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PERFECTIONNEMENTS AUX DISPOSITIFS PHOTO-SENSIBLES-.
La présente Invention vise des perfectionnements apportés aux dispositifs photo-sensibles et elle concerne plus particulièrement des montages à réaction d'appareil* amplificateur pour cellules photoélectriques et disposi- tifs analogues* Ces montages sont notamment applicables au cinéma parlant, à la télévision et ils sont susceptibles de recevoir diverses autres applications tant Industrielles que scientifiques'
On sait que le débit d'une cellule photoélectrique est très faible et qu'il est partais nécessaire d'utiliser plusieurs étages amplifica- beurs pour obtenir un débit appréciable- Ces amplificateurs puissants offrent
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des inconvénients ,notamment les bruits microphoniques, les complications des montages, la distorsion, les amorçages, etc...
L'invention évite ces inconvénients et fournit des moyens sim- ples, pratiques et efficaces permettant de monter en réaction ces amplifica- teurs des cellules photoélectriques de manière à amplifier sans distorsion leur débit, fournissant d'ailleurs une rétroaction positive ou négative à vo- lonté, permettant à la lumière frappent une cellule munie de tels amplificateurs de commander avantageusement l'oscillation d'un circuit de tube à vide, réali- sant aux pointe de vue construction et application tous les avantages pratiques désirables, ayant une longue durée, ne nécessitant ni répartionm ni remplace- ment,
etc--*
Le système perfectionné comprend une cellule photo-électrique reliée au circuit d'entrée d'un amplificateur thermionique comportant un cir- cuit de réaction établi entre la cellule photo-électrique et le circuit de sor- tie de son amplificateur- Le circuit de réaction est disposé de manière que les ondulations tirées de l'amplificateur soient renvoyées à la cellule avec la re- lation de phase désirée, en ajoutant ainsi leur effet aux oscillations électri- ques de la cellule-
On comprendra mieux les caractéristiques nouvelles et les aveu- tages de l'invention en se référant à la description suivante et aux dessins qui l'accompagnent, donnés simplement à titre d'exemple non'limitatif, et dans lesquels :
La Fig.1 représente les relations antre le courant photoélec- trique en micro-ampères et la tension, quand on applique une source constante d'éclairement à une cellule photoélectrique, les courbes 1, B et C indiquant les différentes valeurs de l'éclairement*
La Fig.2 représente la variation du courant photoélectrique produit par une variation du flux lumineux aux différente niveaux de tension D, E et F
La Fig.3 représente un circuit type utilisant les principes de l'invention*
LA.
Fig.4 est une variante*
Les Fig.5 et 6 représentant des circuits types permettant de relier la cellule photo-électrique et son ou ses amplificateurs à d'autres éta-
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Ses d'amplification ou bien au circuit d'utilisation-
Si on se réfère plus particulièrement à la Fig.3, on y voit une cellule photoélectrique 1 (à gaz ou à vide) ayant une caractéristique volt- ampère positive pour un flux lumineux de valeur moyenne. Cette cellule est en série avec une résistance relativement élevée 2 et une résistance relativement faible 3,ainsi qu'avec le primaire 4 d'un transformateur 5.
Le secondaire 16 de ce transformateur est monté dans le circuit d'entrée d'un amplificateur thermionique 7 de tout type approprié comportant une cathode 8 (ici filamen- taire), une ou plusieurs électrodes de réglage 9 et une anode 10. Le filament est excité par une source de force électro-motrice 11, et l'anode par une au- tre source appropriée 12.
La cathode est reliée à l'une des bornes de la ré- sistance 3 au point commun des enroulements primaire et secondaire du trans- formateur* Un voltmètre 13 peut être branché aux bornes de la résistance 3 pour déterminer la chute de tension dans les conditions de fonctionnement- Un microampèremeètre 14 peut être également inséré dans le circuit de plaque de l'amplificateur pour mesurer le courant débité-
On peut se représenter comme suit le fonctionnement du systè- me :
Une chute de tension est produite dans la résistance 3, puisque cette der- nière est disposée dans le circuit de sortie de l'amplificateur, et cette ten- sion fournit l'énergie au tube photoélectrique* Quand une source lumineuse (non représentée) excite la cathode de la cellule, l'impédance de celle-ci change suivant les variation)! de la lumière incidente et provoque des pulsa- tions de courant dans le primaire 3.
Les condulations électriques induisent des variations de'tension aux bornes de l'enroulement 6, et si ces variations sont de polarité correcte, l'amplificateur obéît en fournissant, selon qu'on le désire, une amplification plus grande au plus petite, en reproduisant ainsi électriquement les variations de la lumière incidente* Si on suppose, par exem- ple, que les bobines 4 & 5 sont enroulées dans le même sens une augmentation du flux lumineux entraîne une augmentation du courant dans la bobine 4 et rend la grille plus positive- Il y a donc augmentation du courant de plaque passant dans l'ampèremètre 14- Cette augmentation du courant produit une chute de ten- sion plus élevée dans la résistance 3 qui, à son tour,
applique une tension plus enlevée à la cellule 11 et produit une série d'ondulations de courant am- plifiées dans le primaire 4, correspondant fidèlement aux variations d'origine* L'augmentation de la tension appliquée à la cellule à donc les effets que re- @
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présentent très clairement les graphique.. reproduite sur les Fig.1 et 2.
Dans la Fig.1, les courbes A, B et C représentent différentes valeurs de l'é- clairement et établissent la relation entre lecourant traversant la cellule et la tension mesurée aux bornes du dispositif, ce dernier offrant une carac- téristique volt-ampère pratiquement montante* On comprendra cependant que l'invention n'est pas limitée à une forme particulière de cellule ou à une caractéristiques déterminée de tube- Le tube peut être à vide ou à gaz, pourvu que sa caractéristique volt-ampère soit légèrement montante et qu'il soit pratiquement utilisé au-dessous de la saturation* Les courbes de la Fig.1 rendait évident que le résultat direct de l'augmentation de la tension du tube entraîne directement une augmentation marquée du courant dans le tu- be
La Fig.2 exprime, de façon claire,
la même idée si on consi- dère les trois courbes D, E et F dont les ordonnées représentent les courants* L'effet de rétroaction obtenu est limité pre8qu'entièrement par la capacité de courant des divers éléments, ainsi que par la capacité de la batterie la, de sorte que l'effet des pertes qui se produisent presque toujours dans un circuit fonctionnant sans rétroaction, peut être très sensiblement réduit par la réaction objet du brevet.
La forte résistance 2 est en série avec la cel- lule photoélectrique dans le but de limiter le courant traversant cette der- nière, au cas où un tube à gaz possède un degré de réaction assez élevé pour provoquer normalement une ionisation cumulative, si la résistance était abk sente*
Si on le désire, la rétroaction du circuit peut servir à four- nir une diminution plus grande du courant de plaque pour une augmentation de lumière dans la cellule* en d'autres termes, l'effet inverse de celui qu'on a expliqué ci-dessus,
cet effet s'obtenant simplement par l'inversion de l'en- roulement 6* Le rapport du nombre des spires d'enroulements du transformateur 5 est de préférence choisi tel que l'impédance du circuit photoélectrique s'accorde pratiquement avec celle du circuit d'entrée de l'amplificateur pour réaliser le rendement optimum du transfert d'énergie d'un circuit à l'autre-
Dans la variante représentée Fig.4.
les résistances 16 et 17 servent à transférer les variations du courant photoélectrique au dispositif thermionique 7* En plus de ces résistances est utilisé un condensateur 18
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disposé dans le circuit de grille de l'amplificateur, entre les résistances, et coopérant avec ces dernières pour déphaser le courant débité par l'ampli- ficateur, de façon que la charge sur la grille ait la polarité voulue pour obtenir la rétroaction et engendrer des oscillations, si on le désire- On remarquera que la connexion de rétroaction 19 est placée entre la batterie de plaque 12 et le point commun à la cellule et à la résistance 3.
Cette con- nexion permet de produire une chute de tension dans la résistance 3, de sens voulu pour que, en combinaison avec les chutes de tension aux bornes du con- dansateur 18 et des résistances 16 et 17, et en addition à la chute de tension capacitive aux bornes de la cellule 1, la charge sur la grille ait la polari- té voulue pour la régénération.
Il est évident que le circuit est étudié pour fonctionner principalement en liaison avec une source lumineuse dont l'émis- sion varie continuellement, de sorte que le condensateur 18 subit périodique- ment des variations de tension- Il est évident aussi que,pour le rendement maximum, la capacité 18 doit être relativement faible, ou plutôt son impédan- ce réactive relativement forte, en vue d'obtenir dans le circuit de grille (par rapport au courant de plaque) un déphasage de la tension suffisant pour permettre la rétroaction et marne l'oscillatian, si an le désire.
Se référant maintenant plus particulièrement à la Fig-5, 1 dé- signe une cellule photo-électrique reliée à son amplificateur 7 par l'inter- médiaire d'un circuit rétroactif 20 établi suivant les principes de la présen- te invention- Le primaire 21 d'un transformateur 23 est intercalé dans le circuit anodique du tube 7 afin de le relier, par l'intermédiaire du secon- daire 22, à d'autres étages d'amplification ou bien au circuit d'utilisation*
La Fig.6 représente une variante de ce montage, la liaison s'effectuant par l'intermédiaire d'une impédance appropriée 24 et d'une capa- cité 25.
Il est bien entendu que l'invention s'applique également bien à tous les types des cellules photosensibles ayant une caractéristique volt- ampère appropriée et comportant des amplificateurs thermioniques ou autres- Dans le cas où les cellules sont munies d'amplificateurs thermioniques, ces derniers peuvent comporter des tubes à plusieurs grilles, tels que par exem- ple des tubes à grille-écran, à grille accélératrice,
à mu-variable etc--
Il est également entendu que la réaction peut être établie en- @
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tre la cellule photo-sensible et n'importe quel étage d'amplification de ma- nière à amplifier simultanément une ou plusieurs fréquences différentes canne dans les montages "reflex" par exemple-
Il est évidant que les dispositions et les application)* qui ont été indiquées ci-dessus, à titre d'exemple, ne sont nullement limitati@es, et qu'on peut s'eu écarter sans pour cela sortir du cadre de l'invention.
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IMPROVEMENTS TO PHOTO-SENSITIVE DEVICES.
The present invention is aimed at improvements made to photo-sensitive devices and it relates more particularly to device feedback assemblies * amplifier for photoelectric cells and similar devices * These assemblies are particularly applicable to talking movies, television and they are capable of receiving various other applications, both industrial and scientific '
We know that the throughput of a photoelectric cell is very low and that it is therefore necessary to use several amplifier stages to obtain an appreciable throughput. These powerful amplifiers offer
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drawbacks, in particular microphone noises, assembly complications, distortion, priming, etc.
The invention avoids these drawbacks and provides simple, practical and efficient means for reacting these photoelectric cell amplifiers so as to amplify their flow without distortion, moreover providing positive or negative feedback to your cell. The ability to allow light striking a cell fitted with such amplifiers to advantageously control the oscillation of a vacuum tube circuit, achieving at the forefront of construction and application all the desirable practical advantages, having a long life, no requiring neither distribution nor replacement,
etc - *
The improved system comprises a photoelectric cell connected to the input circuit of a thermionic amplifier having a feedback circuit established between the photoelectric cell and the output circuit of its amplifier. The feedback circuit is arranged so that the ripples drawn from the amplifier are returned to the cell with the desired phase relation, thus adding their effect to the electric oscillations of the cell.
The novel features and the limitations of the invention will be better understood by referring to the following description and to the accompanying drawings, given simply by way of non-limiting example, and in which:
Fig. 1 represents the relations between the photoelectric current in micro-amperes and the voltage, when a constant source of illumination is applied to a photoelectric cell, curves 1, B and C indicating the different values of illumination *
Fig. 2 represents the variation of the photoelectric current produced by a variation of the luminous flux at the different voltage levels D, E and F
Fig. 3 represents a typical circuit using the principles of the invention *
THE.
Fig. 4 is a variant *
Figs. 5 and 6 showing typical circuits making it possible to connect the photoelectric cell and its amplifier (s) to other stages.
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Its amplification or the circuit of use-
If we refer more particularly to Fig.3, we see there a photoelectric cell 1 (gas or vacuum) having a positive volt-ampere characteristic for a luminous flux of average value. This cell is in series with a relatively high resistance 2 and a relatively low resistance 3, as well as with the primary 4 of a transformer 5.
The secondary 16 of this transformer is mounted in the input circuit of a thermionic amplifier 7 of any suitable type comprising a cathode 8 (here filamentary), one or more adjustment electrodes 9 and an anode 10. The filament is excited by a source of electro-motive force 11, and the anode by another suitable source 12.
The cathode is connected to one of the terminals of resistor 3 at the common point of the primary and secondary windings of the transformer * A voltmeter 13 can be connected to the terminals of resistor 3 to determine the voltage drop under the conditions - A micro-ammeter 14 can also be inserted in the plate circuit of the amplifier to measure the current delivered -
The functioning of the system can be represented as follows:
A voltage drop is produced in resistor 3, since the latter is disposed in the output circuit of the amplifier, and this voltage supplies energy to the photoelectric tube * When a light source (not shown) energizes the cathode of the cell, the impedance of the latter changes according to the variations)! incident light and causes current pulsations in the primary 3.
The electrical condulations induce variations in voltage at the terminals of the winding 6, and if these variations are of correct polarity, the amplifier obeys by providing, as desired, a larger amplification than the smaller one, by reproducing thus electrically the variations of the incident light * If we suppose, for example, that the coils 4 & 5 are wound in the same direction an increase in the luminous flux causes an increase in the current in the coil 4 and makes the grid more positive - There is therefore an increase in the plate current flowing through ammeter 14 - This increase in current produces a higher voltage drop in resistor 3 which, in turn,
applies a voltage more removed to the cell 11 and produces a series of current ripples amplified in the primary 4, corresponding faithfully to the original variations * The increase in the voltage applied to the cell therefore has the effects that re - @
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clearly show the graphs reproduced in Figs. 1 and 2.
In Fig. 1, the curves A, B and C represent different values of the e- clearly and establish the relation between the current passing through the cell and the voltage measured at the terminals of the device, the latter offering a volt-ampere characteristic. practically rising * It will be understood, however, that the invention is not limited to a particular form of cell or to a determined characteristics of the tube. The tube can be vacuum or gas, provided that its volt-ampere characteristic is slightly rising and that it is practically used below saturation * The curves in Fig. 1 made it evident that the direct result of the increase in the voltage of the tube directly leads to a marked increase in the current in the tube
Fig. 2 clearly expresses
the same idea if we consider the three curves D, E and F whose ordinates represent the currents * The feedback effect obtained is limited almost entirely by the current capacity of the various elements, as well as by the capacity of the battery 1a, so that the effect of losses which almost always occur in a circuit operating without feedback, can be very appreciably reduced by the reaction which is the subject of the patent.
The strong resistor 2 is in series with the photoelectric cell in order to limit the current flowing through the latter, in case a gas tube has a sufficiently high degree of reaction to normally cause cumulative ionization, if the resistor was abk felt *
If desired, the feedback from the circuit can be used to provide a greater decrease in plate current for an increase in light in the cell * in other words, the reverse effect of that explained above. -above,
this effect being obtained simply by the inversion of the winding 6 * The ratio of the number of turns of windings of the transformer 5 is preferably chosen such that the impedance of the photoelectric circuit practically matches that of the circuit amplifier input to achieve optimum energy transfer efficiency from one circuit to another -
In the variant shown in Fig.4.
resistors 16 and 17 are used to transfer the variations of the photoelectric current to the thermionic device 7 * In addition to these resistors is used a capacitor 18
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arranged in the grid circuit of the amplifier, between the resistors, and cooperating with the latter to phase shift the current delivered by the amplifier, so that the load on the grid has the desired polarity to obtain the feedback and generate oscillations, if desired- Note that the feedback connection 19 is placed between the plate battery 12 and the point common to the cell and resistor 3.
This connection makes it possible to produce a voltage drop in resistor 3, in the desired direction so that, in combination with the voltage drops across the terminals of the con- ducer 18 and of the resistors 16 and 17, and in addition to the drop in capacitive voltage at the terminals of cell 1, the load on the grid has the desired polarity for regeneration.
It is evident that the circuit is designed to function mainly in connection with a light source whose emission varies continuously, so that the capacitor 18 undergoes periodic variations in voltage. It is also evident that, for the efficiency maximum, the capacitor 18 must be relatively low, or rather its reactive impedance relatively high, in order to obtain in the gate circuit (with respect to the plate current) a phase shift of the voltage sufficient to allow the feedback and marne the oscillatian, if desired.
Referring now more particularly to Fig-5, 1 denotes a photoelectric cell connected to its amplifier 7 by means of a feedback circuit 20 established according to the principles of the present invention. 21 of a transformer 23 is interposed in the anode circuit of the tube 7 in order to connect it, via the secondary 22, to other amplification stages or to the user circuit *
FIG. 6 represents a variant of this assembly, the connection being effected by means of an appropriate impedance 24 and a capacity 25.
It is understood that the invention is equally applicable to all types of photosensitive cells having an appropriate volt-ampere characteristic and comprising thermionic or other amplifiers. In the case where the cells are provided with thermionic amplifiers, the latter can comprise tubes with several grids, such as, for example, tubes with screen grid, accelerator grid,
to mu-variable etc--
It is also understood that the reaction can be established by- @
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be the photosensitive cell and any amplification stage so as to simultaneously amplify one or more different frequencies rod in "reflex" assemblies for example-
It is obvious that the provisions and the applications) * which have been indicated above, by way of example, are in no way limited, and that one can deviate without departing from the framework of the invention.