facteurs :

• la dimension de l’objet,
• sa distance par rapport au détecteur,
• sa vitesse de déplacement,
• son angle d’approche.

Ce détecteur agit comme un radar (RAdio Detection And Ranging, soit «détection et estimation de la distance par ondes radio») qui utilise les micro-ondes pour détecter la distance, la vitesse et d’autres caractéristiques des objets distants.

Les micro-ondes ne subissent pas d’interférences. Les ondes émises verticalement et horizontalement sont réfléchies par les objets présents dans la pièce (meubles, personnes) et sont renvoyées au capteur. Si l’objet touché est au repos, l’onde réfléchie à la même fréquence que celle émise. Si l’onde frappe une personne ou un objet en mouvement, l’onde réfléchie change de fréquence. Le capteur détecte ce changement de fréquence comme un mouvement.

Plus précisément, c’est sur le principe physique de l’effet Doppler que repose le fonctionnement du détecteur hyperfréquence. Un capteur va analyser en permanence la réverbération d’une onde pour en détecter toute perturbation. Par exemple, en France, trois bandes de fréquences sont homologuées :

• la bande S : 2.5GHz
• la bande X : 10GHz
• la bande K : 25GHz

Prenons un exemple concret et relativement simple pour expliquer l’effet Doppler qui est une clé de voute des détecteurs volumétriques utilisant la technologie hyperfréquence :

Source de l’image: https://www.maxicours.com/se/cours/l-effet-doppler/

Grâce à l’illustration ci-dessus, on constate que la fréquence varie en fonction de la distance qui sépare l’émetteur (la voiture) du récepteur (l’oreille). Ce principe est identique avec le détecteur de mouvement hyperfréquence : l’émetteur transmet une fréquence fixe (plusieurs GHz pour l’hyperfréquence) en permanence et détectera toute modification de la fréquence reçue dès lors qu’un objet ou un individu rentrera dans la zone surveillée.

Contrairement à l’infrarouge, un détecteur de mouvement volumétrique n’intégrera jamais deux capteurs hyperfréquences dans un même boitier : il n’y a pas d’intérêt à le faire car les émetteurs qui équipent les détecteurs à hyperfréquence propagent un signal à faisceau et amplitude large (et non à faisceau et amplitude étroite comme l’infrarouge). En d’autres termes, l’onde se propage dans toutes les directions comme illustré sur la figure ci-dessous :

Ultrasons

Comme les détecteurs à hyperfréquence, ces détecteurs sont des détecteurs de mouvement. Ils utilisent l’effet Doppler pour fonctionner.

La principale différence avec les détecteurs à hyperfréquence réside dans le type d’ondes émises et analysées. Il s’agit d’ondes mécaniques qui se déplacent à la vitesse du son tandis qu’elles sont électromagnétiques et se déplacent à la vitesse de la lumière pour les détecteurs hyperfréquences.

Les fréquences de travail des détecteurs à ultrasons sont généralement comprises entre 20 kHz et 40 kHz, ces ondes se propagent uniquement sous forme d’ondes longitudinales. Les fréquences ultrasons du détecteur vont permettre de ne pas gêner l’univers sonore de l’homme car inaudibles pour l’oreille humaine :

La technologie à ultrasons se retrouve aussi dans certains détecteurs de bris de vitre.

Avantages et inconvénients des différentes technologies

Voici un bilan des avantages et inconvénients des différentes technologies existantes que vous retrouverez dans les détecteurs de mouvements :

	Infrarouge passif	Hyperfréquence	Ultrasons
	Système passif, faible consommation. Pas de réflexion. Ne traverse pas les parois. Ajustement de la zone de détection par limitation des dispositifs de couverture (lentille). Insensible aux bruits Technologie courante. Gamme et choix vastes	Insensible à l’air, aux bruits, à la température et à l’humidité. Détection tangentielle et radiale. Détection sensible. Détection des personnes dissimulées.	Insensible à la température. Détection tangentielle et radiale. Détection sensible. Détection des personnes dissimulées.
	Sensibilité aux variations rapides de températures (ventilateur, feu, etc.). Moins bonne détection des personnes ayant un mouvement radial (personne se déplaçant vers le capteur). Aucune détection de personnes dissimulées. Sensibilité à la présence d’animaux.	Système actif, consommation plus importante. Détection fine, tout objet qui n’émet pas de chaleur peut entraîner une détection (rideau). Réglage précis à réaliser pour éviter les fausses détection. Traverse les parois fines.	Système actif, consommation plus importante. Détection fine (objet, etc.). Peut nuire au animaux.

Bi-technologie

Un détecteur infrarouge détecte un déplacement de chaleur tandis que un détecteur hyperfréquence détecte les mouvements d’un corps ou d’un objet, peu importe la chaleur qu’il dégage.

Dans des situations dites normales, un détecteur infrarouge fera l’affaire. Mais dans des situations à risque ou dans certains environnements, le fonctionnement de l’infrarouge atteint des limites impossibles à franchir sans l’hyperfréquence. C’est pour cette raison qu’il existe des détecteurs bi-technologies qui associent à la fois de l’infrarouge et de l’hyperfréquence dans le but d’éviter les fausses alarmes.

L’information des deux capteurs sera alors traitée pour s’assurer de la véracité de l’intrusion. Il est donc nécessaire que chacun des détecteurs aient une zone de détection commune avec l’autre. Le traitement des signaux peut être plus ou moins évolué, un simple « ET » entre les capteurs dans le cas le plus simple, ou bien des algorithmes plus complexes avec par exemple un traitement de l’information sur le déplacement, la taille, etc.

Mais pourquoi un simple “ET logique” ne suffit pas? La fonction ET logique nécessite un état dit “actif” (c’est à dire lorsqu’une détection a lieu) pour le capteur infrarouge ET un état “actif” pour le capteur hyperfréquence.  Dans le cas d’un détecteur bi-technologie, il faudrait qu’il y ait en même temps une détection via l’infrarouge ainsi qu’une détection via l’hyperfréquence. La non détection sur l’une ou l’autre des technologies rend donc le détecteur inopérant avec une simple fonction ET non évoluée, c’est pour cette raison qu’elle peut laisser place à des algorithmes plus complexes, sans que ce soit une certitude pour autant. La plupart des détecteurs bi-technologies du commerce ne disposent que d’une simple fonction “ET” et n’offrent donc aucune protection supplémentaire. Ils ne permettent que d’éviter certaines fausses alarmes et sont donc plus fiables dans les environnements difficiles (sources de chaleurs, buissons, etc.).