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EMI1.1
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SYSTEMES DE COMMANDE OU DE SIGNALISATION ELECTRIQUES.
Cette invention fait l'objet d'une demande de brevet déposée en Grande-Bretagne le 21 juin 1946 aux noms de la STANDARD TEIEPHONES AND CABLES LIMITED et de MM. Eric Malcolm Swift McWHIRTER et Roland Harris DUNN.
La présente invention est relative à des systèmes de commande ou de signalisation électriques.
Dans un grand nombre de tels systèmes, il est nécessaire d'intercaler, en un point approprié du montage, un circuit à con- stante de temps comportant, par exemple, une résistance en série et un condensateur-shunt, pour aplanir les fluctuations de tension.
Ceci implique un retard dans le système et un compromis entre un filtrage satisfaisant des fluctuations de tension et une réponse raisonable aux variations de la tension moyenne.
L'un des objets de l'invention est de surmonter cette difficulté et d'établir un dispositif de montage qui permette d'uti- liser un circuit à grande constante de temps pour filtrer des fluc- tuations de tension lentes, @out en assurant une réponse rapide à
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une variation de tension moyenne qu'on désire utiliser.
Suivant certaines de ses caractéristiques ,l'invention consiste en un circuit électrique à constante de temps variable, comportant un élément de réactance, un élément de résistance compor- tant une ou plusieurs résistances non linéaires et des organes per- mettant de faire varier la valeur de la ou desdites résistances linéaires de manière à faire varier la constante de temps du circuit,
Suivant certaines autres de ses caractéristiques, l'in- vention consiste en un circuit électrique à constante de temps vari- able, comportant un élément de réactance, un élément de résistance consistant en une résistance linéaire, une source de potentiel et des organes permettant de faire varier ledit potentiel avant son application à la résistance non linéaire, ce qui permet de faire varier celle-ci et, en même temps, la constante de temps du circuit.
Suivant d'autres caractéristiques encore, l'invention consiste en un circuit électrique à constante de temps variable, comportant un élément de résistance, ce dernier consistant en deux redresseurs dont les pôles opposés sont reliés ensemble et à l'élé- ment de réactance, cependant que les autres extrémités desdits re- dresseurs sont reliées respectivement aux bornes positive et néga- tive d'une source de potentiel;
le montage comporte encore des or- ganes faisant varier la différence de potentiel entre le point de jonction des deux redresseurs et l'élément de réactance d'une part et les bornes de ladite source de potentiel d'autre part, le po- tentiel entre les bornes de ladite source restant sensiblement con- stant, ce qui permet d'obtenir deux conditions alternées seulement des deux redresseurs, à savoir, d'une part, celle où les deux re- dresseurs sont polarisés dans le sens de non conductibilité en don- nant une grande constante de temps au circuit et celle où l'un des redresseurs est polarisé à la condition de conductibilité et l'autre à la condition de non-conductibilité ce qui donne au circuit une
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faible constante de temps.
Suivant d'autres caractéristiques encore, l'invention consiste en un système de commande ou de signalisation électrique adapté à la conversion d'une fréquence en une quantité d'électricité.
Le système comporte un premier condensateur, qui reçoit à la fré- quence à convertir, les accroissements de charge périodiques pro- venant d'un second condensateur, des organes déchargeant le premier condensateur périodiquement entre les instants où lesdits accrois- sements de charge sont appliqués, un circuit à constante de temps dont l'énergie de sortie est une quantité variant avec la fréquence à convertir, ledit circuit à constante de temps consistant en deux redresseurs et en un élément de réactance.
Les redresseurs sont re- liés, à l'une de leurs extrémités, à des prises différentes d'un potentiomètre électrique, dont les bornes extrêmes sont reliées à une source de potentiel ; à leurs autres extrémités les redresseurs sont reliés à un élément de réactance, le premier condensateur étant également relié à un point dudit potentiomètre et lesdits redresseurs étant montés de telle façon qu'ils soient susceptibles d'être rendus non-conducteurs en vertu de la différence de poten- tiel entré les deux prises mentionnées du potentiomètre par rapport au potentiel du point de jonction des deux redresseurs et de l'élé- ment de réactance;
mais l'un des redresseurs devient conducteur lorsque la fréquence à convertir varie à une vitesse excédant une valeur prédéterminée par suite d'une variation du potentiel du point du potentiomètre auquel le premier condensateur est relié, par rapport au potentiel du point de jànction des deux redresseurs et de l'élément de réactance. La constante de temps du circuit con- stitué par les deux redresseurs et l'élément de réactance est ré- duite lorsque l'un des redresseurs est à la condition de conduc- tibilité.
L'invention sera mieux comprise à la lecture de la des- cription détaillée qui suit et l'examen du dessin joint qui re-
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présente, à titre d'exemple non limitatif, un mode de mise en oeuvre de ladite inventimn.
La figure unique du dessin joint représente le schéma d'un appareil pouvant être utilisé dans un système tel que décrit dans la demande de brevet déposée en Grande-Bretagne sous le numéro 1984/46.
Ledit système comporte un condensateur monté de telle ma- nière, qu'il reçoive des charges égales chaque fois que des contacts de relais sont actionnés. Ledit condensateur est monté en parallèle avec un amplificateur à gain élevé, de telle façon que ledit conden- sateur constitue un parcours de réaction négative pour ledit ampli- ficateur, pour que la charge aux armatures du condensateur croisse de façon linéaire, en fonction des accroissements positifs et non d'une manière logarithmique, tant que ledit amplificateur fonctionne au-dessous de la pleine charge.
Sous l'une des formes du système, l'armature du condensa- teur reliée à la sortie de l'amplificateur, est également reliée, par l'intermédiaire d'un potentiomètre, à un point de potentiel négatif, de telle manière qu'on obtienne un circuit de fuite; d'autre part, un point du potentiomètre est relié, par l'intermédiaire d'un circuit de retard résistance-capacité, à la grille d'un tube catho- dyne, dans le circuit de sortie duquel est monté un appareil de me- sure. Le circuit de fuite se stabilise automatiquement pour une fré- quence donnée d'application des accroissements positifs au conden- sateur et chaque charge du condensateur s'écoule immédiatement avant l'instant où la suivante arrive, lorsque les accroissements sont appliqués à la fréquence en question.
Le circuit de retard a une constante de temps de l'ordre de 20 secondes et filtre les variations de tension en une valeur rectiligne, qui est appliquée à l'appareil de mesure, lequel est gradué de manière à indiquer la fréquence à laquelle les accroissements de charge sont appliqués au condensateur.
De cette manière, le fonctionnement des contacts d'un compteur à kilowatt-heure peut provoquer l'enregistrement de kilowa@ts par un
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appareil approprié.
Sur la figure, un condensateur de grande capacité C1 reçoit des accroissements de charge par l'intermédiaire d'une résistance Rl à partir d'un condensateur de plus faible capacité C2, lequel est lui-même périodiquement chargé négativement et entièrement par les contacts pl dans leur position de repos, par l'intermédiaire d'une résistance R2.
Le condensateur Cl est monté entre la grille de commande et l'anode d'un tube pentode amplificateur V1, dont la grille-écran est maintenue au potentiel voulu par un potentiomètre consistant en trois résistances R3, R4 et R5 montées entre la borne positive à haute tension et la terre.
La source de tension à partir de laquelle C2 est chargé, est négative par rapport à la terre et présente une tension qui peut être approximativement égale à ladite haute tension positive.
L'anode de Vl et l'armature de Cl qui n'est pas reliée à Rl, sont reliées toutes deux à un potentiomètre consistant en résistances R6, R7, R8, R9 et R10, parmi lesquelles R6 représente virtuellement la charge d'anode de Vl.
Antérieurement, dans les montages de ce type, C1 était con- necté, par l'intermédiaire d'un circuit à constante de temps résis- tance-capacité, à la grille de dommande d'un tube électronique monté, soit en amplificateur, soit en cathodyne et l'énergie de sortie provenant dudit tube était appliquée à un appareil de mesure.
En outre, il était d'usage de s'arranger pour que la con- stante de temps du circuit soit suffisamment grande pour aplanir les fluctuations de l'état de charge de Cl, de telle sorte que l'ap- pareil de mesure présente une lecture stable. Cette disposition a l'inconvénient qu'avec des fréquences lentes d'application des ac- croissements de charge à Cl, un certain temps est nécessaire pour que l'appareil réponde aux charges appliquées à cette fréquence.
Après modification conformément à certaines caractéristiques de l'invention, le circuit à constante de temps comporte un élément
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de capacité et un élément de résistance comprenant des redresseurs reliés à une source de potentiel, avec des organes permettant de faire varier ledit potentiel de manière à modifier la résistance des redresseurs et par conséquent, la constante de temps du circuit.
Sur la figure 1, deux redresseurs Dl et D2 sont reliés à deux points du potentiomètre consistant en R6, 7, 8, 9 et 10, l'un de ces points constutuant la jonction entre R7 et R8 et l'autre la jonction entre R9 et R10.
Le point de jonction entre les redresseurs Dl et D2 est re- lié à C3 qui est l'élément de capacité du circuit à constante de temps et à la grille du tube électronique V2 monté en cathodyne.
La manière dont l'appareil fonctionne est la suivante :
C2 est chargé à un potentiel négatif par le contact oscil- lant P1 et lorsque ledit contact s'inverse, C2 se décharge dans Cl qui reçoit, de cette façon, un accroissement de charge pour chaque impulsion du contact pl.
Cl joue le rôle de parcours de réaction négative pour l'am- plificateur à gain élevé, de sorte que la charge du condensateur C1 croit de manière linéaire en fonction des accroissements positifs de charge provenant de C2 et non de manière logarithmique, comme ce serait le cas en l'absence de l'amplificateur.
Une résistance R14 assure une réaction négative supplémen- taire au tube VI et emprunte sa tension de réaction au circuit de cathode de V2 à la grille de laquelle la tension développée aux armatures de Cl est appliquée.
Un parcours de fuite est obtenu par l'intermédiaire des résistances R7, 8, 9, 10, pour le condensateur Cl, jusqu'à un point de potentiel négatif et l'état moyen de charge de C1 se stabilise automatiquement pour une fréquence donnée d'application des accrois- sements provenant de C2, c'est-à-dire pour une fréquence donnée d'impulsions du contact P1 et chaque charge appliquée sur Cl s'écoule avant l'arrivée de la suivante .
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Les résistances R8 et R9, les redresseurs Dl et D2 et le condensateur C3 forment ensemble le circuit à constante de temps destiné à filtrer les fluctuations de l'état de charge du condensa- teur Cl lorsqu@il est périodiquement relié à C2 par les impulsions du contact Pl, de sorte qu'une tension constante est appliquée à la grille de V2 et la constante de temps du circuit doit être assez grande pour filtrer lesdites fluctuations.
Lorsque la fréquence d'impulsion de pl est augmentée ou diminuée, l'état moyen de charge du condensateur Cl prend une va- leur moyenne plus élevée pour une fréquence d'impulsion augmentée et une valeur moyenne plus faible pour une fréquence d'impulsion réduite; un point d'équilibre différent s'établit alors. Il est nécessaire que cet état d'équilibre modifié soit transmis sous la forme d'une tension stable, également modifiée, à la grille du tube V2, dès que possible. pour des fréquences d'impulsion lentes, le circuit à constante de temps résistance-capacité fixe utilisé an- térieurement tend à retarder l'établissement de ladite nouvelle tension stable, ce qui impose un retard important dans la réponse aux variations de la fréquence d'impulsion.
Le potentiomètre consistant en R6, 7, 8, 9 et 10 est parcouru par un courant constant et les redresseurs Dl et D2 sont montés aux bornes de R8 et de R9.
La chute de tension constante à travers R8 et R9 est cal- culée de telle façon qu'elle soit légèrement supérieure à la valeur de chaque accroissement de tension appliqué au condensateur Cl et apparaît comme une tension inversée aux bornes des redresseurs Dl et D2, dont le sens de polarité est tel qu'ils soient dans un état de résistance élevée, désigné par simplification par l'expression "condition de non-conductibilité", bien qu'on se rendra compte que les redresseurs ne sont jamais complètement absolument non-con- ducteurs (en fait, il est nécessaire qu'ils ne le soient pas). pour faciliter la compréhension de l'appareil, on peut
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considérer R8 et R9 comme une résistance unique.
La tension aux bornes des redresseurs Dl et D2 est essentiellement commandée par la chute de tension à travers R8 et R9, mais la tension aux bornes de l'un desdits redresseurs considéré isolément est également affectée par la différence de potentiel entre le point où ledit redresseur est relié au potentiomètre R6, 7,8,9 et 10 et le point où il est relié à C3 et à la grille de V2.
Ladite différence de potentiel est affectée par une modification de potentiel, en tout point du .potentiomètre R6, 7, 8, 9 et 10.
L'état de charge variable de Cl, lorsque ce condensa- teur se charge et se décharge périodiquement, provoque dans le potentiel dudit potentiomètre, une variation de ce type et le poten- tiel appliqué par intervalles aux bornes de chacun desdits redresseurs est un potentiel à fluctuations.
Lorsque la fréquence d'impulsion du contact P1 est stable, le potentiel de la grille de V2 devient stable, à une va- leur moyenne comprise entre les extrêmes de la fluctuation de la tension appliquée par Cl aux redresseurs par l'intermédiaire dudit potentiomètre et tend, en fait, à suivre le potentiel mbyen du point milieu entre R8 et R9. Le potentiel constant aux bornes de R8 , R9 est choisi tel, que les fluctuations, lorsque C1 se charge et se décharge à une fréquence constante, n'atteignent pas la valeur pour laquelle l'un des redresseurs Dl et D2 devient conducteur.
Le potentiomètre R6, 7, 8, 9, 10, combiné avec le con- densateur Cl, constitue une source de potentiel permettant de pola- riser les redresseurs, en raison du fait que le premier assure un potentiel constant et l'autre un potentiel à fluctuations superposé, les fluctuations du potentiel combiné étant contenues dans des limi- tes telles, que les deux redresseurs restent non-conducteurs, lorsque la fréquence d'application des accroissements de charge à Cl, est constante.
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correspondant à la variation de la fréquence d'impulsion de pi.
Lorsque les fluctuations du potentiel de C1 passent par leur maximam, le redresseur qui était conducteur revient à la con- dition de non-conductibilité jusqu'au maximum identique suivant et, si le potentiel de la grille de V2 ne s'est pas entièrement réglé de lui-même à la fréquence d'impulsion modifiée, le redresseur re- devient conducteur et le potentiel de la grille de V2 varie à nou- veau.
Ces opérations se répètent jusqu'à ce que le potentiel de la grille de V2 se soit ajusté de lui-même à la nouvelle fréquence d'impulsion, après quoi les fluctuations du potentiel de C1 ne pro- duisent plus de différence de potentiel entre les connexions du re- dresseur audit point du potentiomètre et à la grille de V2 suffisante pour surmonter le potehtiel de polarisation constant aux bornes de R8 et de R9 et les deux redresseurs restent alors non-conducteurs, ce qui donne une faible constante de temps pour maintenir le poten- tiel de la grille du V2 constant.
En conséquence, le dispositif donne une constante de temps élevée pour une fréquence constante d'impulsion de pl et filtre ainsi effectivement les fluctuations de la tension appliquée à la grille de V2, tout en permettant une réponse rapide à une variation de la fréquence d'impulsion.
Sur la figure, CI est représenté relié au point de jonction de R8 et de R9, mais il est clair que C1 peut être relié à des points divers du potentiomètre, suivant les possibilités du montage, à con- dition que les fluctuations de l'état de charge dudit condensateur soient telles qu'elles provoquent une fluctuation du potentiel de différents points dudit potentiomètre et, particulièrement, des points de connexion audit potentiomètre des redresseurs Dl et D2.
On a constaté que la connexion de Cl à la jonction de R6 et de R7 donnait de bons résultats et une telle connexion est représentée en trait interrompu sur la figure, le condensateur C1 étant désigné par C1'. Sur la figure un appareil de mesure M est représenté relié par
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l'intermédiaire d'une résistance variable R12, à un potentiomètre consistant en Rll et R13 en série et constituant la charge de ca- thode de V2,. Rll est variable pour permettre l'ajustement du zéro de l'appareil de mesure.
Ledit appareil de mesure enregistre la fréquence d'impul- sion du contact P1, en mesurant l'énergie de sortie du circuit de cathode de V2, qui suit les variations de la tension de la grille dudit tube .
R12 permet d'étalonner les déviations de l'appareil de me- sure.
La constante de temps de charge de Cl peut être ajustée de façon correspondant à différentes fréquences d'impulsion et à différentes valeurs de Cl. Si ladite constante de temps est réduite au delà de certaines limites, il peut être bon d'ajouter un autre élément de condensateur, au circuit à constante de temps assurant le filtrage, constitué par les redresseurs Dl et D2 et par le con- densateur C3.
Cette disposition peut être réalisée er. montant un conden- sateur C4, dans la position représentée en trait interrompu sur la figure, entre le point de jonction de R7, R8 et du redresseur Dl et la terre.
Il est parfois avantageux de réduire le courant de chauffage de V1, pour réduire le courant de grille aux instants où la grille du tube est rendue positive.
Sur la figure, une résistance R15 est représentée en série avec les connexions de chauffage de la cathode, à cet effet.
Bien entendu, l'invention est susceptible de nombreuses variantes, accessibles à l'homme de l'art, suivant les applications envisagées, et sans s'écarter du domaine de l'invention.