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DISPOSITIFS DE COMMANDE A DISTANCE.
La présente invention se rapporte à des dispositifs de com- mande à distance, dans lesquels des impulsions modulées en durée sont transmises du point de commande en vue d'effectuer une opéra- tion désirée au point commandé éloigné. On entend par impulsions modulées en durée, des impulsions transmises à des intervalles de temps égaux, c'st-à-dire de fréquence constante, mais où la durée des impulsions est variable.
Dans une première réalisation de l'invention, les dispositifs de commande à distance pour donner au point éloigné l'indication d'un appareil de mesure placé au point de commande, sont caractéri- sée en ce que l'appareil de mesure est disposé pour commander la durée d'impulsion d'une série d'impulsions électriques d'après la valeur de la mesure donnée par le dit instrument, et au point éloigné les dites impulsions sont utilisées pour produire un couxant ou voltage proportionnel à la durée des impulsions, le dit courant ou voltage étant utilisé pour donner l'indication désirée.
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Dans une autre réalisation de l'invention, les dispositifs de commande à distance pour amener un appareil au point commandé éloigné dans une position déterminée au préalable au point de com- mande sont caractérisés en ce qu'une série d'impulsions ayant une durée d'impulsion en rapport avec la dite position prédéterminée est transmise et au point éloigné les dites impulsions sont utili- sées pour produire un courant ou un voltage pour la commande d'un moteur qui actionne le dit appareil.
Dans la réalisation pratique de l'invention, les impulsions électriques modulées en durée sont intégrées durant un certain laps de temps et le courant continu moyen ainsi produit est utilisé pour produire l'opération ou l'indication désirées.
L'invention sera bien comprise grâce à la description sui- vante des deux réalisations ci-dessus mentionnées, faite en rela- tion avec les dessins annexés, dans lesquels : la figure 1 est un diagramme explicatif des principes de base de l'invention; la figure 2 est un schéma d'ensemble des dispositifs de la première réalisation mentionnée; les figures 3, 4 et 5 sont des courbes explicatives des dispositifs montrés à la figure 2 ;
La figure 6 montre les arrangements de circuits au point de commande des dispositifs montrés à la figure 2 ; la figure 7 montre un arrangement de circuit différent pour un étage " hacheur "; les figures 8 et 9 sont des courbes explicatives de l'ar- rangement montré à,la figure 7 ; la figure 10 est un arrangement de circuit d'un amplifica- teur convenant pour le pointcommandé;
la figure 11 est un schéma d'ensemble d'une autre réalisa- tion de l'invention où la puissance nécessaire pour actionner un appareil au point éloigné est grande et, enfin, la figure 12 montre les détails de circuits de l'un des ensembles de la figure 11.
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Se référant à la figure 1, les diagrammes a et b représen- tent deux séries d'impulsions d'égale fréquence mais présentant des durées d'impulsions différentes. Dans le diagramme a les impulsions sont de courte durée t1 et donnent un courant continu moyen dont le niveau est représenté par l'ordonnée du diagramme c. Dans le diagramme b , les impulsions sont de longue durée t2 et donnent un courant continu moyen beaucoup plus fort dont le'niveau est re- présenté par l'ordonnée du diagramme d. De ce qui précède on re- marquera que la largeur ou durée des impulsions et.par suite le niveau moyen, peuvent varier entre deux limites telles que t1 et t2 et les ordonnées des diagrammes c et d.
Si un voltage alternatif de fréquence convenable (f) est appliqué à un élément de circuit à caractéristique non linéaire, dans certaines/conditions, une série d'impulsions d'une fréquence de répétition (f) sera obtenue à la sortie d'un tel élément et la durée de telles impulsions peut être changée par la modification du voltage appliqué à l'élément non linéaire ou par la modification des constantes électriques du dit élément, ou par les deux simul- tanément. Deux ou plusieurs étages peuvent être nécessaires, le premier de ces étages étant désigné dans ce qui va suivre par l'étage "hacheur" et les étages ultérieurspar étages limiteurs.Des valves thermioniques ou des inductances saturées, peuvent, par exemple, être utilisées comme éléments non-linéaires.
Les avantages des dispositifs suivant l'invention sont que le bande de fréquence nécessaire pour la transmission du signal (c'est-à-dire une indication, ou une opération à effectuer au point commandé)du point de commande au point commandé, peut être rendue étroite et permettre, par les moyens présentés ci-après, la réalisa- tion d'un dispositif simple et sûr pour rendre les signaux transmis indépendants dans une large mesure des variations du signal reçu, par exemple par l'emploi d'une amplification assez grande du signal reçu, suivie d'un étage à limitation.
Dans un système suivant l'in- vention, les appareillages de commande et commandés se modifient d'une manière continue entre deux limites prédéterminées ou fixées
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de quelque manière et ne fonctionnent pas par petites avances sé- parées.
Tout système connu de modulation d'impulsions peut être employé pour transmettre les signaux et les avantages revendiqués pour la modulation d'impulsions en général, et pour le système choi- si en particulier, en ce qui concerne l'économie de puissance, l'ab- sence d'interférence, etc... seront acquis dans les systèmes suivant la présente invention.
Ces systèmes de modulation d'impulsions sont maintenant bien connus et comprennent le système à impulsion simple, dans le- quel les impulsions sont du type montré à la figure 1 ou le système à double impulsion , dans lequel/des impulsions de durée faible et constante sont transmises pour indiquer le début et la fin d'une impulsion complète comme montré à la figure 1. Dans le système à double impulsion, une des impulsions de courte durée a lieu à des intervallesde temps égaux et cette impulsion peut être supprimée dans le transmetteur et rétablie au récepteur.
Un autre système de pulsations appelé système à impulsions en L est une combination de ce système à double impulsion modifié et du système à impulsion simple et transmet des impulsions ayant une forme d'onde en L,l'im- pulsion courte , durée constante ayant une amplitude plus grande que el le/ l'impulsion simple modulée en durée avec laquelle/est combinée ,et pouvant avoir lieu soit au début, soit à la fin de l'impulsion sim- ple modulée en durée. Cette impulsion de durée constante se présente des moments variables et dans le récepteur elle est séparée de l'impulsion simple modulée en durée et combinée avec une impulsion de durée courte et constante se présentant à des intervalles de temps égaux.
Dans le récepteur les deux impulsions courtes sont uti- lisées pour produire un courant moyen employé pour les buts de la présente invention.
On se référera maintenant à la figure 2 des dessins qui montre un diagramme d'ensemble d'un dispositif suivant l'invention dans lequel l'énergie nécessaire pour actionner l'appareil au point
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éloigné peut être directement tirée d'une valve thermionique comme, par exemple, lorsque l'indication d'un appareil placé au point de commande doit être transmise au point commandé à un autre appareil indicateur.
Dans cette réalisation, la modulation en durée des impul- sions est commandée par l'appareil dont l'indication doit être tram mise au point commandé, et un détecteur convenable de voltage ou d'intensité est relié au récepteur au point éloigné, et ce détecteur peut être gradué en vue de donner une répétition exacte du fonction- nement de,l'appareil de commande.
Dans la figure 2, une source 1 de voltage alternatif de fréquence (f) est reliée à un circuit de hacheur 2, que l'on peut modifier par une commande 3 comme il sera expliqué di-après. L'onde hachée est amenée à un amplificateur limiteur 4 qui transforme les formes d'onde hachées montrées à la figure 3 en impulsions de la forme voulue montrées à la figure 4. La modulation de durée de ces impulsions est caractéristique de la position particulière de la commande 3.
Le circuit de sortie de l'amplificateur 4 est connecté à travers un transmetteur 5 décrit ci-après en détail, et -une jonc- tion par radio ou par câble 6,à un récepteur appropriée et un am- plificateur 8. Un détecteur de courant 9 ou de voltage connecté à l'amplificateur 8 et convenablement gradué donne l'indication dé- sirée au point éloigné.
Si on se réfère maintenant au.circuit montré à la fig.6, une valve V! et ses circuits associés forment le circuit hacheur 2 (figure 2). Il est alimenté sur sa grille G1 par un voltage alter- natif de fréquence (f) fourni par le secondaire du transformateur Tl, qui constitue la source représentée en 1 de la figure 2. L'autre borne du secondaire est connectée au curseur 8 du potentiomètre R2 qui fait partie de la chaïne de résistances Rl, R2, et R3, connec- tées en série aux bornes de l'alimentation à haute tension. R2 con- stitue l'élément de commande représenté en 3 de la figure 2.
Comme
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la cathode K1 de v1 est Maintenue positive par rapport au conduc- teur à haute tension négatif grâce à la chaîne de résistances R5,
R6, branchées en série aux bornes de l'alimenteation à haute tension la grille Gl de v1 peut être soit positive, soit négative;,- par rap- port à sa cathode Kl, suivant la position particulière du curseur
9 du/potentiométre R2. Le voltage correspondant est appliqué à la grille à traversle secondaire du transformateur Tl. Par suite, la durée de passagedu courant dans la résistance R4 qui constitue la charge anodique de la valve v1 est commandée par la position du curseur 9.
Le mode d'action du circuit est montré graphiquement à la figure 3 par les courbes a, b, c, où le trait plein indique la forme du voltage aux bornes de R4 avec la commande 9 dans les trois positions successives montrées à gauche de la figure. Une valve V2 et son circuit associé sont disposés pour agir comme circuit ampli- ficateur et limiteur correspondant à l'élément 4 de la figure 2, et les courbes a, b, et c figure 4 montrent les formes d'onde des vol- tages qui apparaissent aux bornes de la résistanceR8 dans le cir- cuit de sortie de V2 pour les mêmes positions successives de la commande S, R8 constituant tout ou partie de la charge anodique de V2.
Ce voltage obtenu aux bornes de R8 est transmis au récep- teur au point éloigné par tous moyens connus, par exemple par radio oupar câble et peut, en particulier, être utilisé pour moduler un oscillateur tel que V3 (figure 8) fonctionnant à une fréquence por- teuse prédéterminée convenable et constituant avec son circuit as- socié le transmetteur 5 (figure 2). Les courbes a, b, et c (fig.5) montrent le type de signaux transmis correspondant aux positions successives de la commande S, correspondant aux figures précédente-
3 et 4.
Le couplage intervalve entre VI et V2 comporte la capacité
Cl et la résistance R7, et celui entre V2 et V3 comporte la capacité
C2 et les résistances en série Rll et R12. Une polarisation négative est appliquée à V2 et V3 par la source GB. La valve V3 et ses cir- cuits associés consistant en le circuit grille-cathode accordé C4
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et L1, couplé à la grille par la capacité 05 et inductivement à la bobine de réaction L2 dans le circuit d'anode par la bobine L1 con- sutue le générateur d'oscillations à fréquencee porteus e, dont l'am- plitude des oscillations est modulée par l'énergie de sortie des pulsations de V2. L'inductance L2 dans le circuit de la valve V3 est couplée également à l'inductance L3 dans le circuit de l'antenne AE en vue d'alimenter l'antenne.
La profondeur de modulation est réglée au moyen d'une prise variable S2 sur la résistance Rll et les potentiels modulateurs de S2 sont appliqués à la grille de V3 à travers la résistance R14. Une résistance de charge R13 est comprise dans le circuit d'anode de V3 et est connectée à son extrémité ano- dique à la terre à travers la capacité 03.
La figure 7 indique un autre arrangement de circuit pour obtenir le hachage de la source 1 (figure 2) au moyen de la valve V10 correspondant à Vl de la figure 6.Dans cet arrangement , le voltage à courant alternatif est modifié ,alors que le voltage à courant continu sur la valve est maintenu constant. Cet arrangement doit être préféré car il élimine le contact glissant S de la figure 6, et emploie pour la commande représentée en 3 de la figure 2 un condensateur variable C!2 (figure 7).
Le fonctionnement du circuit montré à la figure 7 sera maintenant expliqué. Le transformateur T2 alimente le réseau résis- tance-capacité C12-B28 qui est en série aux bornes de son secon- daire par un voltage alternatif de toute fréquence convenable (f).
La grille Gl de V10 est connectée au point de jonction de C12 et R28, tandis que la cathode K de V10 est maintenue positive par rap- port au conducteur négatif à haute tension ou conducteur de terre, par la chaîne de résistances R29 ,R30, connectée aux bornes de l'alimentation à haute tension. La grille de V10 est alors négative par rapport à sa cathode grâce au voltage continu (d) développé aux bornes de R30.
La variation de la capacité du condensateur 012 fait varier l'amplitude du voltage alternatif (A) aux bornes de R28 et par un proportionnement convenable des deux voltages (A) et (d) ap- pliqué à la grille de V10, la durée de la pulsation de courant à
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travers R31 qui représente la charge anodique de V10 peut être rendue simultanément variable et être caractéristique de la variation de la capacité de C12.
V10 est couplé parun condensateur 013 etune résistance R36 à la grille d'une valve V11 qui, avec son circuit associé fonctionne comme amplificateur et limiteur de même que V2 dans la figure 6. R37 est la résistance de charge du circuit d'anode de Vil.
L'action du circuit est représentée graphiquement aux fig.
8 et 9, les courbes a, b et c, montrant les formes d'onde de vol- tage développées aux bornes de R31 pour tois positions particu- lières de la capacité variable de commande 012. Ces courbes cor- respondent aux formes d'onde montrées aux figures 3 et 4, en a,b et c respectivement.
La figure 10 représente un circuit convenant pour l'ampli- ficateur indiqué en 8 de la figure 2 ; les valves thermioniqes V6, V7,V8 et leurs circuit associés comprennent un amplificateur à trois étages en cascade à couplage par résistance -capacité C89- R21 et C9-R23 respectivement, le nombre d'étages nécessaire dépen- dant du degré de variation du signal reçu qu'il est possible de tolérer dans la pratique , de manière à obtenir une amplification suffisante pour assurer une énergie de sortie fixe dans l'étage limiteur qui suit l'amplificateur. L'amplificateur est simple et les circuits d'anode ne demandent pas de découplage comme cela a lieu avec d'autres types de signaux.
Il doit être prévu, comme montré , que le voltage de polarisation des valves de rang alterné soit négatif par rapport au point de coupure du courant anodique ou au delà, c'est-à-dire pour V6 et V8, et positif par rapport au point de saturation en courant plaque, c'est-à-dire pour V7, les valeurs des charges d'anode R22, et ou du voltage à haute tension étant choisis de manière que la valve ne soit pas surchargée dans ce dernier cas. R17 et R24 sont respectivement les charges d'anode de V6 et V8. La polarisation doit demeurer pratiquement constante indépendemment de la durée de l'impulsion ou des trains d'impulsions
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-à amplifier, et par suite on emploie soit une batterie de polarisa- tion, soit une alimentation par potentiomètre.
Si un voltmètre de sensibilité convenable est connecté entre X et Z ou si un galvannomètre G est inséré dans l'anode de V8 ils peuvent être étalonnés en vue d'indiquer la position du curseur S( figure 6) ou la position du condensateur 012 comme dans le trans- metteur de la figure 7. Le dit curseur ou la dite position peuvent être commandés par les appareils dont l'indication doit être trans- mise , par exemple au moyen d'une liaison mécanique de toute manière bien connue.
La figure 11 montre un diagramme d'ensemble d'une autre réalisation de l'invention dans laquelle on suppose que l'énergie nécessaire pourproduire le fonctionnement désiré à l'extrémité éloignée est grande. En pareil cas, il est plus commode d'utiliser des contacteurs ou des relais pour connecter une énergie locale en vue du fonctionnement au point éloigné; par exemple lorsqu'on désire déplacer quelque objet relativement lourd dans un certain sens, jusqu'à une position fixée d'avance.
Si, depuis le point de commande une série d'impulsions est transmise, la durée des impulsions étant caractéristique de la position que le dispositif doit prendre au point éloigné, une im- pulsion ou série d'impulsions peut être comparée avec une impulsion ou série d'impulsions similaires engendrée au récepteur au point éloigné, et dont la durée d'impulsion est caractéristique de la position à cet instant du dit dispostif, ou peut être comparée à tout voltage ou courant dont la valeur moyenne est waractéristique de cette position. Toute différence entre les valeurs des impulsions reçues et engendrées ou leurs valeurs moyennes , peut être utilisée pour amener le dispositif dans la position désirée.
Les ensembles 10 à 17 de la figure 11 correspondent res- pectivement aux ensembles 1 à 8 de la figure 2. L'ensemble 9 n'est pas employédans le cas de la figure 11 et il y a en plus le dis- positif 18au point éloigné , le moteur 19 pour actionner le disposi- tif 18 et un système de relais ou de contacteurs 20 qui commande
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le moteur. Une source de courant 21 correspondant à 1 de la fig.
2 est amenée à un circuit de hacheur 22 correspondant à 2 (figure 2) et est modifié par la commande 23 correspondant à 3 (figure 2).
La commande 23 est reliée au dispositif 18 par tout moyen connu.
L'énergie de sortie de 22 est amenée à un amplificateur limiteur 24 correspondant à 4 (figure 2) et par suite la modulation en durée ou valeur moyenne de l'énergie de sortie de 24 est caractéristique de la position de 18. Les circuits détaillés des ensembles 22 et 24 ont déjà été décrits en relation avec les figures 6, 7 et 8 des dessins.
L'énergie de sortie de 24, ainsi que l'énergie de sortie 17 sont amenées à l'amplificateur d'équilibrage ou de comparaison 25 et leur différence est obtenue. Cette différence changede signe ou s'annule suivant que l'énergie de sortie de 17 est supérieure, inférieure, ou égale à l'énergie de sortie de l'amplificateur 24.
Cette différence si elle n'est pas nulle, est amplifiée par le circuit 25, etl'énergie de sortie de 25 actionne un système de relais 20 qui détermine la rotation du moteur 19 déplaçant ainsi le dispositif 18 et la commande 23 dans un sens t el que la différence de potentiel aux bornes de 25 tend à s'annuler.
La source de courant alternatif 21 peut être un oscilla- teur à relaxation synchronisé avec l'énergie de sortie de l'ampli- ficateur 17 par tout moyen connu. L'autre énergie d'entrée pour l'amplificateur de comparaison 25 est obtenue comme précédemment par une commande 23 du type à circuit accordable décrit en relation avec la figure 7, un circuit de hacheur et un amplificateur 24.
La figure 12 montre les détails de circuit de l'amplifi- cateur de comparaison 25. La valve V12 est polarisée convenablement à travers une résistance de faite de grille R32 et l'énergie de sortie de 24 (figure 11) est amenée à sa grille à travers un con- densateur C14. La valve V13 est polarisée convenablement à travers une résistance de fuite R35 et l'énergie de sortie de l'amplifica- teur 17 (figure 11) est amenée à sa grille à travers un condensa- teur 015.
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Les formes d'onde de courant dans $lesrésistances de charge d'anodes R33 et R34 seront égales si les modulations en durée des formes d'onde de 17 et de 24 sont égales ou si leurs va- leurs moyennes pendant un court intervalle de temps sont égales.
La durée de cet intervalle est commandée par la constante de temps donnée par R33. R34 , C16. L'enroulement d'excitation W d'un relais polarisé à position neutre médiane avec les deux jeux de contacts x et y est branché entre les bornes similaires R33 et R34, et par suite si le signal reçu est modifié au point de vue modulation en durée dans un sens tel que l'énergie de sortie de 17 amène une élévation du voltage aux bornes de R34, un courant circule à: traver:
le relais entre R33 et R34 et ferme un jeu de contacts par exemple x, etle moteur 19 est amené à tourner dans un sens tel qu'il modi- fie la modulation en durée de l'énergie de sortie de 24 au moyen de la commande 23 jusqu'à ce que le voltage aux bornes de R33 se soit élevé également de la même quantité et que l'équilibre des voltages soit rétabli. Le relais reprend alors sa position médiane neutre et déconnecte le moteur 19.
Lorsque la modulation en durée se modifie dans un sens tel que le voltage aux bornes de R34 diminue, le relais déplace son armature en sens inverse et ferme les contacts y, amenant le moteur 19 à tourner en sens inverse du cas précédent , la modulation en durée de l'énergie de sortie de 24 et le voltage aux bornes de R33 se modifiant également en sens inverse, rétablissant ainsi l'équilibre des voltages et amenant le relais à d éconnecter le mo- teur 19.
Le dispositif éloigné est également déplacé comme il con- vient par le, moteur 19 qui tourne dans l'un ou l'autre sens jusqu' à ce que la source locale 24 équilibre la modulation en durée du signal reçu et par suite le dispositif 18 est commandé par cette modulation en durée et par suite par les commandes 12 et 13 au point transmetteur.
Bien que le moyen d'un relais polarisé ait été indiqué,
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il doit être compris que tout autre type de relais, par exemple des relais thermioniques peuvent être employés, et les modifica- tions de circuit nécessaires apparaitront aisément sans autre des- cription aux hommes de l'art.
On comprendra également que d'autres réalisations que les deux spécifiquement décrites peuvent être employées tout en restant dans les limites de l'invention. En particulier, au lieu des impulsions à modulation de durée simples pour la transmission des signaux, des systèmes à impulsions doubles ou à impulsions doubles modifiés, ou le système à impulsions en L pourraient être employés.
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REMOTE CONTROL DEVICES.
The present invention relates to remote control devices, in which duration modulated pulses are transmitted from the control point to perform a desired operation at the remote controlled point. By duration modulated pulses is meant pulses transmitted at equal time intervals, that is to say of constant frequency, but where the duration of the pulses is variable.
In a first embodiment of the invention, the remote control devices for giving the remote point the indication of a measuring device placed at the control point, are characterized in that the measuring device is arranged for. controlling the pulse duration of a series of electrical pulses according to the value of the measurement given by said instrument, and at the distant point said pulses are used to produce a coupling or voltage proportional to the duration of the pulses, said current or voltage being used to give the desired indication.
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In another embodiment of the invention, the remote control devices for bringing an apparatus to the remote controlled point into a predetermined position at the control point are characterized in that a series of pulses having a duration of d. a pulse related to said predetermined position is transmitted and at the remote point said pulses are used to generate a current or voltage for controlling a motor which drives said apparatus.
In the practical embodiment of the invention, the duration modulated electrical pulses are integrated for a period of time and the average direct current thus produced is used to produce the desired operation or indication.
The invention will be well understood from the following description of the two embodiments mentioned above, made in relation to the accompanying drawings, in which: FIG. 1 is an explanatory diagram of the basic principles of the invention; FIG. 2 is a general diagram of the devices of the first mentioned embodiment; Figures 3, 4 and 5 are explanatory curves of the devices shown in Figure 2;
Figure 6 shows the circuit arrangements at the control point of the devices shown in Figure 2; Figure 7 shows a different circuit arrangement for a "chopper" stage; FIGS. 8 and 9 are explanatory curves of the arrangement shown in FIG. 7; Figure 10 is a circuit arrangement of an amplifier suitable for the controlled point;
Figure 11 is a block diagram of another embodiment of the invention where the power required to operate an apparatus at the remote point is large and, finally, Figure 12 shows the circuit details of one of the sets of figure 11.
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Referring to Figure 1, diagrams a and b show two series of pulses of equal frequency but having different pulse durations. In diagram a, the pulses are of short duration t1 and give an average direct current whose level is represented by the ordinate of diagram c. In diagram b, the pulses are of long duration t2 and give a much stronger average direct current, the level of which is represented by the ordinate of diagram d. From the foregoing it will be noted that the width or duration of the pulses and therefore the average level can vary between two limits such as t1 and t2 and the ordinates of diagrams c and d.
If an AC voltage of suitable frequency (f) is applied to a circuit element with a nonlinear characteristic, under certain / conditions a series of pulses of a repetition frequency (f) will be obtained at the output of such element and the duration of such pulses can be changed by changing the voltage applied to the nonlinear element or by changing the electrical constants of said element, or by both simultaneously. Two or more stages may be necessary, the first of these stages being designated in what follows by the "chopper" stage and the subsequent stages by limiting stages. Thermionic valves or saturated inductors, can, for example, be used as non-linear elements.
The advantages of the devices according to the invention are that the frequency band necessary for the transmission of the signal (that is to say an indication, or an operation to be carried out at the controlled point) from the control point to the controlled point, can be made narrow and allow, by the means presented below, the realization of a simple and reliable device for making the transmitted signals independent to a large extent of the variations of the received signal, for example by the use of amplification large enough of the received signal, followed by a limiting stage.
In a system according to the invention, the command and control equipment changes continuously between two predetermined or fixed limits.
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in any way and do not operate in small, separate advances.
Any known pulse modulation system can be employed to convey the signals and the advantages claimed for pulse modulation in general, and for the chosen system in particular, with regard to power saving, absence of interference, etc. will be acquired in systems according to the present invention.
These pulse modulation systems are now well known and include the single pulse system, in which the pulses are of the type shown in figure 1 or the double pulse system, in which / pulses of low and constant duration are transmitted to indicate the start and end of a complete pulse as shown in figure 1. In the double pulse system, one of the short duration pulses occurs at equal time intervals and this pulse can be suppressed in the transmitter and restored to the receiver.
Another pulsation system called the L-pulse system is a combination of this modified double-pulse system and the single-pulse system and transmits pulses having an L-shaped waveform, the short pulse, constant duration having an amplitude greater than the / the single duration modulated pulse with which / is combined, and which can take place either at the start or at the end of the single duration modulated pulse. This pulse of constant duration occurs at varying times and in the receiver it is separated from the single pulse of duration modulated and combined with a pulse of short and constant duration occurring at equal time intervals.
In the receiver the two short pulses are used to generate an average current employed for the purposes of the present invention.
Reference will now be made to FIG. 2 of the drawings which shows an overall diagram of a device according to the invention in which the energy required to actuate the device at point
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remote can be taken directly from a thermionic valve as, for example, when the indication of a device placed at the control point is to be transmitted at the controlled point to another indicating device.
In this embodiment, the pulse width modulation is controlled by the device, the indication of which is to be controlled, and a suitable voltage or current detector is connected to the receiver at the remote point, and this The detector may be graduated to give an exact repeat of the operation of the control unit.
In FIG. 2, a source 1 of alternating voltage of frequency (f) is connected to a chopper circuit 2, which can be modified by a control 3 as will be explained below. The chopped wave is fed to a limiting amplifier 4 which transforms the chopped waveforms shown in Figure 3 into pulses of the desired shape shown in Figure 4. The duration modulation of these pulses is characteristic of the particular position of the pulse. command 3.
The output circuit of the amplifier 4 is connected through a transmitter 5 described in detail below, and a radio or cable connection 6, to a suitable receiver and an amplifier 8. A detector of current 9 or voltage connected to amplifier 8 and suitably graduated gives the desired indication at the distant point.
If we now refer to the circuit shown in fig. 6, a valve V! and its associated circuits form the chopper circuit 2 (FIG. 2). It is supplied on its gate G1 by an alternating voltage of frequency (f) supplied by the secondary of transformer T1, which constitutes the source represented at 1 in figure 2. The other terminal of the secondary is connected to cursor 8 of the transformer. potentiometer R2 which is part of the chain of resistors R1, R2, and R3, connected in series to the terminals of the high voltage power supply. R2 constitutes the control element shown at 3 in FIG. 2.
As
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the cathode K1 of v1 is kept positive with respect to the negative high voltage conductor thanks to the chain of resistors R5,
R6, connected in series to the terminals of the high voltage power supply, the grid Gl of v1 can be either positive or negative;, - with respect to its cathode Kl, depending on the particular position of the cursor
9 of / potentiometer R2. The corresponding voltage is applied to the grid through the secondary of transformer T1. Consequently, the duration of the current flow in resistor R4 which constitutes the anode load of valve v1 is controlled by the position of cursor 9.
The mode of action of the circuit is shown graphically in figure 3 by the curves a, b, c, where the solid line indicates the shape of the voltage at the terminals of R4 with the command 9 in the three successive positions shown to the left of the figure. A valve V2 and its associated circuit are arranged to act as an amplifier and limiter circuit corresponding to element 4 of figure 2, and the curves a, b, and c of figure 4 show the waveforms of the volts which appear at the terminals of resistor R8 in the output circuit of V2 for the same successive positions of control S, R8 constituting all or part of the anode load of V2.
This voltage obtained at the terminals of R8 is transmitted to the receiver at the remote point by any known means, for example by radio or by cable and can, in particular, be used to modulate an oscillator such as V3 (figure 8) operating at a frequency suitable predetermined carrier and constituting with its associated circuit the transmitter 5 (FIG. 2). Curves a, b, and c (fig. 5) show the type of signals transmitted corresponding to the successive positions of the command S, corresponding to the previous figures -
3 and 4.
Intervalve coupling between VI and V2 includes the capacity
Cl and resistor R7, and the one between V2 and V3 has the capacitance
C2 and resistors in series R11 and R12. A negative bias is applied to V2 and V3 by the source GB. The valve V3 and its associated circuits consisting of the tuned grid-cathode circuit C4
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and L1, coupled to the grid by the capacitor 05 and inductively to the feedback coil L2 in the anode circuit by the coil L1 constitutes the generator of oscillations at carrier frequency, whose amplitude of the oscillations is modulated by the output energy of the pulses of V2. The inductance L2 in the circuit of the valve V3 is also coupled to the inductor L3 in the circuit of the antenna AE in order to power the antenna.
The modulation depth is set by means of a variable tap S2 on resistor R11 and the modulating potentials of S2 are applied to the gate of V3 through resistor R14. A load resistor R13 is included in the anode circuit of V3 and is connected at its anodic end to earth through capacitor 03.
Figure 7 indicates another circuit arrangement for obtaining the chopping of source 1 (figure 2) by means of the valve V10 corresponding to Vl of figure 6. In this arrangement the AC voltage is changed, while the DC voltage on the valve is kept constant. This arrangement is to be preferred because it eliminates the sliding contact S of figure 6, and employs for the control shown at 3 of figure 2 a variable capacitor C! 2 (figure 7).
The operation of the circuit shown in Figure 7 will now be explained. Transformer T2 supplies the resistor-capacitor network C12-B28 which is in series at the terminals of its secondary by an alternating voltage of any suitable frequency (f).
The grid Gl of V10 is connected to the junction point of C12 and R28, while the cathode K of V10 is kept positive with respect to the negative high voltage conductor or earth conductor, by the chain of resistors R29, R30, connected to the terminals of the high voltage power supply. The grid of V10 is then negative with respect to its cathode thanks to the direct voltage (d) developed at the terminals of R30.
The variation of the capacitance of the capacitor 012 varies the amplitude of the alternating voltage (A) at the terminals of R28 and by a suitable proportioning of the two voltages (A) and (d) applied to the grid of V10, the duration of the current pulsation at
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Through R31 which represents the anode load of V10 can be made simultaneously variable and be characteristic of the variation of the capacitance of C12.
V10 is coupled by a capacitor 013 and a resistor R36 to the gate of a valve V11 which with its associated circuit functions as an amplifier and limiter just as V2 in figure 6. R37 is the load resistance of the anode circuit of Vil .
The action of the circuit is shown graphically in fig.
8 and 9, curves a, b and c, showing the voltaic waveforms developed across R31 for three particular positions of the variable control capacitor 012. These curves correspond to the shapes of wave shown in Figures 3 and 4, a, b and c respectively.
Figure 10 shows a circuit suitable for the amplifier indicated at 8 in Figure 2; thermionic valves V6, V7, V8 and their associated circuits include a resistor-coupled cascade three-stage amplifier -capacity C89- R21 and C9-R23 respectively, the number of stages required depending on the degree of signal variation received that can be tolerated in practice, so as to obtain sufficient amplification to ensure a fixed output energy in the limiter stage following the amplifier. The amplifier is simple and the anode circuits do not require decoupling as occurs with other types of signals.
It must be foreseen, as shown, that the polarization voltage of the alternating row valves is negative compared to the cut-off point of the anode current or beyond, that is to say for V6 and V8, and positive compared to the plate current saturation point, that is to say for V7, the values of the anode charges R22, and or of the high voltage voltage being chosen so that the valve is not overloaded in the latter case. R17 and R24 are the anode charges of V6 and V8 respectively. The polarization must remain practically constant regardless of the duration of the pulse or the pulse trains
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-to amplify, and therefore either a polarization battery or a potentiometer power supply is used.
If a voltmeter of suitable sensitivity is connected between X and Z or if a galvannometer G is inserted into the anode of V8 they can be calibrated to indicate the position of the cursor S (figure 6) or the position of the capacitor 012 as in the transmitter of FIG. 7. Said cursor or said position can be controlled by the devices whose indication is to be transmitted, for example by means of a mechanical link in any well-known manner.
Figure 11 shows a block diagram of another embodiment of the invention in which it is assumed that the energy required to produce the desired operation at the far end is large. In such a case, it is more convenient to use contactors or relays to connect local power for remote point operation; for example when one wishes to move some relatively heavy object in a certain direction, to a predetermined position.
If, from the control point a series of pulses is transmitted, the duration of the pulses being characteristic of the position which the device must take at the distant point, a pulse or series of pulses can be compared with a pulse or series similar pulses generated at the receiver at the remote point, and whose pulse duration is characteristic of the position at that instant of said device, or can be compared to any voltage or current whose mean value is characteristic of this position. Any difference between the values of the pulses received and generated, or their average values, can be used to bring the device to the desired position.
The sets 10 to 17 of figure 11 correspond respectively to sets 1 to 8 of figure 2. The set 9 is not used in the case of figure 11 and there is in addition the device 18 at point remote, the motor 19 for actuating the device 18 and a system of relays or contactors 20 which controls
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engine. A current source 21 corresponding to 1 of FIG.
2 is fed to a chopper circuit 22 corresponding to 2 (figure 2) and is modified by command 23 corresponding to 3 (figure 2).
The control 23 is connected to the device 18 by any known means.
The output energy of 22 is fed to a limiting amplifier 24 corresponding to 4 (figure 2) and consequently the modulation in duration or average value of the output energy of 24 is characteristic of the position of 18. The detailed circuits assemblies 22 and 24 have already been described in relation to Figures 6, 7 and 8 of the drawings.
The output energy of 24 as well as the output energy 17 are fed to the balance or comparison amplifier 25 and their difference is obtained. This difference changes from sign to zero depending on whether the output energy of 17 is greater, less than, or equal to the output energy of amplifier 24.
This difference if it is not zero, is amplified by circuit 25, and the output energy of 25 actuates a relay system 20 which determines the rotation of motor 19 thus moving device 18 and control 23 in a direction t and that the potential difference across 25 tends to cancel out.
The alternating current source 21 may be a relaxation oscillator synchronized with the output energy of amplifier 17 by any known means. The other input energy for the comparison amplifier 25 is obtained as previously by a control 23 of the type with a tunable circuit described in relation to FIG. 7, a chopper circuit and an amplifier 24.
Figure 12 shows the circuit details of the comparison amplifier 25. Valve V12 is properly biased through a gate resistor R32 and the output energy of 24 (Figure 11) is fed to its gate. through a C14 capacitor. Valve V13 is suitably biased through a leakage resistor R35 and the output power of amplifier 17 (Figure 11) is fed to its gate through capacitor 015.
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The current waveforms in the anode load resistors R33 and R34 will be equal if the duration modulations of the waveforms of 17 and 24 are equal or if their average values over a short period of time. are equal.
The duration of this interval is controlled by the time constant given by R33. R34, C16. The excitation winding W of a polarized relay with middle neutral position with the two sets of contacts x and y is connected between similar terminals R33 and R34, and therefore if the received signal is modulated in terms of modulation in duration in a direction such that the output energy of 17 causes a rise in the voltage across the terminals of R34, a current flows through:
the relay between R33 and R34 and closes a set of contacts, for example x, and the motor 19 is caused to rotate in a direction such that it changes the duration modulation of the output energy by 24 by means of the command 23 until the voltage across R33 has also risen by the same amount and the voltage balance is reestablished. The relay then returns to its neutral middle position and disconnects motor 19.
When the duration modulation changes in a direction such that the voltage across R34 decreases, the relay moves its armature in the opposite direction and closes the y contacts, causing the motor 19 to rotate in the opposite direction to the previous case, the modulation in duration of the output energy of 24 and the voltage at the terminals of R33 also changing in the opposite direction, thus restoring the balance of the voltages and causing the relay to disconnect the motor 19.
The remote device is also moved as appropriate by the motor 19 which rotates in either direction until the local source 24 balances the duration modulation of the received signal and hence the device 18. is controlled by this modulation in duration and consequently by the commands 12 and 13 at the transmitter point.
Although the means of a polarized relay has been indicated,
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It should be understood that any other type of relay, eg thermionic relays, can be employed, and the necessary circuit modifications will be readily apparent without further description to those skilled in the art.
It will also be understood that other embodiments than the two specifically described may be employed while remaining within the limits of the invention. In particular, instead of single duration modulated pulses for signal transmission, double pulse or modified double pulse systems, or the L-pulse system could be employed.