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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.