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"Perfectionnements aux appareils "##ëiSB-ëî'iqa[ë8"g:e''ags"'''""" @ Cette invention concerne des appareils de mesure de grandeurs variables, et notamment un type d'appareils de ce genre où une variable d'exploration est passée succes- sivement par une série de valeurs comprenant celle de la grandeur à mesurer, et où l'opération d'indication débute quand la valeur d'exploration et la valeur mesurée ont une relation prédéterminée l'une par rapport à l'autre.
Les appareils de ce type connus dans la technique an- térieure, présentaient plusieurs défauts limitant sérieuse-
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ment leur utilisation par des opérateurs lnexpérïmentés, surtout' lorsqu'il s'agissait des grandeurs Mesurées variables dans une grande marge. La présence d'une force d'appareil sensible à l'équilibre peut être considérée comme fondamentale dans ce
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mode de fonctionnement et l'on. a coutume d'effectuer une opération d'indication quelconque au moment où la grandeur à mesurer à l'entrée de l'appareil indicateur d'équilibre traverse la région de valeur nulle. L'utilisa- tion d'indicateurs mécaniques d'équilibre est accompagnée de re- bondissements de contact produisant souvent des indications erronées.
Lorsque l'indicateur d'équilibre est de nature à offrir une ha@te sensibilité dans la région de valeur nulle de la grandeur à mesurer;il ne supporte pas normale- nient, longtemps les efforts produits en présence des va- leurs de la grandeur à mesurer s'écartant largement de la valeur d'équilibre. quand on utilise des amplificateurs à courant alter- natif pour relever la sensibilité d'un appareil utilisant des tensions à mesurer et d'exploration continues ou cons- tantes, l'existence de la relation prédéterminée entre la tension à mesurer et la tension d'exploration, est habituel- lement caractérisée par l'apparition d'une impulsion à la sortie de l'amplificateur.
Du point de vue de la sécurité, l'apparition à ce moment d'un signal continu est de beau- coup préférable, et c'est pourquoi des ponts à courant al- ternatif ont été utilisés dans une certaine mesure, dans ce but, Dans les ponts à courant alternatif, une tension existe des deux côtés du pont d'équilibre; elle passe simplement par la valeur zéro et subit un renversement conséquence de phase lorsque le pont passe par le pont d'équilibre. En/ tandis qu'un signal utilisable dans un but de contrôle existe après que le point d'équilibre a été traversé,un tel signal est également présent avant que le point d'équi- libre a été atteint, ce signal ne différant du premier que par la phase.
En outre, quand on utilise un pont à
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courant alternatif, l'étalonnage du circuit de mesure est aisément dérangé par l'existence des capacitances, para- sites dans les conducteurs. Tous ces défauts de l'appareil= lage existant se sont trouvés réduits au minimum au point de pouvoir être négligés, dans un circuit où l'on utilise un courant continu dans le circuit de pont ou de comparai- son de tensions, mais où l'on utilise un courant alterna- tifpour produire un signal-au moment et après le moment où, l'équilibre ou l'égalité des deux tensions a été atteint.
En conséquence, un objet de l'invention est de consti- tuer un nouveau montage combiné ,de nature non mécanique, sensible à l'équilibre.
Un autre objet de l'invention est de constituer un nouvel indicateur d'équilibreà peu de choses près insensi- ble aux valeurs excessives largement éloignées de la région de valeur zéro de fonction ou générateur à mesurer.
Un autre objet encore de l'invention est de constituer un nouvel indicateur d'équilibre produisant une impulsion lors du passage à travers la région de valeur zéro de la variable a mesurer mais ne pouvant répéter cette impulsion sans un nouveau réglage approprié.
Un autre objet encore de l'invention est de constituer un dispositif de circuit nouveau et de conception nouvelle, permettant de comparer des tensions de courant continu et produisant un signal à courant alternatif lorsque les ten- sions comparées ont une relation prédéterminée l'une par rapport à l'autre.
D'autres objets et caractéristiques de l'invention res- sortiront de la description et des dessins annexés, étant bien entendu que ceux-ci ne sont donnés qu'à titre d'exemple nullement limitatif.
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L'unique figure montre schématiquement les circuits électriques d'un appareil comportant l'application des principes de l'invention.
Un certain nombre de lampes thermioniques sont mon- trées sur la figure, pourvues chacune d'une cathode émet- trice d'électrons, amenée à la température de fonctionne- ment par un filament de chauffage associé à la dite catho- de. Ni les filaments de chauffage,ni leurs circuits d'ex- citation,n'ont été montrés dans le but de simplifier la présentation, car tout type de filament peut être utilisé avec succès.
Dans le circuit montré, les tensions nécessaires au fonctionnement sont dérivées de la batterie d'accumulateurs 13, dont le pôle négatif est mis à la masse et le pâle po- sitif est connecté a l'une des extrémités d'un diviseur de tension 14, dont l'autre extrémité est également mise à la masse. Le diviseur de tension 14 comssrte, en divers points intermédiaires des prises permettant de fournir un certain nombre de tensions de fonctionnement, dont le but ressort des noms qu'on leur donnera et du texte descriptif suivant. tension de La prise inférieure 16 sert à fournir une/polarisationpour le fonctionnement d e strois lampesà décharge électronique et peut par conséquent être appelée la prise de polarisa- tion 16.
La suivante,dans l'ordre des tensions positives croissantes,est la prise 18 du circuit de mesure, fournis- sant de l'énergie au pont de mesure. En pratique la tension de la prise de mesure 18, par rapport à la masse est' éta- blie à environ 50 volts.
La prise voisine, de plus haute tension,est la prise de blocage de la commande de rappel ou de remise à zéro, qui peut avoir un potentiel d'environ 100 volts par rapport
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à la masse. Cette tension empêche le fonctionnement du cir- cuit de rappel pendant le cycle de mesure. Le conducteur 22 se trouve au potentiel de la borne de la batterie qui peut être de 150 volts.
La tension à partir de la prise 18 du circuit de me- sure passe à travers le conducteur 24 et le conducteur 26 dans le câble de la station de mesure, vers une station de mesure 37,qui peut contenir des résistances fixes 30 et 32 en série avec un potentiomètre 34, comportant uné prise mobile 36 susceptible d'être actionnée par un élément sensible à l'humidité 38. Lorsque l'élément sensible à l'humidité 38 change de longueur, la prise 36 se déplace sur le poten- tiomètre,en faisant varier le potentiel appliqué au con- ducteur 40 venant du câble de la station de mesure 28 qu'il traverse.
Le circuit de retour à la masse pour la station de mesure est oonstituépar le conducteur 42 traversant le câble 28 et se dirigeant 'vers le châssis de la partie de l'appareil constituant le dispositif comparateur de ten- sions.
Il apparait:. clairement que le dispositif ainsi dé- crit,sert à transformer les variations d'humidité en va- riations de tension électrique. Des variables autres que l'humidité,peuvent être mesurées de façon similaire par l'utilisation d'éléments appropriés sensibles à une condi- tion agissant sur des résistahces variables ou par l'uti- lisation de résistances ou d'autres éléments de circuit eux-mêmes directement sensibles à la' condition à mesurer.
Le' conducteur 40 venant de la station de mesure est connecté à l'anode 44 d' une diode 46 par une résistancede signal de pont 48, shuntée,à son extrémité située du côté du câble,par un condensateur 50, de façon à réduire au
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minimum la sensibilité de l'appareil à des parasites électriques apparaissant dans le câble 28. Associé à l'a- node 44 se trouve une cathode thermionique 52 connectée à travers le secondaire d'un transformateur 54 au bras mo- bile 60 d'un potentiomètre 58 à tension d'exploration. Le primaire 62 du transformateur 56 peut être excité à partir de toute source 64 appropriée de courant alternatif afin d'appliquer à la cathode 52 une tension alternative cor- respondante.
Une des bornes de l'enroulement du potentiomètre 58, à tension d'exploration,est mise à la masse en 66, tandis que l'autre borne 68 est connectée au conducteur de la tension à mesurer 24. L'élément résistant du potentiomè- tre 58 s'étend sur un arc de cercle légèrement inférieur à 3600 et un contact auxiliaire 70 connecté au conducteur de batterie 22 est situé à l'intérieur de la partie d'arc inutilisée. Un moteur 72 entraîne le bras de potentiomè- tre de façon continue dans le sens desaiguilles d'une mon- tre, comme indiqué, grâce à quoi le Dras 60 passe sueces- sivement sur toute la longueur de l'enroulement de poten- tiomètre et engage momentanément le contact auxiliaire 70 à chaque tour de son mouvement.
Un disque portant des chiffres est entrainé en rotation de Façon synchrone avec le bras de potentiomètre 60, par le moteur 72 et une ban- de imprimée 76,associée à la roue 74 portant des chiffres, est périodiquement amenée en position d'engagement avec les chiffres de la roue 74 par un barreaufrappeur 78 dont le déplacement est commandé par le mouvement de l'armature 78 du relais à solénoide 83,quand le dit relais est excité.
pendant la période où le bras 60 est hors de sa posi- tion d'engagement avec les autres parties du potentiomètre
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58, le bras est maintenu .au potentiel positif maximum du circuit de césure,par le branchement d'une résistance de stabilisation71, de l'ordre d'un megaohm ou plus, entre le bras 60 et le cohducteur 24 de mesure de tension.
Les signaux produits par le circuit sensible à l'équi- libre traversent le conducteur 84 et le condensateur de couplage 86 pour se diriger vers la grille de contrôle 88 de la lampe amplificatrice.90 en traversant une résistance 92. La fonction du condensateur 86 et de la résistance 92 est connectée à la masse à travers la résistancede fuite de grille 94, et l'extrémité,située du coté de la grille de contrôla,de la résistance 92, est shuntée à la masse par un condensateur filtre 96,. La lampe amplificatrice 90 oom- porte une cathode 91 connectée à une grille de protection 93 et connectée à la masse par une résistance cathodique 95 de façonà fournir la tension de polarisation à la gril- le de contrôle 88.
Une grille 98 de change d'espace est située entre la grille de contrôle 88 et la grille de proteo tion 93, et cette grille de charge 98 est excitée à partir du conducteur de batterie 22,en passant à travers la résis- tance de réduction de tension 100 et le conducteur 102.
' L'alimentation en énergie de la grille de charge 98 est fil- trée de ses composantes alternatives par la connexion du condensateur 104 entre la grille 98 et la masses
Une anode 105est située à l'extérieur de l'ensemble des éléments décrits plus haut en liaison avec le tube à vide 90, et elle est connectée avec le conducteur de batterie 102 par l'intermédiaire d'une résistance de charge 108. Un filtrage du circuit d'anode.éliminant les composantes parasites du signal,
est obtenu par la connexion du condensa- teur 110 entre l'anode 106 et la Basset Les signaux qui
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apparaissent dans le circuit anodique de la lampe 90 sont transmis aux étages suivants par l'Intermédiaire du con- densateur de couplage 112, connecté entre l'anode 106 et une résistance de fuite de grille 114, dispositif dont l'extrémité éloignée est mise à la masse. Une résistance de limitation 116 connecte la jonction du condensateur 112 et de la résistance de fuite de grille 114,avec la grille de contrôle 118,d'un tube de déclanchoment à décharge gazeu- se 130.
La grille de contrôle 118 est shuntée à la masse par le condensateur filtre 122 et par une diode 124 ayant une telle polarité que la grille de contrôle 118 soit empêchée de devenir négative par rapport à la masse. Une amélioration de la stabilité est obtenue par la connexion d'un condensateur 126 entre la grille de contrôle 118 et la cathode thermionique 128 du tube à décharge 120. Une grille-écran 130, située à l'intérieur du tube à décharge 120,entre l'électrode de contrôle 118 et l'anode 132, est connectée électriquement!, directement avec la cathode 128.
L'anode 132 du tube de déclenchement 120 est connectée , avec le conducteur de batterie 102 par une résistance 134 et le circuit anodique à haute tension est complété par, la connexion d'une résistance cathodique 136 entre la catho- de 128 et la prise de polarisation 16 par le conducteur 137.
La résistance cathodique 136 est shuntée par le condensa- teur 138 afin d'améliorer les propriétés du circuit de commutation "flip-flop" à deux tubes couplés comme il est plus explicite dans la demande de brevet français N 539.328 du ler Août 1947.
Le rappel du circuit"flip-flop"est obtenu par le tube de rappel 162 comportant une cathode 164 connectée par le conducteur 137,à la prise de polarisation 16 et comportant
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une grille-écran 166 connecta directement à la cathode 164.
Du côté de la grille-écran opposée à la cathode 164 se trou- ve une anode 168 qui est connectée au conducteur de bat- terie 102 à travers la résistance anodique 170. L'anode 168 du tube de rappel 162 est couplée à l'anode 132 du tube de déclenchement 120 par la condensateur de commutation 175 connecté entre eux.
Une grille de contrôle 171 située entre la cathode 164 et la grille-écran 166,sert à contrôler la décharge à l'intérieur du tube de rappel 168.en fonction des signaux arrivant à travers le condensateur 176 connecté entre la grille de contrôle et la cathode 172 de la diode de rappel 174. Un chemin de retour de courant continu pour la grille de contrôle 174 est prévu par la résistance 178 connectée entre la grille de contrôle 171 et la masse.
L'influence indésirable des parasites électriques du courant est de nouveau éliminée ou réduite au minimum par un condensateur 180 shunté entre la grille de contrôle 171 et la cathode 164.
L'on peut noter en passant qu'aucune impédance appré- ciable n'est introduite dans le circuit de retour venant de la cathode 164 et de la prise de polarisation 16, permettant ainsi la suppression des dispositifs de sécurité décrits dans le brevet ci-dessus mentionné, à cet endroit du circuit.
Cependant, la résistance 136 qui se trouve dans le circuit de retour cathodique du tube de déclenchement 120 produit un accroissement de l'impulsion positive de contrôle au moment de la rupture de circuit du tube de déclenchement 120. Un condensateur 140 connecté entre la cathode 128 du tube de déclenchement 120 et l'extrémité, non reliée à la masse
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de la résistance de fuite de grille 148, imprima l'impulsion de contrôle qui se produit dans cette partiedu circtuit sur la grille de contrôle 142 du tube de contrôle de relais 144 à travers la résistance de limitation 146.
Le tube de contrôle de relais 144 peut,, comme les tubes du circuit flip-flop décrit précéde ment, être du type à décharge ga- zeuse désignés dans le commerce sous le nom de "Thyratron".
Une grille-écran 154 qui se trouve à l'intérieur du tube de contrôle de relais 144 est directement connectée à la ca- thode thermionique 152 et, à l'extérieur de cet ensemble d'é lectrodes est située une anode 160 connectée à la borne positive de la source anodique 12 par la résistance de li- mitation 161. Un enroulement de relais 156 connecte la cathode 152 à la prise de polarisation 16 et un condensateur réservoir ou d'emmagasinage d'énergie 158 est shunté entre l'anode 160 et l'extrémité située vers la prise de l'enrou- lement de relais 156. On a constaté qu'un condensateur de quatre microfarads est adapté à constituer le condensateur réservoir 158.
Le relais 156 porte une paire de contacts normalement ouverts, connectés en série avec les relais à solénolde 82 et avec une source 163 excitant un barreau frappeur. En pratique, la source 163 d'excitation du bar- reau frappeur et la source 64 du signal d'équilibre peuvent n'être qu'une même source mais il peut se trouver des condi- tions qui rendent souhaitable l'utilisation des fréquences des conducteurs commerciaux dans le circuit de la source 163 d'excitation du barreau frappeur de prise ot d'une autre fréquence pour la source 64 du signal d'équilibre afin d'em- pocher l'interférence des circuits d'énergie avec les cir- cuits du signal d'équilibre.
La diode de rappel 174, dont il a été parlé précédemment
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est disposée dans un circuit tel qu'une impulsion de rappel soit appliquée à la grille de contrôle 171 seulement durant le passage du bras 60 sur le contact de rappel 70 qui se trou- ve sur le potentiomètre 58. La cathode 172 de la diode 174 est connectée au@contáct de blooage du circuit de rappel 20 par l'intermédiaire d'une résistance 182 et l'anode 173 de la diode 174 est connectée avec le bras tournant 60 du potentiomètre 58.
Comme le potentiel positif appliqué à la cathode 172 à partir de la prise 20 de blocage du circuit de rpppel est supérieur au potentiel positif maximum exis- tant en tout point de l'enroulement du potentiomètre 58. il ne peut y avoir aucun passage de courant électrique à tra- vers la diode de rappel 174 durant la partie du cycle opé- ratoir correspondant à la prise de mesure. pendant une par- tie de sa rotation, le bras 60 "flotte" ce qui revient à dire qu'il est désengagé électriquement de toute partie du potentiomètre 58, Durant cette période, l'anode 173 a un potentiel fixé par la résistance de fuite 17, connectée entre le bras 80 et la prise 18 du circuit de mesure.
Le bras 60 et les circuits qui lui sont associés, sont mainte- nus ainsi à un potentiel suffisamment bas pour empêcher la conduction à travers la diode de rappel 174 et, en même temps, suffisamment élevé pour empêcher également la con- duction à travers la diode 46 sensible à l'équilibre,
Si l'on considère la position relative des parties précédemment décrites en coopération les unes avec les au- tres, l'on comprendra aisément le fonctionnement de l'appa- reillage. Le moteur 72 entraine le bras 60 du potentiomètre et la roue à imprimer 74, de façon continue. Le conducteur 40 jappliqueuà 1*anode 44 un potentiel de courant continu,
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indicateur des conditions existantes à la station de mesu- re 27.
Ce potentiel se trouve toujours entre 0 et 50 volts.
Lorsque le bras 60 du potentiomètre 58 tourne, il Imprime sur la cathode 52 de la diode 46 de signal d'équilibre, un potentiel d'exploration variant périodiquement de 0 à 50 volts de façon continue, la tension d'exploration partant de 50 volts positifs par rapport à la masse et décroissant Graduellement jusqu'à 0. En un certain point,, durant cette variation, la tension sur la cathode 52 devient presque égale à celle qui existe sur l'anode 44, à la suite de quoi les potentiels alternatifs superposés sur la cathode 52 entraî- nent périodiquement la cathode 52 à devenir négative par rapport à l'anode 44 produisant un courant pulsatoire dans le conducteur fixé à l'anode 44.
Ces pulsations développent uno tension pulsatoire correspondante à travers la résistance 48 du signal de pont', cette tension traversant la lampe 90 amplificatrice de signal,dans laquelle ces excursions de tension sont amplifiées et imprimées ensuite au tube de déclenchement 120. Une décharge comrence alors dans le tube 120 produisant une impulsion positive dans son circuit catho- dique,qui produit alors le début d'une décharge dans le tu- be de contrôle de relais 144.
La décharge du tuba 144 de con- trôle de relais provoque la décharge du condensateur réser- voir 158 par l'intermédiaire du relais 156', fermant momentané- ment les contacts de relais 156 et excitant instantanément le adénoïde 82 à partir de la source 163 afin d'entraîner le barreau frappeur 78 contre la bande d'impression 176, l'ame- nant en position d'engagement avec la roue à imprimer 74 de façon à imprimer sur la bande un nombre donnant une indica- tion de la position angulaire du bras 60 du potentiomètre
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58 au moment où la tension d'exploration développée à partir du potentiomètre 58 est égale à la tension de sortie de la station de mesure.
Comme une tension donnée venant de la station de mesure correspond à une valeur prédéterminée de la condition à mesurer, la roue à imprimer peut être étalonnée directement afin d'indiquer la valeur de la con- dition à cette époque
La continuation de la rotation du bras du potentiomè- tre diminue encore davantage la composante de tension de courant continu au point 32, accroissant ainsi le signal d'en- trée vers la grille de contrôle 118 du tube de déclenchement 120. La grille de contrôle Il$ est amenée alternativement à devenir positive et négative.
Le courant anodiqué tra- versant le tube de déclenchement 120 est limité par les ré- sistanoes 134 et 136 et; par conséquent- il y a danger que l'application de signaux négatifs à la grille de contrôle 118 puisse interrompre la décharge à travers le tube de dé- clenchement 120, ce qui peut entrainer des opérations suc- cessives dépression érronées.
La possibi- lité d'une telle éventualité est éliminée par la connexion d'une diode de blocage 124 entre la grille de contrôle 118 et la massé, l'anode de la diode étant connectée à la masser .tors de l'arrivée d'un signal de polarité négative sur la grille 118, la conduction dans la diode est établie de façon limiter l'excursion négative du signal et à empêcher l'in- terception de l'arc de décharge à l'intérieur du tube de dé- clenchement 120.
La continuation de la rotation du bras 60 de potentio- mètre désengage le bras 60 des éléments actifs du potentiel \ mètre. A ce moment; le courant traversant la résistance de stabilisation 71 amène le potentiel du bras 60 et des circuits qui lui sont associés, au. potentiel maximum du cir-
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cuitde mesure, environ 50 volts, par rapport à la masse.
Ce potentiel assure que la transmission du signal de courant alternatif, à travers la dlode 46 de signal d'équilibre est empêchée et, en même temps, il maintient négative l'anode 173 de la diode de rappel 174 par rapport à sa cathode 172, empêchant le fonctionnement du circuit de rappel. Lors d'un déplacement ultérieur du bras de potentiomètre 60, le contact de rappel 70 est momentanément traversé par le courant élevant le potentiel du circuit dubras à la pleine tension d'alimentation de l'anode, soit 150 volts, amenant l'anode 173 à devenir positive par rapport à la cathode 172 de façon à développer aux bornes de la résistance de charge de la diode de rappel,une impulsion de 50 volts qui agit sur le tube de rappel 162 par l'intermédiaire du condensa- teur de couplage 176, de façon à établir une décharge dans le tube de rappel 162,
et à supprimer la décharge du tube de déclenchement 120. Cette tension de bras de 150 volts porte la cathode 52 de la diode 46 du signal d'équilibre à devenir encore plus positive par rapport à l'anode qui lui est associéeempêchant le fonctionnement du circuit de signal à cet instant. Ceci prépare le circuit pour la ré- pétition de l'opération do mesure qui commence avec le ré- engagement de l'enroulement du potentiomètre 58 par le bras de potentiomètre 60 lors de la rotation suivante.
Les valeurs des composantes de circuit que l'on a cons- taté être appropriées,en faisant des observations à la vitesse de deux observations par minute,sont les suivantes:
Résistance de signal d'équilibre 48 : 220.000 ohms
Condensateur-filtre 50 de ligne 1 mfd
Résistance de stabilisation 71 10 megohms
Condensateur de couplage 86 0,05 mfd
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Résistance de limitation 92 : 100.000 ohms
Résistance de fuite de grille 94 : 220.000 ohms
Condensateur-filtre de grilla 96 : 0,01 mfd
Résistance de réduction de tension de grille 100 1,5 megohm
Résistance de charge anodique 108 : 220.000 ohms
Condensateur-filtre anodique 110 :
0,01 mfd du 'tube Condensateur d'entrée/de déclen- chement Ils 0,05 mfd
Résistance de fuite à l'entrée du tube de déclenchement 114 : 220.000 ohms
Résistance de limitation à l'entrée du tube de déclenchement 116 : 220.000 ohms .Condensateur-filtre à l'entrée du tube de déclenchement 126 : 250mmfd
Résistance anodique du tube de déclenchement 134 : 220.000 ohms du tube
Résistance cathodique/de déclen- chement 136 10.000 ohms
Condensateur cathodique du tube de déclenchement 138 0,005 mfd
Condensateur de couplage à la sortie du tube de déclenchement 140 :
0,05 mfd
Résistance de limitation du tube de relais 148 : 220.000 ohms
Résistance de fuite de la grille du tube de relais 148 220.000 ohms
Condensateur-filtre d'entrée du tube de relais 150 : 250 mmfd
Condensateur-réservoir 158 : 4 mfd
Résistance de limitation 161 :
470.000 ohms
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Résistance anodique du tube de rappel 170 220.000 ohms
Condensateur de commutation 175 0,01 mfd
Condensateur de couplage d'entrée du tube de rappel 176 0,05 mfd
Condensateur diltre d'entrée du tube de rappel 180 250 mmfd 'Résistance de charge de la diode do rappel 182 220.000 ohms
Bien que l'appareillage de déclenchement mohtré comme contrôlant le fonctionnement du barreau frappeur, compren- ne une paire de tubes à vide, il est évident que l'on peut admettre l'utilisation de tout type d'appareillage de déclenchement caractérisé par au moins deux conditions d'équilibre séparées par une région d'instabilité,
appareil- lage dans lequel l'une ou l'autre des deux conditions de stabilité peut être obtenue par l'application despulsations de rappel et de déclenchement aux bornes (Paires appropriées.
Il est en outre évident que le ou les appareils sensibles au courant de sortie de ce circuit de mesure peuvent réagir comme indicateurs vis uels ou peuvent indiquer leur réaction en effectuant une opération de contrôle. Le terme appareil indicateur employé ici, entend embrasser les deux types de fonctionnement.
En outre, bien qu'une seule forme de réalisationde l'invention ait été illustrée et décrite, il est bien en- tendu que diverses modifications dans la forme et la dis- position relative des parties peuvent être effectuées sans changer l'esprit de l'invention, ni sortir de son domaine.
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"Improvements to devices" ## ëiSB-ëî'iqa [ë8 "g: e''ags" '' '"" "@ This invention relates to measuring devices of variable quantities, and in particular a type of device of this kind where an exploration variable has passed successively through a series of values including that of the quantity to be measured, and where the indicating operation begins when the exploration value and the measured value have a predetermined relation to one another. compared to each other.
Apparatus of this type known in the prior art exhibited several serious limiting defects.
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ment their use by inexperienced operators, especially 'when it was a question of Measured quantities varying within a large margin. The presence of an apparatus force sensitive to equilibrium can be considered fundamental in this
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operating mode and on. It is customary to perform any indication operation at the moment when the quantity to be measured at the input of the balance indicating device crosses the region of zero value. The use of mechanical balance indicators is accompanied by contact bounces often producing erroneous indications.
When the equilibrium indicator is of such a nature as to offer high sensitivity in the region of zero value of the quantity to be measured; it does not withstand normal, long the forces produced in the presence of the values of the quantity to be measured widely deviating from the equilibrium value. When AC amplifiers are used to detect the sensitivity of an apparatus using DC or constant voltages to be measured and scanned, the existence of the predetermined relationship between the voltage to be measured and the voltage of exploration, is usually characterized by the appearance of a pulse at the output of the amplifier.
From a safety point of view, the appearance at this time of a DC signal is much preferable, and that is why AC bridges have been used to some extent for this purpose. In AC bridges, a voltage exists on both sides of the balance bridge; it simply passes through the value zero and undergoes a consequent phase reversal when the bridge passes through the equilibrium bridge. While / while a signal usable for control purposes exists after the equilibrium point has been crossed, such a signal is also present before the equilibrium point has been reached, this signal not differing from the first. than by phase.
In addition, when using a bridge to
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alternating current, the calibration of the measuring circuit is easily disturbed by the existence of capacitances, interference in the conductors. All these faults of the existing apparatus have been found to be reduced to a minimum to the point of being able to be neglected, in a circuit where a direct current is used in the bridge or voltage comparison circuit, but where the 'alternating current is used to produce a signal at the time and after the time the equilibrium or equality of the two voltages has been reached.
Accordingly, an object of the invention is to provide a novel combination assembly, of a non-mechanical nature, sensitive to balance.
Another object of the invention is to constitute a new indicator of equilibrium which is almost insensitive to excessive values far removed from the region of zero value of the function or generator to be measured.
Yet another object of the invention is to constitute a new balance indicator producing an impulse during the passage through the region of zero value of the variable to be measured but not being able to repeat this impulse without an appropriate new adjustment.
Yet another object of the invention is to provide a new circuit device of new design, allowing direct current voltages to be compared and producing an alternating current signal when the compared voltages have a predetermined relation one by one. compared to each other.
Other objects and characteristics of the invention will emerge from the description and the appended drawings, it being understood that these are given only by way of non-limiting example.
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The single figure schematically shows the electrical circuits of an apparatus comprising the application of the principles of the invention.
A number of thermionic lamps are shown in the figure, each provided with an electron emitting cathode, brought to operating temperature by a heating filament associated with said cathode. Neither the heating filaments nor their excitation circuits have been shown for the purpose of simplifying the presentation, since any type of filament can be used successfully.
In the circuit shown, the voltages necessary for operation are derived from the accumulator battery 13, whose negative pole is grounded and the positive pole is connected to one end of a voltage divider 14 , the other end of which is also earthed. The voltage divider 14 comssrte, at various intermediate points of the taps making it possible to supply a certain number of operating voltages, the purpose of which emerges from the names which will be given to them and from the following descriptive text. The voltage of the lower tap 16 serves to provide a / bias for the operation of stereo electronic discharge lamps and may therefore be called the bias tap 16.
The next, in the order of increasing positive voltages, is tap 18 of the measuring circuit, supplying energy to the measuring bridge. In practice the voltage of the measuring tap 18, with respect to the mass, is established at about 50 volts.
The next higher voltage outlet is the reset or reset control blocking outlet, which may have a potential of about 100 volts with respect to
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to ground. This voltage prevents the operation of the return circuit during the measurement cycle. The conductor 22 is at the potential of the terminal of the battery which can be 150 volts.
The voltage from the measuring circuit tap 18 passes through conductor 24 and conductor 26 in the measuring station cable, to a measuring station 37, which can contain fixed resistors 30 and 32 in series with a potentiometer 34, comprising a movable plug 36 capable of being actuated by a humidity sensitive element 38. When the humidity sensitive element 38 changes length, the plug 36 moves on the potentiometer , by varying the potential applied to conductor 40 coming from the measuring station cable 28 which it passes through.
The ground return circuit for the measuring station is formed by conductor 42 passing through cable 28 and leading to the frame of the part of the apparatus constituting the voltage comparator device.
It appears:. clearly that the device thus described serves to transform variations in humidity into variations in electric voltage. Variables other than humidity can be measured in a similar fashion by the use of suitable elements sensitive to a condition acting on variable resistances or by the use of resistors or other circuit elements themselves. themselves directly sensitive to the condition to be measured.
The conductor 40 coming from the measuring station is connected to the anode 44 of a diode 46 by a bridge signal resistance 48, shunted at its end located on the cable side by a capacitor 50, so as to reduce at
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minimum the sensitivity of the device to electrical interference appearing in the cable 28. Associated with the node 44 is a thermionic cathode 52 connected through the secondary of a transformer 54 to the movable arm 60 of a potentiometer 58 at exploration voltage. Primary 62 of transformer 56 may be energized from any suitable source 64 of AC current to apply a corresponding AC voltage to cathode 52.
One of the terminals of the winding of potentiometer 58, at scanning voltage, is grounded at 66, while the other terminal 68 is connected to the conductor of the voltage to be measured 24. The resistance element of the potentiometer tre 58 extends over an arc of a circle slightly less than 3600 and an auxiliary contact 70 connected to the battery conductor 22 is located inside the unused arc part. A motor 72 drives the potentiometer arm continuously in the clockwise direction, as shown, whereby the Dras 60 passes successively the full length of the potentiometer winding and momentarily engages the auxiliary contact 70 on each revolution of its movement.
A disk bearing numbers is rotated synchronously with the potentiometer arm 60, by the motor 72 and a printed band 76, associated with the wheel 74 bearing numbers, is periodically brought into the engagement position with the digits. digits of the wheel 74 by a striking bar 78 whose displacement is controlled by the movement of the armature 78 of the solenoid relay 83, when said relay is energized.
during the period when the arm 60 is out of its position of engagement with the other parts of the potentiometer
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58, the arm is maintained at the maximum positive potential of the cut-off circuit, by the connection of a stabilization resistor 71, of the order of one megaohm or more, between the arm 60 and the voltage measurement cohducer 24.
Signals produced by the balance sensitive circuit pass through conductor 84 and coupling capacitor 86 to the control gate 88 of the amplifier lamp.90 through a resistor 92. The function of capacitor 86 and resistor 92 is connected to ground through gate leakage resistor 94, and the end, located on the side of the control gate, of resistor 92, is shunted to ground by a filter capacitor 96 ,. The amplifier lamp 90 has a cathode 91 connected to a protective grid 93 and connected to ground by a cathode resistor 95 so as to supply the bias voltage to the control grill 88.
A space exchange grid 98 is located between the control grid 88 and the protection grid 93, and this charging grid 98 is energized from the battery lead 22, passing through the reduction resistor. voltage 100 and conductor 102.
The power supply to the load grid 98 is filtered from its AC components by the connection of the capacitor 104 between the grid 98 and ground.
An anode 105 is located outside of all of the elements described above in connection with the vacuum tube 90, and it is connected with the battery lead 102 through a load resistor 108. A filtering of the anode circuit, eliminating the parasitic components of the signal,
is obtained by connecting the capacitor 110 between the anode 106 and the Basset The signals which
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appear in the anode circuit of the lamp 90 are transmitted to the following stages through the intermediary of the coupling capacitor 112, connected between the anode 106 and a gate leakage resistor 114, the device of which the far end is set. the mass. A limiting resistor 116 connects the junction of capacitor 112 and gate leakage resistor 114, with control gate 118, of a gas discharge trigger tube 130.
Control gate 118 is shunted to ground by filter capacitor 122 and by a diode 124 having such a polarity that control gate 118 is prevented from going negative with respect to ground. An improvement in stability is obtained by connecting a capacitor 126 between the control grid 118 and the thermionic cathode 128 of the discharge tube 120. A screen grid 130, located inside the discharge tube 120, enters. the control electrode 118 and the anode 132, is electrically connected! directly with the cathode 128.
The anode 132 of the trigger tube 120 is connected, with the battery lead 102 by a resistor 134 and the high voltage anode circuit is completed by, the connection of a cathode resistor 136 between the cathode 128 and the socket. polarization 16 by conductor 137.
Cathode resistor 136 is shunted by capacitor 138 in order to improve the properties of the "flip-flop" switching circuit with two coupled tubes as is more explicit in French patent application N 539.328 of August 1, 1947.
The return of the "flip-flop" circuit is obtained by the return tube 162 comprising a cathode 164 connected by the conductor 137, to the polarization tap 16 and comprising
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a screen grid 166 connected directly to cathode 164.
On the side of the screen grid opposite the cathode 164 is an anode 168 which is connected to the battery lead 102 through the anode resistor 170. The anode 168 of the return tube 162 is coupled to the anode resistor 170. anode 132 of the trigger tube 120 by the switching capacitor 175 connected together.
A control grid 171 located between the cathode 164 and the screen grid 166, serves to control the discharge inside the return tube 168 according to the signals arriving through the capacitor 176 connected between the control grid and the cathode 172 of booster diode 174. A direct current return path for control grid 174 is provided by resistor 178 connected between control grid 171 and ground.
The unwanted influence of electrical noise in the current is again eliminated or minimized by a capacitor 180 shunted between the control grid 171 and the cathode 164.
It may be noted in passing that no appreciable impedance is introduced into the return circuit coming from the cathode 164 and the polarization tap 16, thus allowing the elimination of the safety devices described in the above patent. above mentioned, at this point of the circuit.
However, the resistor 136 which is in the cathode return circuit of the trigger tube 120 produces an increase in the positive control pulse at the time of the trigger tube 120 circuit break. A capacitor 140 connected between the cathode 128 of the trigger tube 120 and the end, not connected to ground
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of gate leakage resistor 148, printed the control pulse that occurs in this part of the circuit on the control gate 142 of the relay control tube 144 through the limiting resistor 146.
The relay control tube 144 may, like the tubes of the flip-flop circuit described above, be of the gas discharge type referred to in the trade as "Thyratron".
A screen screen 154 which is inside the relay control tube 144 is directly connected to the thermionic cathode 152 and, outside this set of electrodes is located an anode 160 connected to the thermionic cathode. positive terminal of anode source 12 through limiting resistor 161. A relay winding 156 connects cathode 152 to bias tap 16 and a reservoir or energy storage capacitor 158 is shunted between the anode 160 and the end located towards the receptacle of the relay winding 156. It has been found that a capacitor of four microfarads is suitable to constitute the reservoir capacitor 158.
Relay 156 carries a pair of normally open contacts, connected in series with solenoid relays 82 and with a source 163 energizing a batting bar. In practice, the excitation source 163 of the striker bar and the source 64 of the equilibrium signal may be one and the same source, but there may be conditions which make it desirable to use the frequencies of the bars. commercial conductors in the circuit of the tap bar excitation source 163 ot another frequency for the source 64 of the balance signal in order to prevent interference of the power circuits with the circuits baked balance signal.
The booster diode 174, which was mentioned previously
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is arranged in a circuit such that a return pulse is applied to the control grid 171 only during the passage of the arm 60 over the return contact 70 which is on the potentiometer 58. The cathode 172 of the diode 174 is connected to the blocking contact of the return circuit 20 via a resistor 182 and the anode 173 of the diode 174 is connected with the rotating arm 60 of the potentiometer 58.
Since the positive potential applied to cathode 172 from the rppel circuit blocking tap 20 is greater than the maximum positive potential existing at any point of the potentiometer winding 58. there can be no current flow. electrical through the return diode 174 during the part of the operating cycle corresponding to the measurement. during part of its rotation, the arm 60 "floats" which amounts to saying that it is electrically disengaged from any part of the potentiometer 58. During this period, the anode 173 has a potential fixed by the leakage resistance 17, connected between the arm 80 and the socket 18 of the measuring circuit.
Arm 60 and associated circuitry are thus kept at a potential low enough to prevent conduction through booster diode 174 and, at the same time, high enough to also prevent conduction through the booster. diode 46 sensitive to balance,
If we consider the relative position of the parts previously described in cooperation with each other, we will easily understand the operation of the apparatus. The motor 72 drives the arm 60 of the potentiometer and the print wheel 74, continuously. The conductor 40 I apply to 1 * anode 44 a direct current potential,
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indicator of existing conditions at the measuring station 27.
This potential is always between 0 and 50 volts.
As the arm 60 of the potentiometer 58 rotates, it prints on the cathode 52 of the balance signal diode 46, a scan potential periodically varying from 0 to 50 volts continuously, the scan voltage starting at 50 volts positive with respect to mass and gradually decreasing to 0. At a certain point, during this variation, the voltage on cathode 52 becomes almost equal to that which exists on anode 44, as a result of which the potentials AC pulses superimposed on cathode 52 periodically cause cathode 52 to become negative with respect to anode 44 producing a pulsating current in the conductor attached to anode 44.
These pulses develop a corresponding pulsating voltage across resistor 48 of the bridge signal, this voltage passing through signal amplifying lamp 90, where these voltage excursions are amplified and then imparted to trigger tube 120. A discharge then begins in tube 120 producing a positive pulse in its cathode circuit, which then initiates a discharge in relay control tube 144.
The discharge of the relay control tuba 144 causes the discharge of the reserve capacitor 158 through the relay 156 ', momentarily closing the relay contacts 156 and instantly energizing the adenoid 82 from the source 163. in order to drive the striking bar 78 against the printing tape 176, bringing it into the position of engagement with the printing wheel 74 so as to print on the tape a number giving an indication of the angular position of the potentiometer arm 60
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58 at the moment when the scanning voltage developed from the potentiometer 58 is equal to the output voltage of the measuring station.
Since a given voltage coming from the measuring station corresponds to a predetermined value of the condition to be measured, the print wheel can be calibrated directly to indicate the value of the condition at that time.
Continuing to rotate the potentiometer arm further decreases the DC voltage component at point 32, thereby increasing the input signal to control grid 118 of trigger tube 120. The control grid It $ is caused to become positive and negative alternately.
The anodized current through trigger tube 120 is limited by resistors 134 and 136 and; therefore, there is a danger that the application of negative signals to the control grid 118 could interrupt the discharge through the trigger tube 120, which could lead to erroneous vacuum successive operations.
The possibility of such an eventuality is eliminated by the connection of a blocking diode 124 between the control gate 118 and the massé, the anode of the diode being connected to the masser during the arrival of the mass. a signal of negative polarity on the gate 118, the conduction in the diode is established so as to limit the negative excursion of the signal and to prevent the interception of the discharge arc inside the trigger tube 120.
Continued rotation of potentiometer arm 60 disengages arm 60 from the active elements of the potential meter. At the moment; the current flowing through stabilization resistor 71 brings the potential of arm 60 and of the circuits associated with it, to. maximum circulating potential
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fired measurement, approximately 50 volts, with respect to the mass.
This potential ensures that the transmission of the alternating current signal, through the balance signal dlode 46 is prevented and, at the same time, it keeps the anode 173 of the boost diode 174 negative with respect to its cathode 172, preventing operation of the return circuit. During a subsequent displacement of the potentiometer arm 60, the return contact 70 is momentarily crossed by the current raising the potential of the arm circuit to the full supply voltage of the anode, i.e. 150 volts, bringing the anode 173 to become positive with respect to the cathode 172 so as to develop across the load resistor of the return diode a 50 volt pulse which acts on the return tube 162 via the coupling capacitor 176 , so as to establish a discharge in the return tube 162,
and suppressing the discharge from the trigger tube 120. This 150 volt arm voltage causes the cathode 52 of the balance signal diode 46 to become even more positive with respect to the anode associated with it preventing operation of the circuit. signal at this time. This prepares the circuit for the repetition of the measuring operation which begins with the re-engagement of the potentiometer winding 58 by the potentiometer arm 60 on the next rotation.
The values of the circuit components which have been found to be appropriate, making observations at the rate of two observations per minute, are as follows:
Balance signal resistance 48: 220,000 ohms
1 mfd line 50 filter capacitor
Stabilization resistor 71 10 megohms
Coupling capacitor 86 0.05 mfd
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Limiting resistor 92: 100,000 ohms
Gate leakage resistance 94: 220,000 ohms
Grill capacitor-filter 96: 0.01 mfd
Grid voltage reduction resistor 100 1.5 megohm
Anode load resistance 108: 220,000 ohms
110 Anode Filter Capacitor:
0.01 mfd from the tube Input / trip capacitor They 0.05 mfd
Leakage resistance at the input of trigger tube 114: 220,000 ohms
Limiting resistance at the input of the trip tube 116: 220,000 ohms. Filter capacitor at the input of the trip tube 126: 250mmfd
134 trigger tube anode resistance: 220,000 tube ohms
Cathode resistance / tripping 136 10,000 ohms
Trigger tube cathode capacitor 138 0.005 mfd
Coupling capacitor at the output of the trigger tube 140:
0.05 mfd
Relay tube 148 limiting resistance: 220,000 ohms
Relay tube grid leak resistance 148 220,000 ohms
Relay tube input filter capacitor 150: 250 mmfd
Capacitor-tank 158: 4 mfd
Limiting resistor 161:
470,000 ohms
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Anodic resistance of the return tube 170 220,000 ohms
Switching capacitor 175 0.01 mfd
Return tube input coupling capacitor 176 0.05 mfd
Return tube input dilter capacitor 180 250 mmfd 'Return diode load resistance 182 220,000 ohms
Although the tripping apparatus, designed as controlling the operation of the batting bar, comprises a pair of vacuum tubes, it is obvious that one can accept the use of any type of tripping apparatus characterized by at least two equilibrium conditions separated by a region of instability,
apparatus in which one or the other of the two conditions of stability can be obtained by applying the restoring and tripping pulses to the terminals (Appropriate pairs.
It is further evident that the device or devices sensitive to the output current of this measuring circuit can react as visual indicators or can indicate their reaction by performing a control operation. The term indicating apparatus used here is intended to encompass both types of operation.
Further, although only one embodiment of the invention has been illustrated and described, it is understood that various modifications in the form and the relative arrangement of the parts can be made without changing the spirit of the invention. invention, nor go beyond its domain.