INSTALLALLER UN SYSTÈME D'ALARME FILAIRE (partie 1/4)

## Objectifs et prérequis **Objectifs** : À l’issue de ce cours, l’élève sera capable de : 1. Identifier et décrire les principaux équipements d’un système d’alarme filaire (centrale, détecteurs, sirènes, alimentation). 2. Expliquer les caractéristiques techniques de chaque équipement (tension, courant, impédance, sensibilité, temps de réponse). 3. Réaliser le câblage des détecteurs sur une centrale d’alarme filaire en respectant les topologies appropriées. 4. Effectuer les tests de continuité, d’isolement et de mise en service d’un système d’alarme filaire. 5. Mettre en œuvre une activité d’intégration complète, du cahier des charges à la mise en service, en appliquant les règles de sécurité et les bonnes pratiques professionnelles au Cameroun. **Prérequis** : - Notions de base en électricité (tension, courant, résistance, loi d’Ohm). - Lecture de schémas électriques simples. - Connaissance des équipements de protection individuelle (EPI) utilisés en atelier. - Familiarité avec les outils de mesure (multimètre, pince ampèremétrique). ## Introduction contextualisée Dans les établissements scolaires, les bureaux administratifs et les commerces du Cameroun, la sécurisation des personnes et des biens passe de plus en plus par l’installation de systèmes d’alarme filaires. Ces systèmes offrent une fiabilité supérieure aux solutions sans fil, notamment en raison de leur immunité aux interférences radio et de leur alimentation centralisée. Le présent cours prépare les élèves de Première série MIE à intervenir sur un chantier réel : ils apprendront à choisir le matériel adapté, à réaliser le câblage selon les règles de l’art et à mettre en service une installation conforme aux attentes du MINESEC/IGE. ## I. Présentation des équipements d’un système d’alarme filaire et étude de leurs caractéristiques ### A. Centrale d’alarme filaire La centrale d’alarme filaire est le dispositif qui reçoit les signaux des détecteurs, les traite et déclenche les alarmes (sirène, transmission vers un centre de télésurveillance). Elle comporte généralement : - Un microcontrôleur ou un processeur dédié. - Des entrées d’alimentation (230 V CA ou 24 V CC) et une batterie de secours (12 V CC, 7 Ah typique). - Des bornes d’entrée pour les détecteurs (zone 1, zone 2, …). - Des sorties d’alarme (relais ou transistor) pour commander les sirènes et les transmetteurs. > **À retenir** : La centrale doit être installée dans un local sec, à l’abri des vibrations et à une hauteur de 1,5 m à 2,0 m du sol pour faciliter la maintenance. ### B. Détecteurs | Type de détecteur | Principe de détection | Application typique | Tension d’alimentation | Courant de repos | Sensibilité / réglage | |-------------------|-----------------------|---------------------|------------------------|------------------|-----------------------| | Infrarouge périmétrique (barrière) | Interruption d’un faisceau IR | Protection de portes, fenêtres | 12 V CC | 5 mA | Distance de portée réglable (5‑15 m) | | Détecteur volumétrique PIR | Variation du rayonnement infrarouge corporel | Surveillance de pièces | 12 V CC | 3 mA | Angle de détection 90°‑110°, portée 8‑12 m | | Contact magnétique (réed) | Ouverture/fermeture d’un circuit magnétique | Portes, fenêtres | 12 V CC | 1 mA | Aucun réglage, état ouvert/fermé | | Détecteur de fumée optique | Diffusion de la lumière par particules de fumée | Cuisines, locaux techniques | 12 V CC | 2 mA | Seuil de déclenchement conforme à EN 54‑7 | > **À retenir** : La boucle de détection doit se terminer par une résistance de fin de ligne (EOL) de 2,2 kΩ lorsqu’elle est installée en boucle fermée, afin de permettre la détection de coupure ou de court‑circuit. ### C. Sirènes et dispositifs de signalisation - Sirène sonore 12 V CC, 100 dB à 1 m, consommation 200 mA en alarme. - Flash lumineux (LED) 12 V CC, 20 mA, utilisé en complément pour les environnements bruyants. - Transmetteur téléphonique ou GSM (optionnel) pour la télésurveillance. ### D. Alimentation et batterie de secours - Alimentation principale : transformateur 230 V CA / 24 V CC, puissance minimale 20 W. - Batterie de secours : plomb‑acide étanche 12 V CC, capacité calculée pour assurer au moins 30 min d’autonomie en alarme totale. - Régulateur de charge intégré à la centrale pour éviter la surcharge. > **À retenir** : La tension de la batterie ne doit jamais descendre sous 10,5 V CC sous charge, sous peine de défaillance du système. ### E. Caractéristiques techniques essentielles | Paramètre | Unité | Valeur typique (centrale) | Influence sur le choix | |-----------|-------|---------------------------|------------------------| | Tension d’alimentation | V | 24 V CC (entrées) | Compatibilité avec détecteurs | | Courant maximal d’entrée | A | 2 A | Dimensionnement du câble d’alimentation | | Impédance de boucle (détecteur + EOL) | Ω | 2,2 kΩ (EOL) | Détection de défaut de ligne | | Temps de réponse alarme | s | ≤ 0,5 s | Critère de performance | | Température de fonctionnement | °C | -10 à +50 | Adaptation au climat camerounais | > **À retenir** : Le respect des valeurs de courant et de tension garantit la sécurité des personnes et la conformité aux exigences du MINESEC/IGE. ## II. Câblage des détecteurs sur une centrale d’alarme filaire ### A. Topologie du câblage 1. **Boucle fermée (série)** : Tous les détecteurs sont reliés en série avec une résistance EOL à la fin de la ligne. Toute ouverture ou court‑circuit provoque une alarme de défaut. 2. **Topologie en étoile** : Chaque détecteur possède une paire de fils dédiée allant directement à la centrale. Plus de câble, mais localisation facile du défaut. 3. **Ligne en dérivation (bus)** : Utilisée pour les systèmes adressables ; moins courante en première année. Dans le cadre du programme de Première, on privilégie la **boucle fermée** pour sa simplicité et son faible coût. ### B. Schéma de câblage type (2 fils) ``` [Centrale]---+24V---[Détecteur 1]---[Détecteur 2]--- … ---[Détecteur n]---+EOL 2,2 kΩ---+GND---[Centrale] ``` - Deux conducteurs : **+24 V** (ou signal) et **GND** (ou masse). - Chaque détecteur est placé entre les deux conducteurs ; la résistance EOL est installée après le dernier détecteur, refermant la boucle. ### C. Procédure de câblage pas à pas 1. **Repérage des emplacements** : Marquer les points de fixation des détecteurs sur le plan d’étage. 2. **Passage des gaines** : Passer les câbles NYM‑G 2 × 1,5 mm² dans les conduits ou les goulottes, respecter un rayon de courbure minimum de 6 × le diamètre du câble. 3. **Stripping** : Dénuder 10 mm aux extrémités de chaque conducteur. 4. **Connexion des détecteurs** : Insérer les fils dans les bornes du détecteur (vis ou bornes à ressort), serrer à 0,5 Nm. 5. **Installation de la résistance EOL** : Souder ou visser une résistance 2,2 kΩ, 0,5 W, entre les deux conducteurs après le dernier détecteur. 6. **Raccordement à la centrale** : Connecter les deux conducteurs aux bornes « Zone 1 » (ou « Entrée ») de la centrale, respecter la polarité indiquée. 7. **Fixation** : Clipser les détecteurs sur leurs supports, vérifier l’alignement (pour les barrières IR, aligner émetteur et récepteur à moins de 2°). ### D. Tests de continuité et d’isolement - **Continuité** : Avec un multimètre en mode Ω, mesurer entre les deux conducteurs à la sortie de la centrale ; valeur attendue ≈ 2,2 kΩ (EOL) + somme des résistances des détecteurs (quelques dizaines d’ohms). - **Isolement** : Mesurer entre chaque conducteur et la terre (ou le châssis) ; valeur attendue > 1 MΩ. - **Test de déclenchement** : Simuler l’ouverture d’un contact magnétique ; la centrale doit afficher « defaut de zone » puis passer en alarme après la temporisation configurée (généralement 30 s). > **À retenir** : Toute mesure de résistance inférieure à 1,5 kΩ indique un court‑circuit partiel ; une valeur supérieure à 3 kΩ suggère une coupure ou une résistance EOL manquante. ### E. Mise en service et réglage 1. **Mise sous tension** : Vérifier la présence de 24 V CC aux bornes d’alimentation de la centrale. 2. **Auto‑test** : La centrale effectue un autodiagnostic ; aucun voyant d’erreur ne doit rester allumé. 3. **Réglage de la sensibilité** : Pour les détecteurs PIR, ajuster le potentiomètre de portée afin d’éviter les déclenchements intempestifs (source de chaleur, mouvement de rideaux). 4. **Simulation d’alarme** : Déclencher manuellement chaque zone ; vérifier que la sirène retentit et que le transmetteur (si présent) envoie le signal. 5. **Formation des utilisateurs** : Expliquer la procédure d’armement/désarmement, la signification des voyants et la conduite à tenir en cas d’alarme vraie. #### Exemple de calcul : chute de tension sur le câble d’alimentation Données : - Longueur du câble aller‑retour : 40 m (20 m aller + 20 m retour). - Section du cuivre : 1,5 mm² → résistance spécifique ρ = 0,0175 Ω·mm²/m. - Courant maximal consommé par la centrale + détecteurs en alarme : 1,2 A. Résistance du conducteur : \( R = \rho \times \frac{L}{S} = 0,0175 \times \frac{40}{1,5} = 0,466\;Ω \) Chute de tension : \( ΔU = I \times R = 1,2 \times 0,466 = 0,56\;V \) Tension aux bornes de la centrale : \( U_{charge} = 24,0 - 0,56 = 23,44\;V \) Résultat : La chute est inférieure à 3 % de la tension nominale, donc acceptable (< 5 % recommandé). > **À retenir** : Pour des longueurs supérieures à 50 m ou des courants > 2 A, augmenter la section du câble à 2,5 mm² afin de limiter la chute de tension. ## III. Activités d’intégration ### A. Mise en situation professionnelle **Contexte** : Installation d’un système d’alarme filaire dans le bureau du proviseur d’un lycée technique à Yaoundé (surface 120 m², 6 pièces, 2 entrées principales). ### B. Étapes du projet | Étape | Action principale | Livrable | |-------|-------------------|----------| | 1. Analyse du besoin | Réunion avec le proviseur, relevé des points sensibles (portes, fenêtres, salle des archives). | Cahier des charges fonctionnel. | | 2. Choix des équipements | Sélection d’une centrale 8 zones, 6 détecteurs PIR, 2 contacts magnétiques, 1 sirène intérieure, batterie 12 V 7 Ah. | Liste de matériel avec références. | | 3. Élaboration du schéma | Dessin du schéma unifilaire (logiciel gratuit ou papier millimétré). | Schéma de câblage signé. | | 4. Câblage | Passage des gaines, tirage des câbles 2 × 1,5 mm², installation des détecteurs, pose de la résistance EOL. | Rapport de câblage (photos, points de mesure). | | 5. Mise en service | Tests de continuité, isolement, déclenchement, réglage de la sensibilité. | Procès‑verbal de mise en service. | | 6. Formation | Session de 30 min avec le personnel administratif sur l’armement/désarmement et la conduite en cas d’alarme. | Feuille d’émargement. | | 7. Maintenance préventive | Planification d’un test mensuel de la batterie et du déclenchement. | Carnet de suivi. | ### C. Évaluation de la conformité - Vérification que la tension d’alimentation reste dans les limites spécifiées (≥ 22 V CC en charge). - Confirmation que le temps de réponse de l’alarme est inférieur à 0,5 s (mesuré avec un chronomètre lors d’un test d’ouverture de contact). - Respect des distances de sécurité : les détecteurs PIR installés à au moins 2,0 m du sol pour éviter les déclenchements par les animaux domestiques. - Application des règles d’hygiène et de sécurité : port de gants isolants, lunettes de protection, utilisation d’un dispositif de consignation lors du travail sur le tableau électrique. > **À retenir** : La conformité n’est pas seulement technique ; elle inclut la traçabilité (documents signés, photos avant/après) et la formation des utilisateurs, exigées par le référentiel du MINESEC/IGE pour l’évaluation du Probatoire. ### D. Travail en équipe et règles de sécurité - Répartition des rôles : chef d’équipe (lecture du schéma), câbleur (tirage et connexion), testeur (multimètre), responsable sécurité (vérification du port des EPI). - Consignation du tableau électrique avant toute intervention sur l’alimentation principale. - Vérification de l’absence de tension avec un détecteur de tension sans contact avant de toucher les conducteurs. - Nettoyage du chantier : retrait des déchets métalliques, remise en place des caches de protection. ## Synthèse du chapitre - La centrale d’alarme filaire traite les signaux des détecteurs et commande les sirènes. - Les détecteurs (PIR, infrarouge périmétrique, contact magnétique, fumée) possèdent des caractéristiques spécifiques (tension, courant, sensibilité). - En boucle fermée, chaque ligne se termine par une résistance EOL de 2,2 kΩ permettant la détection de défauts. - Le câblage se fait avec des conducteurs 2 × 1,5 mm² ; la chute de tension doit rester < 5 % de la tension nominale. - Les tests de continuité (≈ 2,2 kΩ) et d’isolement (> 1 MΩ) sont obligatoires avant mise sous tension. - La mise en service comprend réglage de sensibilité, test d’alarme et formation des utilisateurs. - L’activité d’intégration regroupe analyse du besoin, choix du matériel, schéma, câblage, tests, formation et suivi maintenance. - Le respect des règles de sécurité (EPI, consignation, vérification de tension) est indispensable tout au long de l’intervention. ## Glossaire - **Centrale d’alarme** : Unité de traitement qui reçoit les signaux des détecteurs et déclenche les alarmes. - **Détecteur PIR** : Capteur qui mesure les variations du rayonnement infrarouge causées par le déplacement d’un corps chaud. - **Contact magnétique (réed)** : Interrupteur qui ouvre ou ferme un circuit lorsqu’un aimant s’en éloigne ou s’en rapproche. - **Résistance EOL** : Résistance de fin de ligne (souvent 2,2 kΩ) permettant la détection de coupure ou de court‑circuit sur une boucle de détection. - **Batterie de secours** : Source d’énergie autonome (généralement plomb‑acide) qui prend le relais en cas de perte d’alimentation principale. - **Continuité** : Propriété d’un circuit permettant le passage du courant ; mesurée en ohms. - **Isolement** : Résistance entre un conducteur et la terre ou le châssis ; doit être élevée pour éviter les fuites de courant. - **Chute de tension** : Diminution de la tension le long d’un conducteur due à sa résistance et au courant qui le traverse. ## Exercices d'application corrigés ### Exercice 1 – Dimensionnement du câble d’alimentation **Énoncé** : Une centrale d’alarme consomme 1,8 A en alarme maximale. La distance entre le tableau électrique et la centrale est de 25 m aller‑retour. Déterminer la section minimale du câble cuivre afin que la chute de tension ne dépasse pas 4 % de la tension nominale de 24 V CC. **Corrigé** : - Tension admissible de chute : \( ΔU_{max}=0,04×24=0,96\;V \). - Résistance maximale autorisée : \( R_{max}=ΔU_{max}/I=0,96/1,8=0,533\;Ω \). - Résistance du cuivre : \( ρ=0,0175\;Ω·mm²/m \). - Section nécessaire : \( S=ρ×L/R_{max}=0,0175×25/0,533≈0,82\;mm² \). - On choisit la section commerciale supérieure : **1,0 mm²** (ou 1,5 mm² pour marge de sécurité). ### Exercice 2 – Vérification de la boucle de détection **Énoncé** : Sur une zone comportant 3 détecteurs PIR (chacun avec une résistance interne de 15 Ω) et une résistance EOL de 2,2 kΩ, mesurez la résistance entre les deux conducteurs à la sortie de la centrale. Quelle valeur attendez‑vous ? Si vous mesurez 2,4 kΩ, quelle est la cause probable ? **Corrigé** : - Résistance totale attendue : \( R_{tot}=3×15Ω+2200Ω=45Ω+2200Ω=2245Ω≈2,25\;kΩ \). - Valeur mesurée : 2,4 kΩ > 2,25 kΩ de 150 Ω. - Causes possibles : mauvaise connexion (contact oxydé) ajoutant une résistance série, ou résistance EOL de valeur supérieure (ex. 2,4 kΩ au lieu de 2,2 kΩ). - Action : resserrer les bornes, vérifier la continuité de chaque détecteur, remplacer la résistance EOL si nécessaire. ## Erreurs fréquentes et règles de sécurité | N° | Erreur fréquente | Conséquence | Règle de prévention / bonne pratique | |----|------------------|-------------|--------------------------------------| | 1 | Oublier d’installer la résistance EOL | La centrale ne détecte pas les coupures de ligne → risque de non‑déclenchement en cas d’intrusion. | Toujours vérifier la présence et la valeur de l’EOL avant de refermer le boîtier. | | 2 | Serrer excessivement les vis des bornes | Détérioration du filetage, risque de court‑circuit par écrasement du conducteur. | Utiliser une clé dynamométrique réglée à 0,5 Nm (ou suivre les préconisations du fabricant). | | 3 | Passer les câbles à proximité de gaines contenant des courants forts (ex. éclairage) | Induction de parasites pouvant provoquer des fausses alarmes. | Respecter un écartement minimal de 30 mm entre les câbles d’alarme et les gaines de puissance, ou utiliser des séparateurs métalliques. | | 4 | Ne pas porter de gants isolants lors du travail sur le tableau électrique | Risque de choc électrique en cas de mise sous tension accidentelle. | Toujours porter des gants de classe 0 (1000 V) et des lunettes de protection lors de toute intervention sur l’alimentation principale. | | 5 | Négliger le test d’isolement avant mise sous tension | Détection tardive d’un défaut d’isolement pouvant endommager la centrale ou provoquer un incendie. | Effectuer systématiquement un test d’isolement (> 1 MΩ) entre chaque conducteur et la terre avant d’appliquer la tension. | | 6 | Utiliser un câble de section insuffisante pour l’alimentation | Chute de tension excessive → sous‑tension de la centrale, mauvais fonctionnement ou redémarrage intempestif. | Calculer la section nécessaire selon la longueur et le courant maximal ; choisir la section commerciale immédiatement supérieure. | --- *Fin du cours.*