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TUBE ADECHARGES ELECTRIQUES.-
La présente invention est relative à un tube à décharges électri- ques à cathode à incandescence, convenant pour la réception ou l'amplification d'oscillations électriques et adapté à l'emploi de courant alternatif pour le chauffage de la cathode à incandescence' En vue des désavantages inhérents à l'emploi de piles ou d'accumulateurs dans les appareils récepteurs de T.S.F.
et dans les appareils analogues, il est recanmandé d'utiliser du courant al- ternatif pour l'alimentation des cathodes à incandescence des tubes à décharge utilises* Dans ce cas, on supprime les frais continus du renouvellement ou du chargement des batteries et, de plus, on ne dépend plus de leur état, qui
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peut varier beaucoup pendant le fonctionnement* L'emploi de courant alternatif' dans le but mentionné ci-dessus, présente néanmoins un grand inconvénient , savoir il donne lieu à des variations gênantes du courant anodique d'un tube à décharges du type habituellement utilisé dans le cas de courant continu.
L'emploi de courant alternatif est particulièrement gênant s'il sert à alimenter la cathode à incandescence d'un tube à décharges connecte comme détecteur et travaillant dans une partie courbée de sa caractéristique courant anodique=tension de grille- Pour obvier à cet inconvénient, on a pro- posé de construire des tubes dont les catnodes à incandescence sont chauffées indirectement par le courant alternatif, ces cathodes ayant a cet effet une construction spéciale qui, naturellement est plus ou moins compliquée*
Un tube à décharges suivant l'invention comporte toutefois une cathode à incandescence chauffée de façon directe et partout on n'éprouve pas, en tout cas considérablement moins,
les inconvénients due à l'emploi de courant alternatif dans les tubes à cathode chauffée de façon directe, qu'on a utilisés jusqu'ici* La cathode d'un tube à décharges suivant l'invention peut être por- tée à l'émission au moyen de courant alternatif sans qu'on utilise un redres- seur et un dispositif filtreur.
Des recherches ont démontré que l'intensité des variations du courant anodique produites par le courant alternatif qui alimente la cathode à incandescence, est proportionnaelle au carré de la chute de tension dans le fi- lament* Il est important, par conséquent, que la tension cathodique soit aussi faible que possible, une valeur convenable étant, par exemple de 0,8 Volte.
Cependant, l'emploi d'une telle tension cathodique peu élevée n'est pas un moyen efficace pour adapter un tube à l'alimentation en courant alternatif et, en outre, la fabrication de cathodes à incandescence qui, à une telle tension peu élevée, donnent encore une émission suffisante, entraîne des difficultés.
Avec le tube conforme à l'invention, on a cherché à arriver à une autre solution* On a trouvé qu'il y a deux facteurs importants pour la produc- tion des variations du courent anodique qui, quand un ou plusieurs des tubes à décharges utilisés sont alimentés par du courant périodiquement variable donnent lieu à la production du bruit parasite connu sous le nom de ronflement dais le téléphone par exemple d'un appareilrécepteur de T.S.F., cest deux facteurs
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étant désignas dans ce qui suit par les termes "effet de tension" et "effet magnétique".
Ce qu'on entend par l'effet de tension peut ressortir de ce'qui suit* Si la cathode à Incandescence d'un tube à décharges est alimentée par du courant alternatif et si on applique à l'anode une tension positive et constante par rapport à un point de la partie médiane de la cathode à incandes- cence, le champ électrique sous l'effet duquel les électrodes reçoivent une accélération, varie périodiquement* Il est évident, que par suite,
le courant anodique du tube subit également une variation périodique dont ma fréquence est deux fois celle du courant alternatif utilisa*
L'effet magnétique est produit par le champ magnétique engendré par le courant de chauffage* Ce champ magnétique exerce sur les électrons émis par la cathode à incandescence une force qui les .fait dévier de la trajectoire rectiligne que, sans cela, ils suivraient* Le caractère variable de ce champ magnétique (ce caractère variable étant dû à l'emploi du courant alternatif pour le chauffage du filament) provoque une variation périodique de cette déviation et, par conséquente aussi du courant de décharge du tube de façon que, par suite de ce chanp magnétique,
le courant anodique atteint une valeur maximum aux mo- ments où. la valeur du courant de chauffage est zéro tandis qu'il @ne valeur mi- nimum aux moments où le courant de chauffage atteint une valeur maximum dans les deux sens-
Avec le tube à décharges électriques à cathode à incandescence suivant l'invention, le circuit de chauffage est agencé de telle façon qu'à tout instant l'effet de tension et l'effet magnétique pratiquement se neutra- lisent, au moins se contrarient dans une forte mesure,,
Par le terme "circuit de chauffage" il faut entendre ici 1'ensemble de conducteurs qui comprend la ca- thode à incandescence et les conducteurs connectés en série ou en parallèle avec elle*
Il ressort de ce qui précède que si l'anode a une tension positive et constante par rapport au milieu au filament le courant anodique aur@air, par suite de l'effet de tension, une valeur maximum au moment même où l'effet ma- gnétique occasionnerait une valeur minimum* Si, par conséquence les deux fac- teurs se font valoir dans la mème mesure, ils se neutralisant à tout instant.
Ceci peut être effectué par un agencement convenable du circuit de chauffage.
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par exemple par une impédance convenable de la cathod,e à incandescence pour une tension cathodique donnée* Dans un mode de réalisation particulier d'un tube à décharges suivant l'invention,est disposée, soit à l'intérieur, soit à l'extérieur du tube, un? adénoïde qui est coonectée en série ou en parallèle avec le filament et dont le champ magnétique agit sur le courant d'électrons s'écoulant de la cathode à incandescence à l'anode*
On va donner une explication plus détaillée de l'invention avec référence au dessin annexé dans lequel
La Fige 1 montre un graphique des variations du courant anodique en fonction du temps,
ces variations étant duos exclusivement au champ magné- tique variable engendré par le courant alternatif passant par la cathode à in- candescence.
La Fig.2 représente un graphique des variations du courant anodique' en fonction du temps, ces variations étant dues aux variations de la tension existant aux extrémités du filament.
La Fig.3 représente schématiquement un mode de réalisation d'un tube à décharges suivant l'invention.
Sur la Fig.l, le courant de chauffage et les variations du courant anodique sont désignés, respectivement', par If et Ip, ces variations étant produites par l'effet magnétique et ayant une fréquence double -de celle d'If.
Sur la Fig.2, Ef indique la tension cathodique et Ip les variations du courant anodique produites par l'effet de tension, ces variations ayant également une fréquence double de celle d'Ef.Or, si If et Ef sont en phase, les variations périodiques du courant anodique (ces variations étant désignée* sur les deux figures per Ipsont en phase opposée et par conséquent, pour un agencement déterminé de la cathode à incandescence, elles peuvent se compenser ou tout au moins se contrarier fortement* Un tube 10 à ride ou rempli de gaz sous pression peu élevée, comporte une anode 11, une électrode auxiliaire 12 et une cathode à incandescence 13, qui peut titre constituée par un fil rectiligne- Cette cathode est, de préférence,
agencée de telle façon que l'application d'une tension peu élevée à ses extrémi- tés soit suffisante pour produire l'émission électronique voulue. Le courant de chauffage de cette cathode est fourni par un transformateur 14 dont 1'enroulement primaire peut être relié à un secteur à courant alternatif.
Ce transformateur
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sert à réduire la tension du secteur à la valeur pour laquelle la cathode à in- candescence est construite. La cathode à incandescence 13 est reliée au secon- daire du transformateur avec interposition d'un± solénoide 15 qui, avec le tube représenté sur la Fig.3 se trouve à l'intérieur de l'enveloppe 10, bien qu'elle puisse aussi être disposée à l'extérieur de celle-ci* Cette bobine a pour but d'agir sur l'effet magnétique du courant de chauffage* Il est évident que, com- me la bobine 15 et la cathode à incandescence 13 sont connectée en série, le courant passant par la bobine, dépend de celui qui traverse le filament et que, par conséquent,
l'effet des variations du c@amp magnétique de la bobine 15 est en phase avec celui du champ magnétique engendré par le courant traversant le filament-
Le dimensionnement et la disposition exacts de la bobine 15 permet- tent de donner au champ magnétique résultant une intensité telle que son influ- ence sur le courant électronique dans le tube neutralise pratiquement celui des variations de la tension cathodique et que, par conséquent, les variations du courant anodique soient réduites au minimum* On peut régler l'intensité du champ magnétique agissant sur le courant anodique, en variant la distance entre la bobine 15 et les électrodes du tube ou encore en variant le nombre de spires.
On a trouvé qu'on peut obtenir unevaleur convenable du champ ma- gnétique existant dans l'espace compris entre l'anode et la cathode à incandes- cence, par un dimentionnement exact du filament sans avoir recours à des resou- rces spéciales, telles que des bobines etc.., une température et une émission électronique suffisantes étant, néanmoins, assurées* Ceci peut être obtenu par un choix convenable de la valeur de la résistance du filament de sorte qu'avec un fil ayant des propriétés physiques données, il se produit un champ magnétique déterminé si l'on entretient une différence de potentiel déterminée entre les extrémités du fil.
Comme l'effet de tension et l'effet magnétique sont déter- minés respectivement, par les variations de la chute de tension dans la catho- de à incandescence et par l'intensité du courant de chauffage, il est évident qu'on n'a qu'à varier la résistance de la cathode à incandescence (en maintenant constantes les autres grandeurs) pour obtenir le minimum voulu des variations du courant anodique.
Un tube comportant une cathode à incandescence établie suivant ce principe'rentre également dans le cadre de l'invention bien qu'il ne
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soit par représente sur le dessin*
Le dimensionnement exact de la cathode à Incandescence d'un tube de ce genre peut être déterminé de la manière suivante : Supposons que l'anode et la ou les électrodes auxiliaires aient une forme donnée. A la cathode à in- candescence est appliquée une certaine tension variable par exemple de 1 volt efficace.
Au tube est relié alors un instrument quelconque qui, lorsque la. cathode à incandescence est chauffée par du courant alternatif, permet d'olser- ver les variations du courant anodique ayant une fréquence double de cella du courant alternatif.
La grille (l'électrode auxiliaire) et l'anode sont reliées, avec interposition des appareils destinés à fournir les tensions requises, au point- milieu d'un potentiomètre ahunté avec le filament, de talle façon que le tube fonctionne dans des conditions conne désignées par des points de la partie rec- tiligne de la caractéristique courant anodique-tension de grille* Dans ce cas, l'effet de tension a une valeur minimum* On augmente alors graduellement la tension négative préalable appliquée à la grille jusqu'à ce qu'on observe un minimum dans les variations du courant anodique à double fréquence* Si ce minimum se produit avant qu'on ait obtenu la tension de grille prescrite, l'ef- fet de tension prédomine dans des conditions de service normales* Dans ce cas, le filament doit âtre remplacé par un autra, qui, tout en ayant les mêmes di- mensions,
a moins de résistance ou ;par, un fil de la même matière dont une par- tie xx moins langue participe à l'émission électronique ou encore par tout au- tre filament avec lequel l'effet de tension est inférieure à l'effet magnétique.
Il est avantageux de constituer une telle cathode à incandescence par une ca- thode à oxydes Pour impédance convenable on a trouvé dans un cas particulier 1,5 Ohgs, une tension cathodique inférieure à 1,5 Volts pouvant être utilisée dans ce cas. Un fil en forme de V ayant une section rectangulaire et une lon- gueur de 5 cM environ donne de bons résultats. Toutefois, d'autres construc- tions peuvent aussi être utilisées avec succès pour obtenir un rapport exact entre les champs électrique et magnétique existant dans le tube.
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ELECTRICAL ADECHARGES TUBE.-
The present invention relates to an electric discharge tube with an incandescent cathode, suitable for the reception or amplification of electrical oscillations and suitable for the use of alternating current for heating the incandescent cathode. disadvantages inherent in the use of batteries or accumulators in TSF receiving devices
and in similar devices, it is recommended to use alternating current for the supply of the incandescent cathodes of the discharge tubes used * In this case, the ongoing costs of renewing or charging the batteries are eliminated and, more, we no longer depend on their condition, which
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The use of alternating current for the above-mentioned purpose nevertheless has a great drawback, namely that it gives rise to troublesome variations in the anode current of a discharge tube of the type usually used in operation may vary greatly during operation. the case of direct current.
The use of alternating current is particularly troublesome if it is used to supply the incandescent cathode of a discharge tube connected as a detector and working in a curved part of its characteristic anode current = grid voltage- To obviate this drawback, it has been proposed to construct tubes whose incandescent catnodes are heated indirectly by the alternating current, these cathodes having for this purpose a special construction which, of course, is more or less complicated *
A discharge tube according to the invention, however, comprises an incandescent cathode heated directly and everywhere one does not experience, at least considerably less,
the drawbacks due to the use of alternating current in directly heated cathode tubes, which have hitherto been used * The cathode of a discharge tube according to the invention can be brought to the emission by means of alternating current without the use of a rectifier and a filter device.
Research has shown that the intensity of the variations in the anode current produced by the alternating current which feeds the incandescent cathode is proportional to the square of the voltage drop in the filament * It is important, therefore, that the voltage cathode is as low as possible, a suitable value being, for example, 0.8 volte.
However, the use of such a low cathode voltage is not an efficient way to adapt a tube to the AC power supply and, moreover, to manufacture incandescent cathodes which at such a low voltage , still give sufficient emission, causes difficulties.
With the tube according to the invention an attempt has been made to arrive at another solution. It has been found that there are two important factors for the production of variations in the anode current which, when one or more of the discharge tubes used are supplied by periodically variable current give rise to the production of the parasitic noise known as humming in the telephone for example of a device receiving TSF, these are two factors
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being designated in what follows by the terms “tension effect” and “magnetic effect”.
What is meant by the voltage effect can be seen from the following * If the Incandescent cathode of a discharge tube is supplied with alternating current and if a positive and constant voltage is applied to the anode by With respect to a point in the middle part of the incandescent cathode, the electric field under the effect of which the electrodes receive an acceleration, varies periodically * It is evident, that as a result,
the anode current of the tube also undergoes a periodic variation of which my frequency is twice that of the alternating current used *
The magnetic effect is produced by the magnetic field generated by the heating current * This magnetic field exerts on the electrons emitted by the incandescent cathode a force which causes them to deviate from the rectilinear trajectory which, otherwise, they would follow * The variable character of this magnetic field (this variable character being due to the use of alternating current for heating the filament) causes a periodic variation of this deviation and, consequently also of the discharge current of the tube so that, as a result of this magnetic chanp,
the anode current reaches a maximum value at the times when. the value of the heating current is zero while it @ a minimum value at the moments when the heating current reaches a maximum value in both directions-
With the incandescent cathode electric discharge tube according to the invention, the heating circuit is arranged in such a way that at any moment the voltage effect and the magnetic effect are practically neutralized, at least in the opposite direction. a strong measure,
By the term "heating circuit" is meant here the set of conductors which comprises the incandescent cathode and the conductors connected in series or in parallel with it *
It follows from the foregoing that if the anode has a positive and constant voltage with respect to the middle of the filament the anode current aur @ air, as a result of the voltage effect, a maximum value at the same moment when the effect ma - genetics would cause a minimum value * If, as a consequence, the two factors stand out in the same measure, they neutralize each other at any time.
This can be done by a suitable arrangement of the heating circuit.
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for example by a suitable impedance of the incandescent cathod, e for a given cathode voltage * In a particular embodiment of a discharge tube according to the invention, is arranged either inside or outside of the tube, a? adenoid which is coonected in series or in parallel with the filament and whose magnetic field acts on the current of electrons flowing from the incandescent cathode to the anode *
A more detailed explanation of the invention will be given with reference to the accompanying drawing in which
Fig. 1 shows a graph of the variations of the anode current as a function of time,
these variations being duos exclusively to the variable magnetic field generated by the alternating current passing through the incandescent cathode.
Fig. 2 shows a graph of the variations of the anode current as a function of time, these variations being due to variations in the voltage existing at the ends of the filament.
FIG. 3 schematically represents an embodiment of a discharge tube according to the invention.
In Fig.l, the heating current and the variations of the anode current are designated, respectively, by If and Ip, these variations being produced by the magnetic effect and having a frequency double that of If.
In Fig. 2, Ef indicates the cathode voltage and Ip the variations of the anode current produced by the voltage effect, these variations also having a frequency double that of Ef.Or, if If and Ef are in phase, the periodic variations of the anode current (these variations being designated * in the two figures per Ipsont in opposite phase and consequently, for a determined arrangement of the incandescent cathode, they can compensate or at least strongly contradict each other * A tube 10 to wrinkle or filled with gas under low pressure, comprises an anode 11, an auxiliary electrode 12 and an incandescent cathode 13, which may consist of a straight wire. This cathode is preferably
arranged so that the application of a low voltage at its ends is sufficient to produce the desired electronic emission. The heating current for this cathode is supplied by a transformer 14, the primary winding of which can be connected to an alternating current mains.
This transformer
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serves to reduce the line voltage to the value for which the incandescent cathode is constructed. The incandescent cathode 13 is connected to the secondary of the transformer with the interposition of a ± solenoid 15 which, together with the tube shown in Fig. 3 is inside the casing 10, although it can also be arranged outside of it * The purpose of this coil is to act on the magnetic effect of the heating current * It is obvious that, as coil 15 and incandescent cathode 13 are connected in series , the current flowing through the coil, depends on that flowing through the filament and that, therefore,
the effect of the variations of the magnetic c @ amp of the coil 15 is in phase with that of the magnetic field generated by the current passing through the filament.
The exact sizing and arrangement of the coil 15 allows the resulting magnetic field to be imparted such strength that its influence on the electron current in the tube virtually neutralizes that of changes in cathode voltage and, therefore, the effects of the electron current in the tube. variations in the anode current are reduced to a minimum. The intensity of the magnetic field acting on the anode current can be adjusted by varying the distance between the coil 15 and the electrodes of the tube or even by varying the number of turns.
It has been found that a suitable value of the magnetic field existing in the space between the anode and the incandescent cathode can be obtained by exact sizing of the filament without having to resort to special resources, such as that coils etc., sufficient temperature and electronic emission being, however, ensured * This can be obtained by a suitable choice of the value of the resistance of the filament so that with a wire having given physical properties, it A determined magnetic field is produced if a determined potential difference is maintained between the ends of the wire.
As the voltage effect and the magnetic effect are determined, respectively, by the variations in the voltage drop across the incandescent cathode and by the intensity of the heating current, it is obvious that we do not a only to vary the resistance of the incandescent cathode (while keeping the other quantities constant) to obtain the desired minimum of variations in the anode current.
A tube comprising an incandescent cathode established according to this principle also falls within the scope of the invention although it does not
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either by represents on the drawing *
The exact sizing of the Incandescent cathode of such a tube can be determined as follows: Suppose the anode and the auxiliary electrode (s) have a given shape. To the incandescent cathode is applied a certain variable voltage, for example 1 volt rms.
To the tube is then connected any instrument which, when the. Incandescent cathode is heated by alternating current, allowing to observe variations of anode current having a frequency double that of alternating current.
The grid (the auxiliary electrode) and the anode are connected, with the interposition of devices intended to supply the required voltages, at the midpoint of a potentiometer connected with the filament, so that the tube operates under normal conditions. denoted by points of the rectilinear part of the anode current-gate voltage characteristic * In this case, the voltage effect has a minimum value * The negative prior voltage applied to the gate is then gradually increased until that a minimum is observed in the variations of the anode current at double frequency * If this minimum occurs before the prescribed gate voltage has been obtained, the voltage effect predominates under normal operating conditions * In this case, the filament must be replaced by another one, which, while having the same dimensions,
has less resistance or; by, a wire of the same material of which a part xx less tongue participates in the electronic emission or by any other filament with which the effect of tension is lower than the magnetic effect .
It is advantageous to constitute such an incandescent cathode by an oxide cathode. For suitable impedance, 1.5 Ohgs have been found in a particular case, a cathode voltage of less than 1.5 volts being able to be used in this case. A V-shaped wire having a rectangular cross section and a length of about 5 cM gives good results. However, other constructions can also be used successfully to obtain an exact relationship between the electric and magnetic fields existing in the tube.