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PERFECTIONNEMENTS AUX DETECTEURS DE ZERO.
L'invention se rapporte à un détecteur de zéro, c'est-à- dire à des moyens convenant à la détermination des points nodaux sur un conducteur qui est le siège d'ondes électriques stationnaires.
L'invention se révèle comme particulièrement utile quand il s'agit de couper des câbles à haute fréquence de telle sorte qu'ils aient tous exactement la même longueur électrique.
Pour qu'un détecteur de zéro ait une valeur commerciale pratique il faut qu'il soit extrêmement sensible et cela entraîne l'emploi d'éléments fort délicats, tant pour la détection que pour l'amplification et l'évaluation ou la mesure des courants induits dans les circuits du détecteur de zéro par le câble sous tension soumis à l'examen. A cause de leur délicatesse et de leur sensibi- lité, les éléments employés dans les détecteurs de zéro sont facile- ment endommagés, voire détruits, par des tensions excessives acci- dentelles qui peuvent appatre dans le système.
Il est donc néoes-
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saire de prévoir des moyens de protection contre l'action de ces tensions excessives et d'arriver à réaliser cette protection sans diminuer en même temps de façon appréciable la sensibilité du dé- tecteur de zéro.
Le but principal de la présente invention est de réaliser un détecteur de zéro bien protégé contre les dégradations qui pour- raient être causées par des tensions excessives accidentelles com- me il peut s'en produire en général dans ces appareils, l'appareil faisant l'objet de l'invention conservant cependant une sensibilité extrême et permettant avec un degré d'approximation qui approche de la précision absolue la détermination de la position des points nodaux dans un câble à haute fréquence qui est le siège d'ondes électriques stationnaires.
Un autre but de l'invention est la réalisation d'un dé- tecteur de zéro relativement simple, peu encombrant et robuste, qui puisse être rais en oeuvre et manoeuvré sans difficulté.
Les buts principaux ci-dessus étant précises, d'autres buts secondaires apparaîtront d'eux-mêmes aux hommes de l'art à la lecture de la description détaillée qui va être faite d'une réali- sation préférée de l'invention.
Le circuit du' détecteur de zéro qui fait l'objet de l'in- vention est une application du principe bien connu du pont de wheatstone, l'appareil indicateur ou l'appareil de mesure étant pla- cé dans la diagonale neutre du pont, comme il est d'usage.
Un circuit accordé, servant à l'exploration du câble sou- mis à l'essai, sera excité par celui-ci et, par voie d'induction ma- gnétique, il agira à son tour sur des éléments convenables placés dans l'un des bras du pont qui se trouvera ainsi déséquilibré, ce qui sera apparent sur l'indicateur ou l'appareil de mesure.
Ceci serait la preuve que le circuit explorateur ne serait pas en un point nodal du système d'ondes stationnaires du conducteur soumis à l'es- sai, mais en faisant glisser le dit circuit explorateur le long de ce conducteur, on trouvera un point où il n'y aura pas transmission d'énergie du conducteur au détecteur et pour lequel l'équilibre du
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pont de 'Wheatstone ne sera pas trouble, l'indicateur ou l'instru- ment de mesure de celui-ci restant au séro..Le point ainsi trouvé au moyen du circuit explorateur sera l'un des points nodaux du sys- tème d'ondes stationnaires.
Un détecteur de zéro peut être réglable de façon à pou- voir servir à diverses fréquences, mais ordinairement, la fréquence à laquelle un conducteur ou un câble doit être exploité est connue à l'avance et l'on peut se servir d'un détecteur de zéro construit spécialement pour cette fréquence et, par suite, pourvu de cir- cuits plus simples que le détecteur réglable.
Un mode de réalisation préféré sous cette forme simplifiée va maintenant être décrit avec référence aux dessins joints, parmi lesquels :
La figure 1 est un schéma électrique général du détecteur de zéro;
La figure 2 est une vue de détail, partiellement en coupe montrant la position qu'il faut donner au circuit d'épreuve pour qu' il soit en relation inductive convenable avec les circuits du dé- tecteur de zéro. On voit sur cette figure l'écran électrostatique du conducteur induit.
La figure 3 est un..diagramme explicatif du principe du pont de Wheatstone dont les sommets sont désignés par les mêmes chiffres de référence que sur la figure 1.
En se reportant d'abord à la figure 3 on voit sur le sché- ma classique du pont de Wheatstone les lettres A, B, C et D qui in- diquent les quatre sommets. On sait que si le rapport des résistan- ces des bras A B et B C est égal au rapport des résistances des bras A D et D C, aucun courant ne passera dans la diagonale B D, le pont étant cependant parcouru par un courant électrique dans les 4 bras.
En d'autres termes, les points B et D sont au même potentiel lorsque le pont est équilibré. Mais si la résistance du bras A B vient à être changée, l'équilibre du pont sera rompu et un courant traverse- ra la diagonale B D.
Comme indiqué plus haut, les points correspondants aux
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quatre sommets A, B, C et D du pont de la figure 3 sont désignés par les mêmes lettres sur le schéma électrique général du détecteur de zéro de la figure 1. Les organes intercalés entre ces points seront considérés comme constituant les bras du pont, le bras dia- gonal B D contenant l'appareil de mesure sera désigné simplement sous le nom de diagonale et .Le bras diagonaa A C sera désigné sous le nom de diagonale de retour .
L'appareil de mesure qui est de préférence un ampèremètre à courant continu très sensible, est intercalé dans la diagonale B D, laquelle comprend aussi des éléments ou des organes de pro- tection dont il sera question plus loin.
Le bras A B contient des organes de détection et d'ampli- fication associés pour fonctionner en liaison entre eux. Les au- tres bras B C, A D et C D ne contiennent que des résistances dont la valeur a été choisie de façon que, dans les conditions normales, il ne passe aucun courant dans la diagonale B D et que, par suite, l'indicateur ou l'appareil de mesure soit à zéro.
Le circuit d'épreuve doit avoir une de ses parties en re- lation inductive avec le circuit de grille du détecteur situé dans le bras A 6. Si le circuit d'épreuve est excité par un conducteur ou un câble devant lequel il a été placé, il excitera à son tour ce détecteur, lequel agira sur l'amplificateur dont l'intensité du cou- rant de plaque sera modifiée. Ceci équivaut à une modification de la résistance du bras A B et détruit l'équilibre du pont, d'où ré- sultera la circulation dans la diagonale B D d'un courant qui fera fonctionner l'indicateur ou l'appareil de mesure.
Après avoir donné cette explication générale de l'inven- tion, il sera fourni une explication détaillée sur la réalisation préférée représentée par la figure 1.
Sur cette figure Vl est un tube à vide détecteur ayant une plaque 10, une grille 11 et un filament 12, ces éléments constituant une triode.Le filament est dans un circuit alimenté par la batterie B A 1, circuit qui comprend la bobine d'inductance 12 et qui est shunté par un condensateur fixe 06. Un commutateur SI est prévu
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pour mettre la batterie en circuit ou hors circuit. Le pôle posi- tif de la batterie est à la terre en 27 sur la plaque métallique qui sert de base à l'appareil dont' le contenu est représenté par le trait pointillé X.
V2 est un tube à vide monté en amplificateur, en l'espèce une pentode comportant trois grilles : une grille normale de com- mande 14 et deux grilles-écran 13 et 15. La cathode de cette pen- tode est constituée par le filament 16 et la plaque est représentée en 17. Le circuit d'alimentation du filament est alimenté par la batterie BAS dont le pôle négatif est relié à la grille-écran 15 par le conducteur 18. La plaque 17 de l'amplificateur est reliée par le conducteur 19 au point B de la diagonale du pont de Wheatstone La grille-écran 13 est dérivée sur le conducteur 19 par un conduc- teur 20.
La plaque 10 du détecteur est reliée au pôle positif de la, batterie BAS, par le conducteur 21, l'inductance 13 les conduc- teurs 22 et 23, la résistance R et le conducteur 24.
La grille de commande 14 de l'amplificateur est reliée au conducteur 24 par une résistance L2.
L'inductance 13 est reliée à chacune de ses extrémités à des condensateurs o4 et 05 dont la seconde armature est à la terre sur la base métallique de l'appareil. Le circuit fermé constitué par cette inductance, les deux condensateurs et la terre peut être établi ou réglé pour que sa fréquence propre soit égale à celle qui est employée pour créer des ondes stationnaires sur le câble en es- sai (ou à un multiple exact de celle-ci). Ce circuit arrêtera donc les courants alternatifs et particulièrement ceux qui seraient à la fréquence employée pour l'essai du câble.
On notera que la plaque 10 du détecteur est en liaison avec la grille 15 de l'amplificateur par le conducteur 21, l'induc- tance 13, les conducteurs 22 et 23, la résistance R1, le conducteur B4, la batterie B A 2, de l'amplificateur ainsi qu'une partie du circuit de cette batterie et enfin le conducteur 18. La plaque 10 est aussi reliée à la grille de commande 14 de l'amplificateur par la
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résistance R2,
Le pôle négatif de la batterie B A correspond au point A du pont de Wheatstone de la figure 3. Il est relié par le conduc- teur 25 à la résistance R6, suivie de la résistance R5 le long de laquelle une prise B permet de régler la position du point D, ex- trémité de la diagonale du pont.
L'autre extrémité de cette diago- nale sur laquelle on voit l'ampèremètre M1 est le point B qui est relié par le conducteur 19 (déjà mentionné ) à la plaque de l'am- plificateur. Un dispositif de protection shunte l'ampèremètre M1 ce dispositif est constitué par une résistance négative, telle qu' un redresseur au sélénium indiqué en CR2, une résistance R4- est mise en série avec l'ampèremètre pour créer une chute de tension suffi- sante pour actionner le redresseur au sélénium. Quand les tensions appliquées à l'appareil sont normales, le redresseur au sélénium a une résistance très élevée, niais si des tensions excessives appa- raissent, la résistance du redresseur au sélénium tombe rapidement et protège l'ampèremètre puisqu'elle est montée en shunt sur celui- ci.
Une résistance R3 relie le point B à l'extrémité de gauche C de la résistance R5. Elle constitue le bras BC du pont de Wheat- stone, le bras CD étant constitué par la partie de la résistance R5 comprise entre le point C et la prise de la diagonale.
Le point C est mis à la terre sur la base métallique de l'appareil, comme il est indiqué en 26. La diagonale de retour CA du pont de Whaatstone est donc constituée en partant du point C, par la prise de terre 26, la base métallique de l'appareil, la prise de terre 27 et la batterie BA à travers laquelle on rejoint le point A (pôle négatif' de cette batterie).
Le brasAD du pont de Wheatstone part du pôle négatif de la batterie B A 1 et passe par le conducteur 35, la résistance fixe P,6 et la partie de droite ae la résistance R5 jusqu'à la prise qui correspond au point D lorsaue le pont a été équilibré.
Une caractéristique importante de l'invention est que la grille 11 de la triode détectrice constitue le point extrême d'un
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circuit métallique allant au point de jonction des conducteurs 22 et 23 en passant par le conducteur 30, le conducteur courbe 31 (qui jouera le rôle secondaire inductif et qui est entouré par un écran métallique 32 mis à la terre en 33 le conducteur 34, l'inductance Ll et le conducteur 35.
Le conducteur 34 est mis à la terre en 36 à travers un condensateur 03, Le conducteur 30 est mis à la terre En 37 à travers un condensateur C2 qui sera, de préférence, un condensateur variable servant à accorder le circuit formé par les conducteurs 31 et 34, les deux condensateurs 02 et C3 et la terre. Ce circuit sera mis à la résonance sur la fréquence d'essai.
Un circuit d'épreuve, destiné à explorer le câble en essai, sert à fournir de l'énergie, par effet inductif, à la partie courbe 31 du circuit métallique de grille du triode détecteur. Ce circuit d'épreuve comprend une partie courbe 40 qui sera mise en relation inductive avec la partie courbe 31 du circuit de grille et qui ser- vira de primaire. Le circuit d'épreuve comprend aussi une paire d'organes de contact 41 et 41a reliés par les conducteurs 42 et 43 aux deux extrémités de la partie courbe 40, laquelle est shuntée par un condensateur variable cl, servant à accorder le circuit d'epreuve sur la fréquence d'essai du câble dont on recherche les points nodaux.
La portion incurvée 40 du circuit d'épreuve peut être pla- cée en relation magnétique inductive de façon quelconque au voisina- ge de la partie courbe 31 du circuit de grille (par exemple comme il est représente sur la figure 2). On avance plus ou moins la par- tie courbe 40 pour ajuster le couplage entre les aeux portions 40 et 31 et on fixe leurs positions respectives d'une façon non repré- sentee sur la figure quand le couplage convenable est atteint,.. En général, 11 sera preferable de maintenir ce couplage assez lâche, pour réduire les effets de l'induction mutuelle.
Il peut être suffisant, pour certaines applications de l'invention, de supprimer la résistance R2 et de relier la grille de commande 14 de l'amplificateur directement au conducteur 23;
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cependant, il est en général avantageux de monter un redresseur au sélénium CRI en combinaison avec les résistances R1 et R2, ce re- dresseur étant intercalé sur un conducteur 50 qui shunte les dites résistances R1 et R2. Si le courant qui traverse R est faible, la tension aux bornes de CR, sera faible et la résistance du redresseur au sélénium sera très élevée.
Si le courant augmente dans R1. la résistance du redresseur au sélénium diminuera et le potentiel de la grille de commande 14 augmentera, pour une augmentation suffisante du courant dans R1 (due, évidemment, à une augmentation du potentiel du conducteur 23)-la diminution de la résistance du redresseur au sélénium sera telle qu'elle constituera un court-circuit des résis- tances R1 et R2, et que la tension appliquée à la grille de comman- de 14 de l'amplificateur sera considérablement augmentée par rapport à la valeur qui aurait été atteinte en l'absence de redresseur au sélénium.
En même temps, l'appareil se trouvera protégé contre les détériorations qui pourraient se produire du fait dtun accroissement excessif d'énergie dans le conducteur 23 si la grille 14 était re- liée directement à ce conducteur par un simple fil métallique.
Le câble à soumettre à l'essai reçoit à l'une de ses ex- trémités une tension à haute fréquence qui y développe des ondes stationnaires. Les contacts 41 et 41a sont pris sur le câble et dé- placés le long de celui-ci, un essai étant fait pour chaque position de ces contacts.
Supposons qu'à la première position les contacts 41 et 4-la ne soient pas à un point nodal du système d'ondes stationnaires, un courant à haute fréquence circulera alors dans le circuit d'épreuve et on accordera ce circuit à la résonance en réglant le condensateur variable Cl. La portion courbe 40 du circuit d'épreuve,étant en re- lation inductive avec la partie courbe 31 du circuit de la grille du détecteur,induira une tension à haute fréquence dans celui-ci et, par suite, appliquera une tension à la grille 11, tension dont l'am- plitude sera amenée au maximum par le réglage du condensateur varia- ble 02.
L'excitation de la grille 11 du détecteur affectera de la façon bien connue, la circulation du courant électronique entre le
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filament et la plaque du détecteur. Les variations du courant de plaque du détecteur sont l'équivalent d'une variation de résistan- ce du bras AB du pont de Wheatstone, ce qui entraîne le déséquilibre de ce pont et le passage d'un courant dans la diagonale BD, ce qui enfin, fait fonctionner l'indicateur ou appareil de mesure M1. On saura alors que les contacts d'épreuve n'étaient pas situés sur un point nodal du système d'ondes stationnaires.
En déplaçant ces contacts d'épreuve de proche en proche, on doit trouver une posi- tion où l'indicateur M1 restera au zéro, ce qui signifiera que les contacts d'épreuve sont, à ce moment, sur un point nodal du système d'ondes stationnaires.
Si l'appareil M1 est un appareil de mesure et non pas un simple indicateur, la connaissance de la valeur du courant traver- sant M1 aide à déterminer l'écart où l'on se trouve du point nodal et à fixer la quantité dont les contacts d'épreuve doivent être dé- placés pour l'épreuve suivante.
On notera que la grille 11 du détecteur prend sa polarisa- tion sur le circuit de plaque du détecteur, par le conducteur 35, l'inductance Ll et les conducteurs 34, 31 et 30. Ce circuit de po- larisation offre un libre accès aux courants continus, mais il est bloqué pour les courants alternatifs par l'inductance Ll et par la boule formée par l'inductance 13, les deux condensateurs 04 et 05 et leurs prises de terre.
Donc toute chute de tension sur la pla- que 10 du détecteur se répercutera sur la polarisation de la grille 11 et tendra à diminuer le courant d'électrons sur la plaque 10, Cette action contribue à la protection de l'appareil contre des si- gnaux d'épreuve d'intensité excessive comme il peut s'en produire lorsque les contacts 41 et 41a sont pris, sur le câble en un point très éloigné d'un point nodal du système d'ondes stationnaires.
De même la grille 14 de l'amplificateur est polarisée à partir du circuit de plaque du détecteur à cause de la présence du redresseur à sélénium CR1 et aussi. de la présence de la résistance R2. Ainsi, une augmentation du courant de plaque du détecteur en-
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traînera une augmentation de la tension de la grille 15 de l'ampli- ficateur et subséquemment, la diminution du courant d'électrons cir- culant du filament à la plaque de l'amplificateur.
Le fonctionnement des circuits de la figure 1 doit donc procurer une indication extrêmement sensible des variations du si- gnal d'entrée lorsque le signal est faible et, au contraire une in- dication très peu sensible lorsque le signal est fort, ce dernier objectif étant désirable puisque il garantit la protection des élé- ments M1 et Vl, contre les surcharges.
Quand le signal d'entrée est faible, une petite variation de ce signal se traduira par une augmentation substantielle du cou- rant de plaque de Vl. Cependant, cette augmentation ne sera pas encore suffisante pour diminuer matériellement les résistances des redresseurs au sélénium CR1 et CR2. L'appareil de mesure M1 restera donc shunté par une résistance CR2 élevée et pourra manifester tou- te sa sensibilité. D'autre part, le tube amplificateur F2 sera pro- tégé par le redresseur au sélénium CR1 contre toute variation impor- tante de la tension de sa grille de commande et la résistance quil offre au passage du courant électronique allant de la plaque au fila- ment sera faible; il n'apportera donc qu'une faible impédance dans le circuit du courant de plaque du détecteur Vl.
Quand le signal d'entrée est fort, comme cela arrive, par exemple si les prises d'épreuve ont été posées loin d'un point no- dal, le courant du détecteur Vl tend à s'élever jusqu'à une valeur qui serait dangereuse pour l'ampèremètre M1 ainsi que pour le tube VI lui-même. M1 est protégé contre cette action par le redresseur à sélénium CR1 et Vl en est protégé par l'action du tube amplifica- teur V2. Cette dernière action résulte de l'augmentation de la ré- sistance entre la plaque 17 et le filament 16 de V2, consécutive à l'augmentation de la tension négative sur la grille de commande.
Cette action est encore augmentée par la liaison de la grille 11 du tube Vl qui est telle que la polarisation négative de cette grille tendra également à protéger le tube Vl.
Il est donc bien visible que l'appareil qui a été décrit
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sous une de ses formes de réalisation préférées est extrêmement sen- sible et permet de déterminer les points nodaux avec une approxima- tion voisine de la précision absolue, tandis qu'il est en même temps, bien protégé contre les tensions excessives que l'on rencontre oc- casionnellement en exécutant oes mesures.
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ZERO DETECTOR IMPROVEMENTS.
The invention relates to a zero detector, that is to say to means suitable for determining the nodal points on a conductor which is the seat of standing electric waves.
The invention is found to be particularly useful when it comes to cutting high frequency cables so that they all have exactly the same electrical length.
For a zero detector to have practical commercial value, it must be extremely sensitive and this involves the use of very delicate elements, both for detection and for amplification and evaluation or measurement of currents. induced in the circuits of the zero detector by the live cable under examination. Because of their delicacy and sensitivity, the elements used in zero detectors are easily damaged, or even destroyed, by accidental excessive voltages that can occur in the system.
It is therefore neoes-
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It is necessary to provide means of protection against the action of these excessive voltages and to succeed in achieving this protection without at the same time appreciably reducing the sensitivity of the zero detector.
The main object of the present invention is to provide a zero detector that is well protected against the degradations which could be caused by accidental excessive voltages as it can generally occur in these devices, the apparatus making the difference. The object of the invention, however, retaining extreme sensitivity and allowing, with a degree of approximation which approaches absolute precision, the determination of the position of the nodal points in a high-frequency cable which is the seat of standing electric waves.
Another object of the invention is to provide a relatively simple zero detector, which takes up little space and is robust, which can be used and operated without difficulty.
The above main objects being precise, other secondary objects will become apparent to those skilled in the art on reading the detailed description which will be made of a preferred embodiment of the invention.
The zero detector circuit which is the object of the invention is an application of the well known principle of the wheatstone bridge, the indicating apparatus or the measuring apparatus being placed in the neutral diagonal of the bridge. , as is customary.
A tuned circuit, used for the exploration of the cable under test, will be excited by it and, by means of magnetic induction, it will in turn act on suitable elements placed in one of the bridge arms which will thus be unbalanced, which will be apparent on the indicator or the measuring device.
This would be the proof that the explorer circuit would not be at a nodal point of the standing wave system of the conductor subjected to the test, but by sliding the said explorer circuit along this conductor, we will find a point where there will be no transmission of energy from the conductor to the detector and for which the balance of the
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Wheatstone bridge will not be cloudy, the indicator or its measuring instrument remaining in the sero. The point thus found by means of the exploratory circuit will be one of the nodal points of the system. 'standing waves.
A zero detector may be adjustable so that it can be used at various frequencies, but usually the frequency at which a conductor or cable is to be operated is known in advance and a detector can be used. zero point specially constructed for this frequency and therefore provided with simpler circuits than the adjustable detector.
A preferred embodiment in this simplified form will now be described with reference to the accompanying drawings, among which:
Figure 1 is a general electrical diagram of the zero detector;
FIG. 2 is a detail view, partially in section, showing the position which must be given to the proof circuit for it to be in proper inductive relation with the circuits of the zero detector. This figure shows the electrostatic screen of the induced conductor.
FIG. 3 is an explanatory diagram of the principle of the Wheatstone bridge, the vertices of which are designated by the same reference figures as in FIG. 1.
Referring first to Figure 3, the classic Wheatstone bridge diagram shows the letters A, B, C and D which indicate the four vertices. We know that if the ratio of the resistances of the arms A B and B C is equal to the ratio of the resistances of the arms A D and D C, no current will flow in the diagonal B D, the bridge being however traversed by an electric current in the 4 arms.
In other words, points B and D are at the same potential when the bridge is balanced. But if the resistance of arm A B is changed, the balance of the bridge will be upset and a current will cross the diagonal B D.
As indicated above, the points corresponding to
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four vertices A, B, C and D of the bridge of figure 3 are designated by the same letters on the general electrical diagram of the zero detector of figure 1. The members interposed between these points will be considered as constituting the arms of the bridge, the BD diagonal arm containing the meter will be referred to simply as the diagonal and the AC diagonal arm will be referred to as the return diagonal.
The measuring device, which is preferably a very sensitive direct current ammeter, is interposed in the diagonal B D, which also comprises protective elements or members which will be discussed later.
The arm A B contains associated detection and amplification members to function in conjunction with one another. The other arms BC, AD and CD only contain resistors the value of which has been chosen so that, under normal conditions, no current flows in the diagonal BD and that, consequently, the indicator or the the measuring device is at zero.
The test circuit must have one of its parts in inductive relation with the gate circuit of the detector located in the arm A 6. If the test circuit is excited by a conductor or a cable in front of which it has been placed , it will in turn excite this detector, which will act on the amplifier, the intensity of which of the plate current will be modified. This is equivalent to a change in the resistance of the arm A B and destroys the balance of the bridge, resulting in the flow in the diagonal B D of a current which will operate the indicator or the measuring device.
After giving this general explanation of the invention, a detailed explanation will be given of the preferred embodiment shown in Fig. 1.
In this figure Vl is a detector vacuum tube having a plate 10, a grid 11 and a filament 12, these elements constituting a triode. The filament is in a circuit supplied by the battery BA 1, which circuit comprises the inductance coil 12 and which is shunted by a fixed capacitor 06. An SI switch is provided
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to switch the battery on or off. The positive pole of the battery is earthed at 27 on the metal plate which serves as the base of the apparatus, the contents of which are represented by the dotted line X.
V2 is a vacuum tube mounted as an amplifier, in this case a pentode comprising three grids: a normal control grid 14 and two screen grids 13 and 15. The cathode of this slant is formed by the filament 16 and the plate is represented at 17. The filament supply circuit is powered by the BAS battery, the negative pole of which is connected to the screen grid 15 by the conductor 18. The plate 17 of the amplifier is connected by the conductor 19 at point B of the diagonal of the Wheatstone bridge. The screen grid 13 is derived on the conductor 19 by a conductor 20.
The plate 10 of the detector is connected to the positive pole of the battery BAS, by the conductor 21, the inductor 13 the conductors 22 and 23, the resistor R and the conductor 24.
The amplifier control gate 14 is connected to conductor 24 by a resistor L2.
Inductance 13 is connected at each of its ends to capacitors o4 and 05, the second armature of which is earthed on the metal base of the device. The closed circuit consisting of this inductor, the two capacitors and the earth can be established or adjusted so that its natural frequency is equal to that which is used to create standing waves on the cable under test (or to an exact multiple of this one). This circuit will therefore stop the alternating currents and particularly those which would be at the frequency used for testing the cable.
It will be noted that the plate 10 of the detector is connected with the gate 15 of the amplifier via the conductor 21, the inductor 13, the conductors 22 and 23, the resistor R1, the conductor B4, the battery BA 2, of the amplifier as well as part of the circuit of this battery and finally the conductor 18. The plate 10 is also connected to the control grid 14 of the amplifier by the
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resistance R2,
The negative pole of battery BA corresponds to point A of the Wheatstone bridge in figure 3. It is connected by conductor 25 to resistor R6, followed by resistor R5 along which a tap B is used to adjust the position of point D, end of the diagonal of the bridge.
The other end of this diagonal on which the ammeter M1 can be seen is point B which is connected by conductor 19 (already mentioned) to the amplifier plate. A protection device shunts the ammeter M1 this device is constituted by a negative resistance, such as a selenium rectifier indicated in CR2, a resistance R4- is put in series with the ammeter to create a sufficient voltage drop to operate the selenium rectifier. When the voltages applied to the device are normal, the selenium rectifier has a very high resistance, but if excessive voltages appear, the resistance of the selenium rectifier drops rapidly and protects the ammeter since it is shunted. on this one.
A resistor R3 connects point B to the left end C of resistor R5. It constitutes the arm BC of the Wheatstone bridge, the arm CD being formed by the part of the resistor R5 lying between the point C and the tap of the diagonal.
Point C is earthed on the metal base of the device, as indicated at 26. The return diagonal CA of the Whaatstone bridge is therefore formed starting from point C, by earth electrode 26, the metal base of the device, earth terminal 27 and battery BA through which point A (negative pole 'of this battery) is reached.
The arm AD of the Wheatstone bridge starts from the negative pole of the battery BA 1 and passes through the conductor 35, the fixed resistor P, 6 and the right part has the resistor R5 up to the socket which corresponds to point D during the bridge has been balanced.
An important characteristic of the invention is that the gate 11 of the detector triode constitutes the end point of a
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metal circuit going to the junction point of the conductors 22 and 23 passing through the conductor 30, the curved conductor 31 (which will play the secondary inductive role and which is surrounded by a metal screen 32 earthed at 33 the conductor 34, l inductor L1 and conductor 35.
The conductor 34 is earthed at 36 through a capacitor 03, The conductor 30 is earthed At 37 through a capacitor C2 which will preferably be a variable capacitor serving to tune the circuit formed by the conductors 31 and 34, the two capacitors 02 and C3 and the earth. This circuit will be set to resonance on the test frequency.
A test circuit, intended to explore the cable under test, serves to supply energy, by inductive effect, to the curved part 31 of the metallic gate circuit of the detector triode. This test circuit comprises a curved part 40 which will be put in inductive relation with the curved part 31 of the gate circuit and which will serve as primary. The test circuit also comprises a pair of contact members 41 and 41a connected by the conductors 42 and 43 at the two ends of the curved part 40, which is shunted by a variable capacitor cl, serving to tune the test circuit. on the test frequency of the cable whose nodal points are sought.
The curved portion 40 of the test circuit may be placed in inductive magnetic relationship in any way adjacent to the curved portion 31 of the gate circuit (eg, as shown in Figure 2). The curved part 40 is advanced more or less to adjust the coupling between the two portions 40 and 31 and their respective positions are fixed in a manner not shown in the figure when the suitable coupling is reached. It will be preferable to keep this coupling loose enough, to reduce the effects of mutual induction.
It may be sufficient, for certain applications of the invention, to eliminate the resistor R2 and to connect the control gate 14 of the amplifier directly to the conductor 23;
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however, it is generally advantageous to mount a selenium rectifier CRI in combination with resistors R1 and R2, this rectifier being interposed on a conductor 50 which bypasses said resistors R1 and R2. If the current flowing through R is low, the voltage across CR will be low and the resistance of the selenium rectifier will be very high.
If the current increases in R1. the resistance of the selenium rectifier will decrease and the potential of the control gate 14 will increase, for a sufficient increase in current in R1 (due, obviously, to an increase in the potential of the conductor 23) - the decrease in the resistance of the selenium rectifier will be such that it will constitute a short-circuit of the resistors R1 and R2, and that the voltage applied to the control gate 14 of the amplifier will be considerably increased compared to the value which would have been reached in the absence of selenium rectifier.
At the same time, the apparatus will be protected against the damage which could occur due to an excessive increase of energy in the conductor 23 if the grid 14 were connected directly to this conductor by a simple metal wire.
The cable to be tested receives at one of its ends a high frequency voltage which develops standing waves there. The contacts 41 and 41a are taken from the cable and moved along it, a test being carried out for each position of these contacts.
Suppose that in the first position the contacts 41 and 4-la are not at a nodal point of the standing wave system, a high frequency current will then flow in the test circuit and this circuit will be tuned to resonance in regulating the variable capacitor C1. The curved portion 40 of the test circuit, being in inductive relation with the curved portion 31 of the detector gate circuit, will induce a high frequency voltage therein and, therefore, will apply a voltage to the gate 11, the amplitude of which will be brought to the maximum by the adjustment of the variable capacitor 02.
The excitation of the gate 11 of the detector will affect, in a well-known manner, the flow of electronic current between the
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filament and detector plate. The variations in the detector plate current are the equivalent of a variation in resistance of the arm AB of the Wheatstone bridge, which causes the imbalance of this bridge and the passage of a current in the diagonal BD, which causes finally, operates the M1 indicator or measuring device. It will then be known that the test contacts were not located on a nodal point of the standing wave system.
By moving these test contacts step by step, we must find a position where the indicator M1 will remain at zero, which will mean that the test contacts are, at this moment, on a nodal point of the system. 'standing waves.
If the M1 device is a measuring device and not a simple indicator, knowing the value of the current passing through M1 helps to determine the deviation from the nodal point and to fix the quantity whose test contacts must be moved to the next test.
It will be noted that the gate 11 of the detector takes its polarization on the plate circuit of the detector, by the conductor 35, the inductance L1 and the conductors 34, 31 and 30. This polarization circuit offers free access to the cables. direct currents, but it is blocked for the alternating currents by the inductance L1 and by the ball formed by the inductor 13, the two capacitors 04 and 05 and their earth connections.
Therefore, any voltage drop across detector plate 10 will affect the bias of gate 11 and tend to decrease the electron current on plate 10. This action helps to protect the device against harmful effects. Excessive intensity test gnals, as can occur when contacts 41 and 41a are made, on the cable at a point very far from a nodal point of the standing wave system.
Likewise the gate 14 of the amplifier is biased from the detector plate circuit because of the presence of the selenium rectifier CR1 and also. the presence of resistance R2. Thus, an increase in the detector plate current in-
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This will result in an increase in the voltage of the amplifier gate 15 and subsequently a decrease in the electron current flowing from the filament to the amplifier plate.
The operation of the circuits of FIG. 1 must therefore provide an extremely sensitive indication of the variations in the input signal when the signal is weak and, on the contrary, a very insensitive indication when the signal is strong, the latter objective being desirable since it guarantees the protection of elements M1 and Vl against overloads.
When the input signal is low, a small variation in this signal will result in a substantial increase in the plate current of Vl. However, this increase will not yet be sufficient to materially decrease the resistances of the selenium rectifiers CR1 and CR2. The M1 measuring device will therefore remain shunted by a high resistance CR2 and will be able to show all its sensitivity. On the other hand, the amplifier tube F2 will be protected by the selenium rectifier CR1 against any significant variation in the voltage of its control gate and the resistance it offers to the passage of electronic current going from the plate to the wire. ment will be weak; it will therefore provide only a low impedance in the plate current circuit of the detector Vl.
When the input signal is strong, as happens, for example if the test plugs were placed far from a node, the detector current Vl tends to rise to a value which would be dangerous for the M1 ammeter as well as for the VI tube itself. M1 is protected against this action by the selenium rectifier CR1 and Vl is protected by the action of the amplifier tube V2. This latter action results from the increase in the resistance between the plate 17 and the filament 16 of V2, following the increase in the negative voltage on the control grid.
This action is further increased by the connection of the grid 11 of the tube Vl which is such that the negative polarization of this grid will also tend to protect the tube Vl.
It is therefore clearly visible that the device which has been described
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in one of its preferred embodiments is extremely sensitive and permits the determination of the nodes with an approximation close to absolute precision, while at the same time it is well protected against the excessive stresses which one. occasionally occurs while performing these measurements.