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" Perfectionnements aux dispositifs électriques, de mesure, d'enregistrement, d'indication et de contrôle à auto-équilibrage ". :
Cette invention est relative aux systèmes électriques, mesureurs, enregistreurs, indicateurs ou contrôleurs à auto- équilibrage tels que les potentiomètres auto-équilibreurs ou les réseaux à pont équilibreurs dans lesquels la quantité ou les caractéristiques à mesurer, enregistrer, indiquer ou con- trôler sont représentées par un voltage qui est équilibré con- tre un voltage semblable, fourni par le système et tel que toute variation de la quantité à mesurer, enregistrer, indiquer ou contrôler donne naissance à un voltage alternatif déséquilibré,
dont l'amplitude correspond à l'étendue du déséquilibre et dont
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la phase s'inverse lorsque ce déséquilibre s'inverse et qui ramène en fonctionnement le dispositifde retour à l'équilibre.
Un tel voltage de déséquilibre alternatif peut être obtenu di- rectement à partir d'un réseau à pont à courant alternatif, et dans le cas d'un système à courant continu à partir d'un étage convertisseur dans lequel un voltage de déséquilibre à courant continu est appliqué au cadre mobile d'un galvanomètre qui porte un enroulement auxiliaire tournant placé dans un ohamp fixe al- ternatif de telle façon que les déplacements du système d'en- roulement du galvanomètre à partir du zéro donnent naissance à un voltage de sortie alternatif correspondant au voltage de dés- équilibre en courant continu et dont la phase s'inverse quand le déséquilibre s'inverse.
L'invention concerne des appareils du type dans lequel le voltage alternatif de déséquilibre est appliqué à un amplificateur thermoiniqué qui contrôle deux " Thyratrons " ( rectifieurs remplis de gaz à grille commandée ) ou autres valves qui amènent 'en fonctionnement le dispositif de retour à l'équilibre. Dans de tels appareils il est possible d'avoir du jeu dans le fonctionnement, le résultat en est que le point d'équilibre peut être dépassé à moins que la vitesse du fonctionnement soit plus faible que celle qui convient pour d'autres raisons. Le principal objet de l'invention est de sur- monter cet inconvénient.
Conformément à l'invention on arrive à ce résultat en ap- pliquant une polarisation automatique aux Il Thyratrons " ou au- tres valves qui fournissent la puissanoe au mécanisme de retour à l'équilibre, et de plus, une polarisation automatique est ap- pliquée à la valve ou aux valves de l'amplificateur de façon à réduire l'amplification totale tandis que, le système est en déséquilibre.
Par polarisation automatique, on entend une polari- sation dérivée d'une chute de potentiel dans une résistance in- tercalée dans, ou associée avec l'amplificateur ou autre circuit de l'appareil, la variation appropriée de la polarisation étant
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due à une variation dans le flux de courant à travers la résis- tance et non, par exemple en déplaçant une prise de courant sur cette résistance. Chaque polarisation automatique a pour effet de retarder le mécanisme de retour à l'équilibre pendant un car- ''tain temps avant 1;6quilibre, l'intervalle de temps étant déter- miné par la valeur du circuit de polarisation.
On va décrire maintenant une réalisation de l'invention à titre d'exemple en se reportant au dessin sur lequel :
La figure 1 est un schéma du circuit de l'amplificateur d'un appareil conforme à une réalisation de l'invention.
Les figures 8 et 3 sont des schémas représentant le fonc- tionnement de l'appareil et
La figure 4 est un schéma d'un oircuit d'une variap.te.
L'amplificateur représenté sur la figure l est du type à anode accordée et sa valve, ou valve finale, est indiquée par V2.
Les bornes d'entrée 1 reçoivent le voltage alternatif de dés- équilibre soit directement, ou si nécessaire, après ampifica- tion, par un ou plusieurs étages amplificateurs précédant V2, Ce voltage alternatif de déséquilibre peut être obtenu directe- ment à partir d'un réseau à pont de courant alternatif dans.le- quel la sortie à travers le pont sert de mesure du déséquilibre des bras du pont. On peut, toutefois, l'obtenir par un réseau à courant continu dans lequel la force électromotrice d'un thermo-couple, par exemple, est comparée avec la force électro- motrice d'un potentiomètre alimenté en courant continu constant, la différence ou déséquilibre passant dans un étage convertis- seur qui convertit le voltage continu de déséquilibre en un oou- rant alternatif correspondant de fréquence choisie.
Un tel étage convertisseur comporte un galvanomètre à courant continu dont le cadre mobile est relié à un enroulement auxiliaire qui tourne dans un champ magnétique alternatif constant correspondant à la différence entre les voltages continus à comparer et dont la
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@ phase s'inverse quand la différence entre les courants continus s'inverse.
L'amplificateur de la figure 1 commande deux " Thyratrons" V3 et V4 dont l'un ou l'autre fonctionne suivant le sens du dé- placement du galvanomètre ou suivant le sens du déséquilibre du réseau à pont à courant alternatif. Ils font fonctionner des embrayages magnétiques ou un moteur électrique réversible pour déplacer le curseur du potentiomètre de retour à l'équilibre dans un sens et d'une quantité suffisante pour déplacer le dés- équilibre provoqué par une variation de la quantité de la carac- téristique qui est la raison d'être de tout l'appareil de mesure, d'enregistrement d'indication ou de contrôle, et ainsi pour ré- tablir l'équilibre du système.
Le voltage appliqué aux anodes des Il Thyratrons " provient de la prise centrale du secondaire du transformateur T3, dont l'enroulement primaire est alimenté par le courant alternatif qui alimente le réseau à pont alter- natif ou l'étage convertisseur à courant continu et alternatif à partir duquel le courant alternatif de déséquilibre est ap- pliqué et qui est alimenté par l'entrée de l'amplificateur.
Dans de tels appareils, en raison de l'inertie mécanique des parties mobiles, il y a tendance à ce que le point d'équi- libre soit dépassé.
La présente invention prévoit d'appliquer une polarisation automatique à deux " Thyratrons " de la manière suivante et pour les raisons ci-après.
Le courant cathodique ( qui est commun aux deux thyratrons) passe dans le primaire du transformateur T2 ( figure 1 ) qui est à noyau à air. Le secondaire T2 a une extrémité reliée à l'anode d'une diode V2 et l'autre extrémité Q est reliée à la combinai- son d'une résistance R13 et d'un condensateur C11 montés en pa- rallèle. L'autre extrémité de R13- C11 rejoint la cathode de V2 ( ou bien elle peut être mise à la terre ). L'extrémité Q est
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reliée aux grilles des Thyratrons " par le second enroulement secondaire 2 du transformateur T1. Une polarisation en courant continu pour les " Thyratrons " provient du diviseur de tension comprenant les résistances Rg, R1, la polarisation réelle du réseau continu étant égale au voltage à travers R10 inférieur à celui qui traverse R6.
Le fonctionnement du circuit est le suivant et est représenté dans la figure 3, dans laquelle L re- présente l'alimentation de l'anode des Thyratrons ", M la grille à voltage critique, N la polarisation en courant continu et U le voltage du réseau de grille.
La polarisation N en continu est normalement suffisante pour empêcher les " Thyratrons " de fonctionner à moins que le voltage de sortie du transformateur T1 atteigmne une certaine valeur. Quand cette valeur est atteinte, un " Thyratron " fonc- tionne et pour plus de commodité, la phase de sortie du trans- formateur Tl et la phase du courant alternatif sur les anodes sont réglées pour que le fonctionnement se produise sur la plus grande partie de la 1/2 phase positive du cycle, comme indiqué par les parties hachurées des seconde et cinquième pulsations du voltage d'anode ( voir figure 3 ). Le fonctionnement des " Thyratrons " provoque une pulsation du courant qui passe dans le primaire de T2 de sorte qu'une pulsation est engendrée dans le secondaire.
Elle est rectifiée par la diode de sorte que le point Q est maintenant à un potentiel négatif qui s'ajoute di- rectement à la polarisation des grilles du " Thyratron ". Ceci a pour résultat que le " Thyratron " ne fonctionnera pas de nou- veau jusqu'à ce que ce potentiel négatif de polarisation de " pulsation " ne soit dissipé. Ainsi la valeur constante de la combinaison R13- C11 détermine la vitesse à laquelle la pola- risation de " pulsation " décline. Dans la figure 3, ceci est représenté comme se produisant en trois cycles.
Si dans cette période de temps,'le système est en équilibre jusque dans la
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zone morte ", aucun autre fonctionnement du " Thyratron " ne se produira, mais si le système est encore en déséquilibre, le Il Thyratron " fonctionnera à nouveau. Comme chaque mise en fonc- tionnement agit sur un embrayage électromagnétique ou un moteur qui provoque le déplacement du mécanisme de rétablissement de l'équilibre dans le sens convenable, l'équilibre est rétabli par petites étapes. Si le déséquilibre est important le " Thy- ratron " fonctionnera plus fréquemment.
Car si le voltage d'en- trée est supérieur à une certaine valeur,les " Thyratrons " fonctionneront à chaque cycle en dépit de la polarisation de " pulsation ", à cause de l'amplitude du voltage alternatif de la grille. Ces voltages sont indiqués dans le diagramme de la figure 4. Dans ce diagramme/les ordonnées représentent le vol- tage alternatif alimentant les grilles des " Thyratrons " et les abscisses le signal statique d'entrée de l'amplificateur, 0. D. représente la " zone morte ", F représentant le voltage en dessous duquel les " Thyratrons " ne fonctionnent pas.
X est le point auquel la polarisation automatique de " volume controle" entre en fonctionnement D A est la zone de " pulsation " c'est- à-dire la zone dans laquelle les " Thyratrons " fonctionnent de façon intermittente. Au-dessus de A,les Thyratrons " fonction- nent de façon continue.
Ainsi, si le système est grandement déséquilibré un "Thyratron" fonctionne sans arrêt c'est-à-dire à chaque 1/2 période positive du cycle et le dispositif de retour à l'équilibre fonctionne à grande vitesse jusqu'à ce qu'on atteigne un point où la sortie de l'amplifioateur correspond au point B. A ce point les " Thy- ratrons " sauteront un cycle sur deux puis l'état d'équilibre étant plus proche, ils sauteront deux cycles sur trois, ensuite trois sur quatre et ainsi de suite, c'est-à-dire que le mécanis- me de retour à l'équilibre ralentit,du fait que l'embrayage ou que le moteur répondent à chaque mise en route du " Thyratron ".
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Lorsque la sortie de l'amplificateur correspond au point F, le Thyratron " ne fonctionne plus, cela veut dire que nous sommes dans la " zone morte " 0 D de l'appareil. Cette zone est déterminée par le réglage de la polarisation en oourant continu des " Thyratrons " pour être du même ordre de grandeur que l'ac- tion minimum du mécanisme de retour à l'équilibre à partir d'une seule pulsation. Dans l'appareil décrit/elle oorrespond seule- ment à quelques centièmes de millimètre sur une échelle de 280 mm.
Un autre procédé pour obtenir la polarisation automatique de " pulsation est représenté$ dans la figure 2. le résultat est identique à celui du procédé déorit précédemnt Il est @ particulièrement avantageux de faire fonctionner les " Thyra- trons " avec des voltages d'anode et de grille nettement élevés.
La résistance R13 shuntée par le condensateur 0 il est in- sérée dans le conducteur commun des cathodes de deux "Thyratrons" V3, V4, le point Q menant aux grilles par l'enroulement seoon- daire 2 et la sortie du transformateur T1, et une polarisation constante en courant continu étant obtenue.comme représentée en W.
Quand le" Thyratron " fonctionne, un voltage est appli- qué à R13 qui charge le condensateur C11 et il en résulte un grand potentiel négatif en Q par rapport à la cathode. Cette polarisation s'ajoute directement à celle déjà appliquée aux grilles du " Thyratron " et empêche celui-ci de fonctionner sur les cycles suivants jusqu'à ce que la charge en C11 se soit é- coulée par R13 ( elle ne peut s'écouler à travers le "Thyratron" puisque celui-ci n'est pas conducteur sauf lorsqu'il fonotionne).
La oombinaison R31 C11 dans le oircuit remplit exactement le même rôle que la même combinaison dans la figure 1, mais la di- ode et le transformateur T2 de la figure 1 ne sont pas nécessai- res. pour plus de commoditéun tube au néon ou un appareil
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@ analogue peut être shunté à travers le circuit résistance-con- densateur. Il limite la polarisation de " pulsation " engendrée dans R13 au voltage caractéristique du tube au néon, comme dans les stabilisateurs de voltage qui utilisent ces tubes, et aug- mente beaucoup l'efficacité du oirouit du Il Thyratron ".
Sans tube au néon, une très grande partie de wattage de sortie du " Thyratron Il se dissipe dans la résistance R13 que l'on ne peut réduire sans rendre C11 excessivement grand puisque le produit R13 C11 fixe la valeur constante du circuit. Le tube au néon dé- tourne tout le courant en excès de celui nécessaire pour engen- drer à travers R13 le voltage critique du tube au néon. Ce tube peut être supprimé si l'efficacité du circuit anodique du " Thy- ratron " est sans importance.
Pour des systèmes à déplacement lent, ou systèmes avec une inertie mécanique lente, ce procédé de polarisation de " pulsa- tion " automatique est suffisant pour empêcher le dépassement et encore donne une vitesse franchement rapide de rééquilibrage.
Pour des systèmes plus rapides toutefois/ce procédé d'empêche- ment du dépassement a l'inconvénient que la pulsation doit com- mencer trop loin du point d'équilibre ou que la valeur constante du circuit de polarisation de Il pulsation Il doit être trop gran- de de sorte que l'intervalle suivant la dernière pulsation est prolongé de façon gênante.
En conséquence on prévoit une seconde polarisation auto- matique, après la sortie de volume contrôle automatique des cir- cuits radiographiques ( V.C.A.), qui sera appliquée à une valve ou à plusieurs valves de façon à empêcher le dépassement tout' en permettant à l'appareil de fonctionner à vitesse accrue.
Dans l'exemple représenté/figure 1, on l'applique à la valve V2.
La polarisation V.C.A. pour la valve V2 s'obtient à partir de l'enroulement secondaire 1 spécialement prévu dans ce but
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dans un transformateur T1, l'enroulement primaire de celui-ci constitue l'inductance du circuit d'anode accordé de V2. un au- tre enroulement secondaire 2 sur le transformateur T1 fournit le voltage de fonctionnement des grilles des " Thyratrons " V3 et V4.
Le premier enroulement secondaire a une extrémité reliée à l'anode de la diode dans la valve V2 et l'autre extrémité est reliée à une extrémité d'un circuit comportant une résistance R7, et un condensateur C7 montés en parallèle. L'autre extrémi- té de R7 et C7 est à la terre. Ainsi une polarisation négative est engendrée à travers R7 C7 lorsque le voltage alternatif à travers l'enroulement l'alimentant a une pointe de voltage plus grande que l'auto-polarisation en continu de la valve V2 pro- duite par une résistance R6 et un condensateur C6, Le point 1;1 fournit ainsi une polarisation V.C.A. " retardée " qui est ap- pliquée à la grille de commande de V2 par la résistance R5.
Comme le représente la figure 4,cette polarisation V.C.A. re- tardée a pour effet de produire la pleine amplification de l' amplificateur pour de petites impulsions initiales c'est-à-dire quand le système est presque en équilibre, mais réduit grande- ment l'amplification pour de grandes impulsions initiales.
Le condensateur C7conjointement avec R7,remplit un rôle important dans le fonotionnement du système. En plus de ce qu'il régularise le voltage de polarisation, il présente, avec R7, une certaine valeur constante telle que, bien qu'il se charge très rapidement si l'impédance de la diode est faible, il se décharge lentement du fait que la diode n'est pas conductrice pour le courant inversé. Ceci a pour résultat de retarder l'é- quilibrage de l'appareil. En raison de la valeur constante de R7 On.la polarisation automatique appliquée à V2 ne dépend pas seulement de l'amplitude du voltage de sortie mais aussi de la façon dont elle a été modifiée.
Si l'appareil se déplace vers
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un équilibre, c'est-à-dire si le voltage alternatif d'entrée à l'amplificateur décroît, le voltage à travers R7 C7 va, en rai- son de la valeur constante de la combinaison R7 C7, être quel- que peu supérieur à celui qui correspond au voltage d'entrée à un instant quelconque. Cette polarisation a pour effet de réduire l'amplification de V2 de sorte que le voltage transmis aux gril- les des Il Thyratrons Il sera aussi inférieure à celle qui corres- pondait autrement au voltage d'entrée. Ainsi le " Thyratron " qui était excité,sera coupé avant que l'appareil atteigne le point d'équilibre exact de sorte que la tendance au dépassement sera réduite.
Alors que la charge de C7 se dissipe, l'amplifica- tion totale de l'amplifioateur sera rétablie de sorte que, dans la zone d'équilibre, l'amplificateur aura son maximum de sensi- bilité, maintenant ainsi la " zone morte " etest-à-dire la zone dans laquelle les " Thyratrons Il ne peuvent fonctionner, très peu étendue.
Comme on l'a expliqué précédemment quand le système est très déséquilibré, un " Thyratron " fonctionne sans arrêt (c' est-à-dire à chaque 1/2 période positive du cycle ) et le sys- tème retourne rapidement vers l'équilibre. Avant, cependant, qu'il ait atteint le point exact d'équilibre, l'effet de la po- larisation V.C.A. qui est appliquée au condensateur C7 va rendre la sortie plus faible que celle correspondant à 1.'impulsion ini- tiale d'entrée à l'amplificateur de sorte que la sortie est main- tenant insuffisante pour faire fonctionner le " Thyratron ".
Alors que la polarisation de C7 se dissipe la sortie de l'am- plificateur augmente jusqu'à ce qu'elle soit suffisante pour faire fonctionner les " Thyratrons ". En raison de la polarisa- tion de " pulsation " le " Thyratron " fonctionne seulement une fois et il attend alors jusqu'à ce que la polarisation de " pul- sation " soit dissipée et pendant un temps supérieur même à ce- lui nécessaire au rétablissement de l'amplification de l'ampli- fioateur.
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Pour les faibles déséquilibres, par exemple, quand la quantité ou les caractéristiques varient lentement, la polari- sation V.C.A. ne doit pas agir complètement et l'amplificateur travaille à pleine sensibilité. Ainsi quand le déséquilibre dé- passe la " zone morte" le " Thyratron" va fonctionner une fois, et si cela est suffisant pour ramener le mécanisme de retour à l'équilibre dans la " zone morte "il ne fonctionnera plus tant qu'il ne se produira pas un nouveau déséquilibre,
Pour le réglage des valeurs constantes des circuits de polarisation automatiques R7 C7et F13 C11, ce dernier est éta- bli juste assez grand pour empêcher le dépassement pour de très faibles déséquilibres ( lorsque la polarisation V.C.A.
n'agit pas ) et le premier est alors réglé pour empêcher le dépasse- ment pour les grands déséquilibres.
Le diagramme de la figure 1, représente les anodes de la diode utilisées pour rectifier les polarisations automatiques comme étant situées dans la valve V2 qui pourrait être une dou- ble triode diode ou une double pentode diode, mais les diodes ou autres rectifieurs peuvent être utilisés.
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"Improvements to electrical, measuring, recording, indicating and self-balancing control devices". :
This invention relates to self-balancing electrical systems, meters, recorders, indicators or controllers such as self-balancing potentiometers or balancing bridge networks in which the quantity or characteristics to be measured, recorded, indicated or controlled are represented by a voltage which is balanced against a similar voltage supplied by the system and such that any variation in the quantity to be measured, recorded, indicated or controlled gives rise to an unbalanced alternating voltage,
whose amplitude corresponds to the extent of the imbalance and whose
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the phase is reversed when this imbalance is reversed and which brings the return to equilibrium device back into operation.
Such an AC unbalance voltage can be obtained directly from an AC bridge network, and in the case of a DC system from a converter stage in which an unbalance-to-current voltage continuous voltage is applied to the movable frame of a galvanometer which carries a rotating auxiliary winding placed in an alternating fixed field in such a way that the displacements of the galvanometer's winding system from zero give rise to an output voltage AC corresponding to the unbalance voltage in direct current and whose phase is reversed when the unbalance reverses.
The invention relates to apparatus of the type in which the unbalance AC voltage is applied to a thermoinicated amplifier which controls two "Thyratrons" (controlled gate gas-filled rectifiers) or other valves which bring the return device into operation. 'balanced. In such devices it is possible to have play in the operation, the result is that the equilibrium point can be exceeded unless the speed of operation is slower than that suitable for other reasons. The main object of the invention is to overcome this drawback.
In accordance with the invention this result is achieved by applying automatic polarization to the 11 Thyratrons or other valves which provide power to the return to equilibrium mechanism, and furthermore automatic polarization is applied. to the valve (s) of the amplifier so as to reduce the total amplification while, the system is out of balance.
By automatic polarization is meant a polarization derived from a drop in potential in a resistor inserted in, or associated with the amplifier or other circuit of the apparatus, the appropriate variation of the polarization being
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due to a variation in the current flow through the resistor and not, for example by moving a socket on this resistor. Each automatic bias has the effect of delaying the return-to-equilibrium mechanism for a period of time before equilibrium, the time interval being determined by the value of the bias circuit.
An embodiment of the invention will now be described by way of example with reference to the drawing in which:
FIG. 1 is a circuit diagram of the amplifier of an apparatus according to one embodiment of the invention.
Figures 8 and 3 are diagrams showing the operation of the apparatus and
Figure 4 is a diagram of an oircuit of a variap.te.
The amplifier shown in Fig. 1 is of the tuned anode type and its valve, or end valve, is indicated by V2.
Input terminals 1 receive the unbalance AC voltage either directly, or if necessary, after amplification, from one or more amplifier stages preceding V2. This unbalance AC voltage can be obtained directly from an AC bridge network in which the output across the bridge serves as a measure of the imbalance of the bridge arms. It can, however, be obtained by a direct current network in which the electromotive force of a thermocouple, for example, is compared with the electromotive force of a potentiometer supplied with constant direct current, the difference or unbalance passing through a converter stage which converts the unbalance DC voltage into a corresponding AC current of the chosen frequency.
Such a converter stage comprises a DC galvanometer whose movable frame is connected to an auxiliary winding which rotates in a constant alternating magnetic field corresponding to the difference between the DC voltages to be compared and whose
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@ phase is reversed when the difference between the direct currents is reversed.
The amplifier of FIG. 1 controls two "Thyratrons" V3 and V4, one of which operates according to the direction of the displacement of the galvanometer or according to the direction of the unbalance of the alternating current bridge network. They operate magnetic clutches or a reversible electric motor to move the slider of the return to equilibrium potentiometer in one direction and by an amount sufficient to displace the imbalance caused by a variation in the amount of the characteristic. which is the raison d'être of the whole measuring, recording, indication or control device, and thus to restore the balance of the system.
The voltage applied to the anodes of the "Thyratrons" comes from the central socket of the secondary of the transformer T3, the primary winding of which is supplied by the alternating current which supplies the alternating bridge network or the direct and alternating current converter stage. from which the unbalance alternating current is applied and which is supplied by the input of the amplifier.
In such apparatus, due to the mechanical inertia of the moving parts, there is a tendency for the point of equilibrium to be exceeded.
The present invention provides for applying automatic polarization to two "Thyratrons" in the following manner and for the following reasons.
The cathode current (which is common to the two thyratrons) passes through the primary of transformer T2 (figure 1) which is air-core. The secondary T2 has one end connected to the anode of a diode V2 and the other end Q is connected to the combination of a resistor R13 and a capacitor C11 mounted in parallel. The other end of R13-C11 joins the cathode of V2 (or it can be earthed). The Q end is
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connected to the gates of the Thyratrons "by the second secondary winding 2 of the transformer T1. A DC bias for the" Thyratrons "comes from the voltage divider comprising the resistors Rg, R1, the real bias of the DC network being equal to the voltage across R10 lower than that which crosses R6.
The operation of the circuit is as follows and is represented in figure 3, in which L represents the power supply of the anode of the "Thyratrons", M the critical voltage grid, N the direct current bias and U the voltage of the. grid network.
The continuous N bias is normally sufficient to prevent the "Thyratrons" from operating unless the output voltage of the transformer T1 reaches a certain value. When this value is reached, a "Thyratron" operates and for convenience the output phase of transformer T1 and the phase of the alternating current on the anodes are set so that operation occurs for the most part. of the positive 1/2 phase of the cycle, as indicated by the hatched portions of the second and fifth pulses of the anode voltage (see Figure 3). The operation of the "Thyratrons" causes a pulsation of the current which passes through the primary of T2 so that a pulsation is generated in the secondary.
It is rectified by the diode so that the point Q is now at a negative potential which adds directly to the polarization of the gates of the "Thyratron". This results in the "Thyratron" not functioning again until this negative "pulse" bias potential is dissipated. Thus the constant value of the combination R13-C11 determines the rate at which the "pulse" polarization declines. In Figure 3, this is shown as occurring in three cycles.
If during this period of time the system is in equilibrium up to the
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dead zone ", no further operation of the" Thyratron "will occur, but if the system is still unbalanced, the Il Thyratron" will operate again. Since each start-up acts on an electromagnetic clutch or motor which causes the balance-restoring mechanism to move in the correct direction, balance is restored in small steps. If the imbalance is severe the "Thyratron" will operate more frequently.
Because if the input voltage is higher than a certain value, the "Thyratrons" will operate every cycle despite the "pulse" bias, due to the magnitude of the AC grid voltage. These voltages are indicated in the diagram of figure 4. In this diagram / the ordinates represent the alternating vol- tage supplying the gates of the "Thyratrons" and the abscissas the input static signal of the amplifier, 0. D. represents the "dead zone", F representing the voltage below which the "Thyratrons" do not work.
X is the point at which the "controlled volume" automatic polarization comes into operation. D A is the "pulse" zone ie the zone in which the "Thyratrons" operate intermittently. Above A, the Thyratrons "operate continuously.
Thus, if the system is greatly unbalanced a "Thyratron" operates nonstop i.e. every 1/2 positive period of the cycle and the return to equilibrium device operates at high speed until we reach a point where the output of the amplifier corresponds to point B. At this point the "Thy- ratrons" will jump one cycle out of two then the equilibrium state being closer, they will jump two cycles out of three, then three on four and so on, that is, the return to equilibrium mechanism slows down, due to the fact that the clutch or the motor respond to each start of the "Thyratron".
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When the output of the amplifier corresponds to point F, the Thyratron "no longer works, it means that we are in the" dead zone "0 D. This zone is determined by the adjustment of the polarization by current continuous "Thyratrons" to be of the same order of magnitude as the minimum action of the mechanism of return to equilibrium from a single pulse. In the apparatus described / it corresponds only to a few hundredths of a millimeter on a 280 mm scale.
Another method for obtaining the automatic pulse bias is shown in Fig. 2. the result is identical to that of the method described above. It is particularly advantageous to operate the "Thyrons" with anode voltages and significantly high grid.
Resistor R13 shunted by capacitor 0 is inserted into the common conductor of the cathodes of two "Thyratrons" V3, V4, point Q leading to the gates through secondary winding 2 and the output of transformer T1, and a constant DC bias being obtained as represented in W.
When the "Thyratron" is operating, voltage is applied to R13 which charges capacitor C11 and results in a large negative potential at Q with respect to the cathode. This polarization is added directly to that already applied to the grids of the "Thyratron" and prevents it from operating on the following cycles until the charge in C11 has flowed through R13 (it cannot flow out). through the "Thyratron" since it is not conductive except when it is functioning).
The combination R31 C11 in the oircuit fulfills exactly the same role as the same combination in figure 1, but the diode and the transformer T2 in figure 1 are not necessary. for convenience a neon tube or device
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@ analog can be shunted through the resistor-capacitor circuit. It limits the "pulse" polarization generated in R13 to the characteristic voltage of the neon tube, as in voltage stabilizers which use these tubes, and greatly increases the efficiency of the "Thyratron".
Without neon tube, a very large part of the output wattage of the "Thyratron It dissipates in the resistor R13 which cannot be reduced without making C11 excessively large since the product R13 C11 fixes the constant value of the circuit. neon deflects all current in excess of that required to generate the critical voltage of the neon tube through R13. This tube can be suppressed if the efficiency of the anode circuit of the "Thyratron" is unimportant.
For slow moving systems, or systems with slow mechanical inertia, this automatic "pulse" biasing process is sufficient to prevent overshoot and still gives a decidedly fast rate of rebalancing.
For faster systems, however, this overshoot prevention method has the disadvantage that the pulsation must start too far from the equilibrium point or that the constant value of the bias circuit of the pulsation It must be too far. large so that the interval following the last pulse is inconveniently prolonged.
Accordingly, a second automatic polarization is provided, after the automatic radiographic circuit control (VCA) volume output, which will be applied to one valve or several valves so as to prevent overshoot while allowing device to operate at increased speed.
In the example shown / FIG. 1, it is applied to the valve V2.
Polarization V.C.A. for the V2 valve is obtained from the secondary winding 1 specially designed for this purpose
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in a transformer T1, its primary winding constitutes the inductance of the tuned anode circuit of V2. another secondary winding 2 on transformer T1 supplies the operating voltage for the grids of "Thyratrons" V3 and V4.
The first secondary winding has one end connected to the anode of the diode in valve V2 and the other end is connected to one end of a circuit comprising a resistor R7, and a capacitor C7 connected in parallel. The other end of R7 and C7 is earth. Thus a negative bias is generated across R7 C7 when the AC voltage across the winding feeding it has a voltage peak greater than the DC self-bias of valve V2 produced by a resistor R6 and a capacitor C6, Point 1; 1 thus provides a VCA bias "delayed" which is applied to the control gate of V2 by resistor R5.
As shown in Figure 4, this V.C.A. The delay has the effect of producing the full amplification of the amplifier for small initial pulses ie when the system is almost in equilibrium, but greatly reduces the amplification for large initial pulses.
The capacitor C7 together with R7, fulfills an important role in the functioning of the system. In addition to the fact that it regulates the bias voltage, it presents, with R7, a certain constant value such that, although it charges very quickly if the impedance of the diode is low, it discharges slowly because that the diode is not conductive for the reverse current. This results in delaying the balancing of the device. Due to the constant value of R7 On, the automatic bias applied to V2 does not only depend on the magnitude of the output voltage but also on how it has been changed.
If the device moves to
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an equilibrium, i.e. if the AC input voltage to the amplifier decreases, the voltage across R7 C7 will, due to the constant value of the combination R7 C7, be somewhat greater than that which corresponds to the input voltage at any time. This bias has the effect of reducing the amplification of V2 so that the voltage transmitted to the grills of the II Thyratrons II will also be lower than that which otherwise corresponded to the input voltage. Thus the "Thyratron" which was excited will be cut off before the device reaches the exact equilibrium point so that the tendency to overshoot will be reduced.
As the charge of C7 dissipates, the full amplification of the amplifier will be reestablished so that, in the equilibrium zone, the amplifier will have its maximum sensitivity, thus maintaining the "dead zone". and that is, the area in which the "Thyratrons It cannot function, very small.
As explained previously when the system is very unbalanced, a "Thyratron" operates non-stop (ie every 1/2 positive period of the cycle) and the system quickly returns to equilibrium. . Before, however, it has reached the exact point of equilibrium, the effect of V.C.A. which is applied to capacitor C7 will make the output weaker than that corresponding to the initial input pulse to the amplifier so that the output is now insufficient to operate the "Thyratron".
As the polarization of C7 dissipates the output of the amplifier increases until it is sufficient to operate the "Thyratrons". Due to the "pulse" polarization the "Thyratron" operates only once and then waits until the "pulse" polarization is dissipated and for a time even longer than necessary for the re-establishment of amplification of the amplifier.
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For small imbalances, for example, when the quantity or characteristics vary slowly, the V.C.A. polarization. should not act completely and the amplifier works at full sensitivity. So when the imbalance goes beyond the "dead zone" the "Thyratron" will operate once, and if this is sufficient to bring the mechanism of return to equilibrium in the "dead zone" it will no longer work as long as it is. a new imbalance will not occur,
For setting the constant values of the automatic bias circuits R7 C7 and F13 C11, the latter is set just large enough to prevent overshoot for very small imbalances (when the V.C.A.
does not act) and the first is then set to prevent overshoot for large imbalances.
The diagram in figure 1, represents the anodes of the diode used to rectify the automatic polarizations as being located in the valve V2 which could be a double triode diode or a double pentode diode, but diodes or other rectifiers can be used. .