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SYSTEMES DE TRANSMISSION A DISTANCE DES INDICATIONS D'APPAREILS DE
MESURE ELECTRIQUES OU AUTRES
La présente invention se rapporte à des systèmes de trans- mission à. distance des indications de mesure électriques, ou autres.
Plus particulièrement, elle se rapporte à des systèmes de transmis- sicn à distance de mesures dans lesquels les indications de plusieurs appareils de mesure sont simultanément transmises en un cu en plu- sieurspoints, au moyen de dispositifs distributeurs électroniques.
L'invention a notamment pour objet la transmission des in- dications des appareils de mesure à des points éloignés, d'une ma- nière nouvelle et efficace.
Elle a également pour objet la transmission et la réception des indications des appareils de mesure sur une onde électromagné- tique porteuse à haute fréquence.
Elle envisage la transmission à distance des indications de
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plusieurs appareils de mesure de façon continue et simultanée.
Ladite transmission a lieu à partir d'un certain nombre d'appareils de mesure de façon continue et simultanée, au moyen de dispositifs distributeurs électroniques, tels que des tubes à fais- ceau cathodique.
La transmission à distance des indications des divers ap- pareils de mesure a lieu, de façon continue et simultanée, sur une seule bande d'ondes à haute fréquence.
L'invention prévoit également la transmission à distance des indications d'appareils de mesure au moyen d'impulsions à fré- quence de récurrence élevée sur une onde électromagnétique.
La modulation desdites impulsions est une modulation en temps.
Les appareils de mesure dont on transmet à distance les indications peuvent être de différents types, mécaniques, ou élec- triques, ou de ces deux types et leurs indications sont transmises de façon continue et simultanée.
La transmission à distance peut être appliquée aux indi- cations d'appareils de mesure disposés sur des véhicules, avec ou , sans surveillance, par exemple sur des avions, des 'ballons météoro- logiques, des projectiles et analogues, de manière que leurs vi- tesses, conditions de température, de pression et autres conditions, y compris leur position, leur altitude et indications analogues puissent être reproduites en un ou plusieurs points, lesquels peu- vent être soit mobiles, soit fixes. L'invention prévoit également l'enregistrement continu et simultané des indications d'un certain nombre d'appareils de mesure situés en un point éloigné, ledit point pouvant être sur un véhicule, tel qu'un avion en vol d'essai.
De la sorte, grâce à l'invention, on peut obtenir un enregistrement complet des conditions existantes à bord d'un avion, au cours d'un vol d'essai, jusqu' à la fin de celui-ci, même si ladite fin résulte
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d'un écrasement au sol,avec destruction de tous les appareils et instruments situés sur l'avion, ou avec perte 'l'autre manière de leurs enregistrements.
D'autres objets et caractéristiques de l'invention aria- raitront au cours de la description qui suit.
De façon générale; le système de transmission à. distance de mesures conforme à certaines caractéristiques .-le l'invention, prévoit les trois phases essentielles .suivantes : (1) conversion des indications des apparoils de mesure en variations correspondantes d'une onde électrique;
en vue de la modulation d'im- pulsions sur une onde électromagnétique, (2) transmission de'-'dites impulsions en un point - éloigné; (3) réception desimpulsions modulées et leur con- version de manière à reproduire les indications de l'appareil de mesure original.
La première phase essentielle peut comporter tout moyen con- venable de conversion des indications d'un ou de plusieurs appareils de mesure en variations correspondantes l'une onde électrique.
Dans le cas d'un appareil de mesure électrique, celui-ci peut être direc- @e@ent couple aux organes de conversion, pour la transmission dès- dites variations. Dans le cas d'un appareil (le: mesure mécanique, ce
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dernier ,i:¯::i '.'.ULaU3:'ÎCY' des organes suivant le déplacement de 11 aiguille, ou de ] ':J.rl'J'3x =1.:
l'appareil le mesure conv.Jrtis;:!3.:-.L ledit déplacement en variations électriques, cu encore des organes couplés à une partie mobile de l'appareil due mesure, de manière à convertir le déplacement de celle-ci en variations d'une On:le électrique.
Ces variations peuvent être des variations d'amplitude de la tension ou du courant ou de la fréquence, ou analogues. Les variations ré- sultantes de l'onde électrique sont alors emloyées à la commande
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d'un distributeur électronique, qui peut comprendre un faisceau cathodique dévié par lesdites variations électriques de manière à produire des impulsions modulées de façon correspondante. Ces impulsions peuvent être modulées en amplitude, en fréquence, ou en temps, mais ce dernier mode de modulation est préférable.
Le second élément essentiel du système consiste dans les organes de transmission desdites impulsions résultantes sur un moyen de communication quelconque, soit directement, si leur fréquence de récurrence est assez élevée, soit, dans le cas contraire, par modu- lation d'une onde électromagnétique à très haute fréquence. Ces im- pulsions peuvent être transmises par une liaison radioélectrique, ou à travers un câble coaxial, ou analogue, suivant qu'on le désire.
Le troisième élément essentiel du système est constitué par les organes de réception des impulsions modulées transmises et de leur démodulation, de manière à reproduire les indications de l'appa- reil, ou des appareils de mesure originaux. Les impulsions modulées reçues sont démodulées dans un dispositif distributeur électronique, qui peut comprendre un faisceau cathodique, dont la déviation est commandée par lesdites impulsions, de manière à reproduire des va- riations correspondantes dans une onde électrique. Lesdites varia- tions peuvent alors être appliquées à un dispositif de mesure quel- conque bien connu, tel qu'un voltmètre, ou un fréquencemètre ( sui- vant le type des variations produites dans l'onde électrique en vue de la reproduction des indications des appareils de mesure ori- ginaux.
Si un certain nombre d'appareils de mesure de types sembla- bles ou différents sont situés en un point et qu'on désire trans- mettre, de façon simultanée et continue les indications de tous ces appareils en un ou plusieurs autres points, on peut produire, pour chacun des appareils de mesure, des trains séparés d'impulsions mo- dulées et lesdits trains peuvent être entrelacés sur une onde pulsée
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unique à voies multiples,
les impulsions de même groupe étant sepa- rées au moyen d'un signal ou d'une impulsion de synchronisation et l'ensemble étant transmis sur une bande d'ondes porteuses'unique à très haute fréquence. On peut employer un dispositif distributeur elecpronique à faisceau cathodique unique pour mo@uler les variations des ondes électriques à partir de plusieurs appareils de mesure dif- férents.
Un tel dispositif distributeur est décrit dans nos brevets n 469.840 et 469.040 . De même, un dispositif distributeur électro- nique unique peut être utilisé pour la séparation et la démodulation simultanée desdits trains d'impulsions modulées, correspondant à chacun des appareils de mesure, par déviation et synchronisation d'un faisceau cathodique dans un dispositif du type décrit à notre brevet n 469. 039 .
Grâce à l'emploi d'une fréquence de récurrence .'l'impulsions relativement élevée, telle par exemple, qu'environ 8.000 impulsions par seconde, un grand nombre d'indications d'appareils de mesure dif- férents peuvent être transmises par seconde, ce qui permet la repro- duction d'un enregistrement pratiquement continu et simultané des indications de tous lesdits appareils de mesure. Toutefois, une fré- quence de récurrence aussi élevée ni est généralement pas nécessaire, et on peut employer une fréquence de récurrence beaucoup plus basse, sans que l'aspect des indications reproduites désirées change.
Ain- si, les indications d'un certain nombre d'appareils de mesure peu- vent être explorées un grand nombre de fois par seconde, de manière à donner une indication pratiquement continue des déviations de tous ces appareils de mesure en tous points éloignés désirés. Certains appareils de mesure peuvent nécessiter une fréquence de récurrence d'impulsions différente, ci est à dire une bande de fréquences plus la,rge pour la transmission de leurs indications que les autres.
Par exemple, les variations de tension peuvent être transmises à une fréquence beaucoup plus basse que les variations de fréquence, de
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sorte qu'on peut transmettre plusieurs indications d'appareils de mesure différents actionnés par des variations d'amplitude de ten- sion, pendant la transmission de variations de fréquence de l'un seul des appareils de mesure d'autres types. Dans ce cas, des dis- positifs de commutation électronique à faisceau cathodique séparés du type mentionné dans les demandes de brevets citées peuvent être utilisés en multiplex, de façon analogue à celle représentée et dé- crite dans la demande de brevet déposée aux Etats-Unis d'Amérique le 4 décembre 1945, sous le n 632.731 .
Les caractéristiques et objets de l'invention ci-dessus exposés et d'autres encore apparaîtront mieux à la lecture de la description suivante et à l'examen des dessins joints qui représen- . tent schématiquement, à titre d'exemple non.limitatif, un mode de réalisation de ladite invention.
La figure 1 est le schéma d'un poste émetteur de mesure à distance conforme à certaines caractéristiques de l'invention.
La figure 2 est-un graphique de formes d'ondes permettant l'explication du fonctionnement des dispositifs des figures 1 et 3 .
La figure 3 est le schéma d'un poste récepteur de mesure à distance conforme à certaines caractéristiques de l'invention.
Bien que l'invention puisse être appliquée à la transmission à distance des indications d!un appareil de mesure unique, dans l'e- xemple représenté, on a envisagé Lm système.de transmission de me- sure à distance à voies multiples, dans lequel les indications de plusieurs appareils de mesure de types différents sont transmises et reproduites, de façon continue et simultanée, en un point éloigné.
Sur la figure 1, on a représenté plusieurs appareils de mesure 1. 2. 3. 4. chacun d'eux avec des organes d'un type différent, pour la conversion de leurs indications en variations correspondan- tes d'une onde électrique., L'appareil de mesure 1 est considéré ici
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comme un appareil de mesure électrique, dans lequel l'énergie d'ac- tionnement de l'indicateur est électrique et peut être recueillie directement sur l'appareil de mesure lui-même, aux bornes d'une ré- sistance convenable 5, à travers le conducteur 6, et appliquée à un transformateur de couplage 7, connecté par la ligne 8, au dispositif distributeur électronique 9, qui sera décrit plus loin.
Si le poste émetteur représenté à la figure 1 était sur un avion, l'appareil de mesure électrique 1 pourrait être un thermomètre électrique, une jauge d'essence électrique, un thermomètre pour température du mé- lange du carburateur, pour température d'huile, un ampèremètre, un voltmètre, un altimètre électronique, un indicateur de volets ou d'organes d'atterrissage, ou analogues. Si on le désire, l'un quel- conque de ces appareils de mesure, ou tous, peuvent être connectés au dispositif 9, une voie de communication séparée étant réservée pour chaque appareil de mesure. Ces voies sont ci-après dénommées voies a, b, c, d, ... n . On a représenté ces appareils de mesure identifiés à ces voies, aux postes émetteur et récepteur, pour per- mettre la comparaison.
Les appareils de mesure 2,3 et 4 peuvent être également électriques, ou bien ils peuvent être mécaniques, c'est à dire, sur un avion, des tachymètres, des appareils de mesure de la vitesse de l'air, des altimètres barométriques, des horizons artificiels, des compas gyroscopiques, des manomètres de pression d'huile, de pression de carburant, ou des indicateurs hydrauliques de volets et d'appa- reils d'atterrissage et analogues.
Le type d'organes de conversion du mouvement de l'appareil de mesure 2 peut être fixé à l'extérieur du verre du cadran, ou du couvercle de l'appareil de mesure 2, par des moyens convenables, tels qu'une ventouse 10, sur laquelle est monté à pivot un levier 11, portant à son extrémité un électro-aimant 12, de manière qu'il suive l'extrémité de l'index 13 de l'appareil de mesure 2 Sur le levier
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11 est également disposé un contact électrique 14, glissant sur un élément de résisbance électrique 15, de manière à faire varier la chute de tension dans ledit élément 15 conformément à la. position de l'index de l'appareil de mesure 2 .
Une extrémité de cette ré- sistance est reliée à la batterie 16 et l'autre, au contact 14, par une connexion flexible 17, aboutissant à un transformateur conve- nable 18, qui peut être semblable au transformateur 7 précédemment décrit et, de là, au dispositif distributeur 9 .
L'appareil de mesure 3, couplé à la voie c, porte, monté sur son aiguille 20, un élément magnétique en forme de demi-crois- sant 21, qui se déplace longitudinalement entre les pôles d'un électro-aimant 22, faisant ainsi varier le flux dans ledit électro et le courant dans la bobine 23 de celui-ci, suivant la, largeur de la partie du conducteur en croissant 21 se trouvant entre les pôles de l'électro 22 . Le circuit traversant la bobine 23 part de la bat- terie 24 d'un côté et, de l'autre, aboutit, à travers le transfor- mateur 26 ( semblable à 7 ) et la ligne 27, au dispositif distribu- teur 9 .
L'appareil de mesure 4, correspondant à la voie d, est couplé de manière à convertir ses déplacements en variations de fre- quence de l'onde électrique appliquée au dispositif 9 - L'indica- teur, ou aiguille 28, de l'appareil de mesure 4, porte monté sur elle un conducteur en forme de demi-croissant 29 ( semblable au conducteur 21 ) ci-dessus mentionné ) qui se déplace longitudina- lement entre deux bobines 30 intercalées en circuit avec un conden- sateur 31, ledit circuit étant couplé, par la ligne 32, à un oscil- lateur 33 . Les positions diverses de l'aiguille 28 et les lar- geurs diverses correspondantes du conducteur 29 comprises entre les bobines 30 font varier la constante de temps du circuit com- prenant lesdites bobines 30 et le condensateur 31, c'est à dire la fréquence de l'énergie de sortie de l'oscillateur 33 .
Ces
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variations de fréquence sontalors transmises, par la ligne 34, à un transformateur convenable 35 ( semblable à 7 ) et de là, par la ligne 56, au dispositif 9 .
De la sorte, comme représenté, les variations des ondes électriques appliquées à partir des appareils de mesure 1. 2. 3. à travers les lignes 8, 19, 27, sont des variations d'amplitude de potentiel, alors que celles appliquées par la ligne 36, à partir de l'appareil de mesure 4, sont des variations de fréquence.
Le dispositif distributeur électronique particulier repré- senté est un tube cathodique du type cyclodos. Dans ce dispositif, on voit que lebalayage du faisceau cathodique autour de l'extré- mité cible du tube est circulaire. Le faisceau se forme à partir de la cathode 37, il est commandé par la grille 38 et entraîné en rota-. tion par les variations appliquées aux plaques verticales et hori- zontales 39 et 40, couplées au montage de balayage 41, excité par le générateur d'ondes de base 42, par exemple constitué par un géné- rateur d'ondes sinusoïdales.
Dans ce cas, le montage de balayage 41 comporte des organes de production de deux ondes sinusoïdales dépha- sées mutuellement de 90 , dont l'une est appliquée à la plaque ver- tica,le 39 et l'autre, à la claque horizontale 40 . De la sorte, le faisceau électronique est entraîné en rotation autour de la plaque de découpage 43, comportant des ouvertures 44 qui découpent le faisceau en segments.En alignement avec chacune desdites ouvertures sont disposées des plaques déviatrices 45, chacune d'elles corres- pondant à une voie de signal.
Les plaques déviatrices 45 sont dis- posées autour d'une électrode centrale 46, les différences de po- tentiel entre les électrodes 45 et 46 étant telles que les variations des ondes électriques sur les lignes 8, 19, 27, 36, causent des dé- viations radiales du faisceau, proportionnelles à l'amplitude des- dites variations. Les segments de faisceau lévié résultants viennent frapper la plaque cible 47 .lui porte des fentes 48 disposées suivant
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un certain angle et dont chacune correspond à l'une des plaques 45 et à l'une des voies a, b, c, d, ..., n .
Au sommet de la plaque 47 sont disposées deux fentes 49, auxquelles ne correspond aucune plaque déviatrice 45, au voisinage de l'électrode 46 précédemment mentionnée. Lesdites fentes 49 produisent une paire d'impulsions rapprochées, qui peuvent être utilisées comme les impulsions de syn- chronisation S, représentées sur l'onde 50 de la figure 2 . Les fentes 48, inclinées à un certain angle, sont conformées de manière qu'elles causent une modulation en temps des segments du faisceau, par rapport à la position des impulsions de synchronisation S, pro- venant des fentes 49, grâce à la déviation desdits segments au moyen de l'énergie appliquée aux plaques déviatrices 45 .
En arrière de la plaque perforée 47, on a représenté une électrode collectrice 51, à partir de laquelle les impulsions d'énergie séparées produites par le passage du faisceau à travers les ouvertures séparées de la plaque 47 sont recueillies et appliquées, par la ligne 52, à un montage cathodme 53 . De là, lesdites impulsions, alors sous forme de l'onde 50 ( figure 2), sont appliquées, par la, ligne 54, à un émet- teur convenable 55, qui peut être un émetteur radio-électrique, couplé à une antenne 56 .
Si l'on retourne à l'onde 50, on voit que chacune des voies de signal, a, b, c, ( correspondant aux appareils de mesure 1, 2,3) comporte des impulsions d'énergie modulées en temps, par rapport à la position fixe des impulsions de synchronisation S de ladite onde.
Toutefois, l'impulsion d, qui est modulée en fréquence peut être modulée dans les deux sens. Si on le désire, les impulsions de syn- chronisation S peuvent être remplacées par une seule impulsion large ou par toute autre impulsion de forme convenable, pour la distinguer des impulsions modulées en temps a, b, c, d, ...; la . La fréquence de récurrence des impulsions de synchronisation S correspond exacte- ment à la rotation du faisceau autour du dispositif 9 et à la fré-
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quence de l'@nde sinusoïdale 57, produite dans le générateur d'onde de base 42 .
Si l'on se reporte à la station réceptrice représentée à la figure 3, qui est disposée au point ou à, l'un des points ou les indications des appareils de mesure doivent être reproduites, on voit qu'il est prévu une antenne 58 couplée à un récepteur conve- nable 59, à partir auquel on obtient, à travers la ligne 60, une onde analogue à l'onde 50 de la figure 2, que l'on peut faire pas- ser dans un montage séparateur d'impulsions de synchronisation con- venable 61, pour séparer les impulsions de synchronisation S des autres impulsions de l'onde 50 .
Le montage séparateur ou sélec- teur d'impulsions de synchronisation 61 peut être un montage sélec- teur de largeur, si l'impulsion de synchronisation est une impulsion large, ou bien il peut être un montage destiné à superposer et à écrêter la paire d'impulsions S de 1 1 oncle 50, de manière à produire une onde puisée celle que décrite dans notre brevet n 469.507 Les impulsions de synchronisation S ainsi séparées peuvent être transmises à partir du séparateur 61,par la ligne62, à un séné- rateur convenable d'ondes sinusoïdales,
couplé par la ligne 64 à un montage de oalayage 65 ( semblable au montage 41) couplé à son tour aux plaques déviatrices verticales eu horizontales 66 et 57
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du :1=1;.ij,oxii,iî 'là-#:t riïJu-iei.i-r électronique à aisceau catholique 58 .
Ce dispositif diotriouteur 68 est, du type cyclophon, tel que décrit dans notre ;r;:vo r¯ lfÓ::1.03s:. Ce ii:.#i,o:;1.i-i< distributeur électro- nique a, faisceau cathodique particulier est, ....ourvu ..11 une c:=;.lho:1#9 6,', en vue de la production d'un faisceau .J 1 élec ,rons, SuCC'3S>,SlVe- ment bloqué et débloque, par application la grille 70 du tube des impulsions de l'onde 50, à à partir du recepteur 59 et par les lignes 70 e@ 71 et le condensateur 72.
Le faisceau formé sur la cathode est entraîné en rotation sur les ouvertures 73 de la, plaque cible 74, au moyen .-Le deux ondes sinusoïdales semblables à l'onde 57, mais
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mutuellement déphasées de 90 . Ces deux ondes sont appliquées aux.plaques 66 et 67 . Comme ces ondes sont formées à partir de l'onde du générateur 63, qui était elle-même formée à partir des oscillations de synchronisation S de l'onde 50, la rotation du faisceau dans le dispositif 68 est en synchronisme avec la rotation du faisceau dans le dispositif 9 .
Ainsi, les instants auxquels le faisceau.est bloqué et débloqué par les impulsions modulées en temps a, b, c, d,..., n, font couvrir aux électrons des segments du fais- ceau différentes surfaces 75 des ouvertures 73, sur la cible 74 .
En arrière de chacune des ouvertures 73 est disposée une électrode cible séparée 76, dont chacune correspond à l'une des voies de signal a, b, c, d, n, et correspond également à l'une des ouvertures 73 de la plaque 74 . La combinaison de la plaque 74 et de la cible 76 forme une dynode, qui présente l'avantage d'augmenter la sensi- bilité du faisceau, par rapport à celle qu'on obtiendrait si l'on n'employait que des plaques cibles séparées 76 et qu'on les conforme de manière que, seule, la surface 75 désirée du faisceau interrompu les frappe.
Des filtres convenables 78 sont connectés à chacune des cibles 76, à travers la ligne 77, dans le but de convertir les quan- tités d'électrons différentes, ou impulsions d'énergie démodulées en amplitude résultantes en une onde à fréquence relativement basse, destinée à actionner des indicateurs ou appareils de mesure conve- nables,. en vue de la reproduction des indications des appareils de mesure originaux 1.2. 3. 4 .
On peut employer des voltmètres 79, 80,81, ayant des échel- les étalonnées de manière à donner des lectures identiques à celles des appareils de mesure 1, 2, 3, lesdits appareils de mesure corres- pondant auxdits voltmètres. Comme l'énergie sur la voie d est modulée en fréquence, les impulsions reçues sur la cible 76 correspondante sont également modulées en fréquence et on peut les faire passer dans un filtre 78, avant de les appliquer, à travers la ligne 82, à
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un fréquencemo-bre 33, qui peut ê Gre étal orme de manière à repro- duire des lectures identiques à celles de l'appareil de mesure 4 de la figure 1 .
Si on le désire au lieu des appareils de mesure
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79, 80, 81: p 6 3 , on j;-'eut utiliser des appareils de nesure enregis- .t.eeuJ.','3, de manière h enregistrer uoutes les indications ..les appa- -et:}ils de J.:.:SLJ1')t3 10 2. 30 4. pendant une période de t;31!:..s JÓ.L'2:rrrillé81)
De façon analogue; un :!,rand nomipra d'appareils de mesure peuvent être diseuses sur d'autres voies et co@plés, a travers les
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dispositifs distributeurs électroniques J eb 1 '.ji , com:l1e 122rit :t)lW3 haut.
Bien qu'on n'ait décrit ci-dessus les caractéristiques de l'invention qu'en liaison avec des appareils particuliers et leurs variantes, il doit être bien compris que cette description n'a été faite qu'à titre d'exemple et) ne saurait être considérée comme une @ imitation du domai@@ de l'invention.