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PROCEDE DE TELEMESURE.
La présente invention concerne un système de télémesure comprenant plusieurs postes transmetteurs et un seul poste récepteur central suscepti- ble d'être relié par une ligne à deux conducteurs de longueur quelconque à cha- cun des,postes transmetteurs et dans lequel la variable à transmettre est re- présentée dans chaque poste transmetteur par la valeur d'une résistance déter- minée.
On connaît des systèmes de ce type (voir par exemple brevet amé- ricain N 2.232.288 du 18 février 1941 au nom de F.F. UELHING et brevet fran- çais N 754.130 du 11 avril 1943 au nom de Cyril MIDWORTH) dans lesquels la variable à transmettre est représentée dans un poste transmetteur par le rap- port de deux résistances et où un parcours différent est imposé à chaque al- ternance d'un courant alternatif, l'une des alternances passant par l'une des- dites résistances et l'autre alternance passant par l'autre résistance. Ces systèmes sont alimentés à tension alternative constante et la variable à trans- mettre est représentée au poste récepteur soit par le rapport des courants alternatifs de chaque alternance soit par la différence de ces courants.
Dans ces systèmes le courant de chaque alternance dépend non seu- lement de celle des résistances qu'il traverse mais également de la résistan- ce de la ligne joignant le transmetteur au récepteur. Chaque courant d'une alternance donnée est inversement proportionnel à la somme de la résistance de mesure qu'il traverse et de la résistance de ligne. Et la valeur de la mesure, qu'elle soit obtenue en faisant le rapport ou la différence des deux courants de polarités opposées, est fonction de la résistance de la ligne.
Il en résulte que la résistance de ligne intervient dans l'étalonnage du sys- tème et que de tels systèmes ne se prêtent pas à la commutation successive de plusieurs transmetteurs à un récepteur central.
L'objet de la présente invention est de fournir un système de té- lémesure du genre décrit dans lequel la mesure est indépendante de la résis- tance de ligne.
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Un autre objet de la présente invention est de fournir uri poste récepteur central de télémesure susceptible d'être commuté successivement et sans réglage à différents postes transmetteurs inégalement éloignés.
Le système de l'invention consiste à émettre du poste récepteur vers le poste transmetteur actuellement relié des impulsions successives de courant égales en amplitude et de polarité alternée données par un générateur de courant constant, à disposer au poste transmetteur des moyens de-conduction unidirectionnels tels que le courant d'une polarité déterminée traverse la résistance représentant la variable à transmettre et que le courant de pola- rité opposée passe par un court-circuit de ladite résistance et à mesurer par un appareil du genre volt-mètre la différence des tensions développées aux bornes du'récepteur par chacun des courants de polarité opposée.
Le voltmètre peut être situé soit au-delà du générateur de cou- rant constant par rapport à l'inverseur de polarité, soit entre le générateur et l'inverseur.
Dans le premier cas les deux tensions développées par'les courants de polarité opposée sont de sens opposé. Si la durée des impulsions positives de courant est la même que la durée des impulsions négatives, le voltmètre mesure la valeur moyenne de ces deux tensions qui est proportionnelle à la ré- sistance à transmettre.
Dans le second cas les deux tensions sont de même signe et le volt- mètre doit mesurer la différence desdites tensions. A cet effet l'une des ten- sions est stockée dans un condensateur et l'autre est mesurée en mettant en série ledit condensateur aux bornes du voltmètre en inversant Ses armatures.
L'invention va être décrite ci-après sur plusieurs exemples de réalisation. Cette description sera faite en relation avec les dessins an- nexés dans lesquels : - la figure 1 représente un ensemble de télémesure dans lequel les moyens de passage undirectionnel du courant au poste transmetteur consistent en un relais polarisé; - la figure 2 donne un exemple de générateur de courant constant; - la figure 3 représente un,ensemble de télémesure dans lequel les moyens de passage unidirectionnel au poste transmetteur consistent dans des redresseurs; - la figure 4 est une variante de la figure 1 dans laquelle le voltmètre est placé entre le générateur de courant constant et l'inverseur de polarité; - la figure 5 représente sous forme de diagramme le montage du voltmètre dans la variante de la figure 4.
Sur la figure 1, on a représenté en 1 le poste récepteur cen- tral et en 2 l'un des postes transmetteurs.
La résistance 3 à mesurer qui peut être une jauge à résistance, est en série avec l'enroulement de commande d'un relais polarisé 4 et est branchée entre les extrémités 5 et 6 de la ligne 18 reliant le poste 2 au poste 1.
Chaque poste transmetteur tel que 2 est relié au poste récepteur central 1 par une ligne à deux conducteurs telle que 18. On a représenté sur la figure, trois postes transmetteurs 2, 2' et 2" desservis par les lignes 18, 18', 18". Ces lignes aboutissent sur les plots 19-20, 19'-20', 19"-20" d'un commutateur tournant dont les bras mobiles 37 peuvent être manoeuvrés manuellement à l'aide du bouton moleté 38. Dans chacune de leurs positions, les bras mobiles relient les bornes d'entrée 11-12 du poste récepteur cen- tral 1 à l'une des têtes de ligne 18, 18' ou 18".
Au poste récepteur, on a représenté en 8 un générateur qui four- nit un courant constant Io et, en 9, un inverseur tournant entraîné à vitesse constante par un moteur 10. Le moteur 10 entraîne l'inverseur 9 par l'inter- médiaire d'un pignon 39 et de la vis sans fin 40. Le rôle de cet inverseur est d'inverser d'une manière régulière le sens du courant Io envoyé dans ]aligne
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entre les points 11 et 12. Un voltmètre 14, branché entre 11 et 12 marque la valeur moyenne de la tension entre ces deux pointso
Les générateurs à courant constant sont bien connus dans la tech- nique. Dans le but d'être complet, on a représenté un tel générateur sur la figure 2.
Il se compose d'un tube pentode 31 du type 6J7 dont la. grille 32 est polarisée par la résistance cathodique 33 de l'ordre de-3.000 ohms. La plaque est portée par la batterie 34 au potentiel de 250 volts à travers la résistance de charge branchée entre 11 et 12 de l'ordre de quelques milliers d'ohms et constituée par la ligne 18 et le poste récepteur 2. L'écran 36 est porté au potentiel de 100 volts par la batterie 35. Dans ces conditions, on recueille entre 11 et 12 un courant de 4 milliampères environ.
Soit + Io le courant constant circulant dans la ligne ; lorsque Io est négatif, le relais ferme le contact 7 qui court-circuite la résistance 3; lorsque Io est positif, le contact est ouvert.
Soit RL la résistance de la ligne, RR la résistance du relais 4, RX la valeur de la résistance 3.
Pendant l'alternance positive, on a, en appelant E la tension entre 11 et 12 :
E1 = Io (RL + RR + RX), pendant l'alternance négative, on aura
E2 = -Io (RL + RR) Si la constante de temps du voltmètre est grande par rapport à la période des impulsions, le voltmètre indiquera la moyenne de ces deux valeurs, soit
E = 1 Io RX
2 L'indication du voltmètre sera donc proportionnelle à la valeur de la résis- tance à mesurer et ne dépendra ni de la résistance du relais, ni de la résis-. tance de la ligne.
Dans le mode de réalisation de la figure 3, le poste de mesure est constitué simplement par un redresseur sec 13 et la résistance à mesurer 3, montés en parallèle entre les bornes 5 et 6 d'arrivée de la ligne. Le re- dresseur est supposé présenter, pour les alternances négatives, une impédance négligeable par rapport à RX et, pendant les alternances positives, une impé- dance considérable par rapport à RX.
Dans ces conditions, la résistance mesurée entre 5 et 6 sera sensiblement nulle si Io est négatif et sensiblement égale à RX si Io est positif.
On voit que l'on a :
El = Io (RL + RX) si Io est positif, et
E2 =-Io,R si Io est négatif. d'où en définitive :
EMI3.1
E = IpoRx comme dans le cas précédent., 2
Le calcul précédent néglige la force contrélectromotrice du re- dresseur sec 13. On pourrait éliminer les erreurs dues à cette force contré- lectromotrice en insérant entre les points 15 et 16, un redresseur 17, iden- tique au redresseur 13, mais monté en sens inverse.' Ce redresseur 17 est tracé en pointillé sur la figure 3.
Dans les systèmes représentés par les figures 1 et 3, la précision des mesures dépend évidemment de la précision avec laquelle l'on réalise l'é- galité en amplitude et en durée des impulsions de courant positives et néga-
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tives, et pour réaliser cette égalité, un appareillage de précision est néces- saire en général.
Dans les systèmes qui vont être exposés maintenant la précision des mesures n'est pas affectée par une inégalité de durée des impulsions de courant constant.
Sur la figure 4 on a représenté comme précédemment en 1 le poste récepteur et en 2 le poste de mesure. Ce dernier est semblable à celui de la figure 1. Dans le poste récepteur le voltmètre est. situé avant l'inverseur de polarité du courant et non plus après comme dans -Les montages précédents.
Au poste récepteur on a, en 8, le générateur de courant constant et en 23 un inverseur manoeuvré par une clef 24 à deux positions. Le rôle de cet inverseur est de permettre, par le manoeuvre de la clef 24, d'inver- ser le sens du courant envoyé dans la ligne entre les points 11 et 12. Dans la position de repos de la clef le courant circule dans le sens négatif.
Le voltmètre 28 de consommation négligeable devant Io est branché entre les bornes de sortie 21 et 22 du générateur 8.
La tension entre les points 21 et 22 est égale à
E1 Io (RL + RR) lorsque la clef est dans la position repos (courant négatif) et à
E2 = Io (RL + RR + RX)lorsque la clef est dans la position travail' (courant positif) la variation # E = E2 - El de la tension est donc égale à Io RX; il est donc facile d'en déduire
Rx = # E
Io
Pour faciliter-'la mesure de # E, on règle manuellement ou automa- tiquement le tarage du voltmètre 28 de manière à ramener à zéro son indication lorsque la clef 24 se trouve dans la position de repos correspondant au con- tact 7 fermé. La lecture effectuée sur la graduation de 28 quand la clef 24 est au travail donne alors une mesure proportionnelle à RX.
Sur la figure 5, outre les organes précédemment indiqués, on a représenté en 25 une capacité et en 26 et 27 deux contacts supplémentaires manoeuvrés également par la clef 24 de commande de l'inverseur. Le rôle de ces contacts est - en position de repos, la clef 24 (contact 7 fermé) de court-circuiter le voltmètre 28 et de brancher la capacité 25 entre les bornes 21 et 22 du géné- rateur 8. La capacité 25 se chargera alors à la tension E1 en un temps qui peut être considéré comme négligeable, le circuit de charge ne comprenant pas d'autre résistance que celle de la source 8.
- en position de travail (contact 7 ouvert) de brancher en série entre les bornes 21 et 22 le voltmètre et la capacité chargée.
Dans ces conditions la tension aux bornes du voltmètre sera éga- le à # E = E2 - El = Io Rx
L'invention a été décrite dans ce qui précède par voie d'exemple.
Des modifications concernant certains organes peuvent apparaître cependant à ceux ayant l'expérience de la technique et les montages comprenant ces mo- difications entrent dans le domaine général de l'invention.
R E V E N D I C A T IONS.
**ATTENTION** fin du champ DESC peut contenir debut de CLMS **.
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TELEMETRY PROCESS.
The present invention relates to a telemetry system comprising several transmitter stations and a single central receiver station capable of being connected by a two-conductor line of any length to each of the transmitter stations and in which the variable to be transmitted is represented in each transmitter station by the value of a determined resistance.
Systems of this type are known (see, for example, American patent N 2,232,288 of February 18, 1941 in the name of FF UELHING and French patent N 754,130 of April 11, 1943 in the name of Cyril MIDWORTH) in which the variable to transmitting is represented in a transmitter station by the ratio of two resistors and where a different path is imposed on each alternation of an alternating current, one of the alternations passing through one of the said resistors and the another alternation passing through the other resistance. These systems are supplied at constant alternating voltage and the variable to be transmitted is represented to the receiving station either by the ratio of the alternating currents of each halfwave or by the difference of these currents.
In these systems, the current of each alternation depends not only on that of the resistances which it crosses but also on the resistance of the line joining the transmitter to the receiver. Each current of a given half-wave is inversely proportional to the sum of the measurement resistance it passes through and the line resistance. And the value of the measurement, whether it is obtained by making the ratio or the difference of the two currents of opposite polarities, is a function of the resistance of the line.
As a result, line resistance is involved in the calibration of the system and such systems do not lend themselves to the successive switching of several transmitters at a central receiver.
The object of the present invention is to provide a telemetry system of the kind described in which the measurement is independent of line resistance.
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Another object of the present invention is to provide a central telemetry receiver station capable of being switched successively and without adjustment to different transmitter stations which are unequally distant.
The system of the invention consists in transmitting from the receiving station to the currently connected transmitter station successive pulses of current equal in amplitude and of alternating polarity given by a constant current generator, in placing unidirectional conduction means at the transmitter station such as that the current of a given polarity crosses the resistance representing the variable to be transmitted and that the current of opposite polarity passes through a short-circuit of the said resistance and to measure by a device of the volt-meter type the difference of the developed voltages across the receiver by each of the currents of opposite polarity.
The voltmeter can be located either beyond the constant current generator with respect to the polarity inverter, or between the generator and the inverter.
In the first case the two voltages developed by the currents of opposite polarity are of opposite direction. If the duration of the positive current pulses is the same as the duration of the negative pulses, the voltmeter measures the average value of these two voltages which is proportional to the resistance to be transmitted.
In the second case, the two voltages have the same sign and the voltmeter must measure the difference between said voltages. For this purpose, one of the voltages is stored in a capacitor and the other is measured by placing said capacitor in series across the terminals of the voltmeter by inverting its armatures.
The invention will be described below with reference to several exemplary embodiments. This description will be given in relation to the appended drawings in which: FIG. 1 represents a telemetry assembly in which the means for undirectional passage of the current to the transmitter station consist of a polarized relay; FIG. 2 gives an example of a constant current generator; - Figure 3 shows a telemetry assembly in which the means of unidirectional passage to the transmitter station consist of rectifiers; - Figure 4 is a variant of Figure 1 in which the voltmeter is placed between the constant current generator and the polarity inverter; - Figure 5 shows in diagram form the mounting of the voltmeter in the variant of Figure 4.
In FIG. 1, there is shown at 1 the central receiving station and at 2 one of the transmitting stations.
Resistor 3 to be measured, which may be a resistance gauge, is in series with the control winding of a polarized relay 4 and is connected between ends 5 and 6 of line 18 connecting station 2 to station 1.
Each transmitter station such as 2 is connected to the central receiver station 1 by a two-conductor line such as 18. The figure shows three transmitter stations 2, 2 'and 2 "served by lines 18, 18', 18. ". These lines end on the pads 19-20, 19'-20 ', 19 "-20" of a rotary switch whose movable arms 37 can be operated manually using the knurled button 38. In each of their positions, the movable arms connect the input terminals 11-12 of the central receiving station 1 to one of the line heads 18, 18 'or 18 ".
At the receiving station, there is shown at 8 a generator which supplies a constant current Io and, at 9, a rotating inverter driven at constant speed by a motor 10. The motor 10 drives the inverter 9 via the intermediary. a pinion 39 and the worm 40. The role of this inverter is to regularly reverse the direction of the current Io sent in] aligns
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between points 11 and 12. A voltmeter 14, connected between 11 and 12, marks the average value of the voltage between these two points.
Constant current generators are well known in the art. In order to be complete, such a generator has been shown in FIG. 2.
It consists of a 31 type 6J7 pentode tube including the. grid 32 is polarized by cathode resistance 33 of the order of -3000 ohms. The plate is carried by the battery 34 to the potential of 250 volts through the load resistor connected between 11 and 12 of the order of a few thousand ohms and constituted by line 18 and the receiver station 2. The screen 36 is brought to the potential of 100 volts by the battery 35. Under these conditions, a current of approximately 4 milliamps is collected between 11 and 12.
Let + Io be the constant current flowing in the line; when Io is negative, the relay closes contact 7 which short-circuits resistor 3; when Io is positive, the contact is open.
Let RL be the resistance of the line, RR the resistance of relay 4, RX the value of resistance 3.
During the positive half-wave, we have, by calling E the voltage between 11 and 12:
E1 = Io (RL + RR + RX), during the negative half-wave, we will have
E2 = -Io (RL + RR) If the time constant of the voltmeter is large compared to the period of the pulses, the voltmeter will indicate the average of these two values, i.e.
E = 1 Io RX
2 The voltmeter indication will therefore be proportional to the value of the resistance to be measured and will depend neither on the resistance of the relay, nor on the resistance. tance of the line.
In the embodiment of FIG. 3, the measuring station is constituted simply by a dry rectifier 13 and the resistance to be measured 3, mounted in parallel between the terminals 5 and 6 of the line arrival. The rectifier is assumed to have, for negative halfwaves, a negligible impedance with respect to RX and, during positive halfwaves, a considerable impedance with respect to RX.
Under these conditions, the resistance measured between 5 and 6 will be substantially zero if Io is negative and substantially equal to RX if Io is positive.
We see that we have:
El = Io (RL + RX) if Io is positive, and
E2 = -Io, R if Io is negative. hence ultimately:
EMI3.1
E = IpoRx as in the previous case., 2
The preceding calculation neglects the counter-electromotive force of the dry straightener 13. The errors due to this counter-electromotive force could be eliminated by inserting between points 15 and 16, a straightener 17, identical to the straightener 13, but mounted in direction. reverse. ' This rectifier 17 is drawn in dotted lines in FIG. 3.
In the systems represented by FIGS. 1 and 3, the precision of the measurements obviously depends on the precision with which the equality in amplitude and duration of the positive and negative current pulses is achieved.
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tives, and in order to achieve this equality, precision equipment is generally necessary.
In the systems which will now be discussed, the accuracy of the measurements is not affected by an unequal duration of the constant current pulses.
In FIG. 4, as previously, the receiving station is shown at 1 and the measuring station at 2. The latter is similar to that of figure 1. In the receiving station the voltmeter is. located before the current polarity inverter and no longer after as in -The previous assemblies.
At the receiving station there is, at 8, the constant current generator and at 23 an inverter operated by a key 24 with two positions. The role of this inverter is to allow, by operating the key 24, to reverse the direction of the current sent to the line between points 11 and 12. In the key's rest position, the current flows in the line. negative meaning.
The voltmeter 28 of negligible consumption in front of Io is connected between the output terminals 21 and 22 of the generator 8.
The voltage between points 21 and 22 is equal to
E1 Io (RL + RR) when the key is in the rest position (negative current) and at
E2 = Io (RL + RR + RX) when the key is in the working position (positive current) the variation # E = E2 - El of the voltage is therefore equal to Io RX; it is therefore easy to deduce
Rx = # E
Io
To facilitate the measurement of # E, the calibration of the voltmeter 28 is manually or automatically adjusted so as to bring its indication to zero when the key 24 is in the rest position corresponding to the closed contact 7. The reading taken on the graduation of 28 when the key 24 is at work then gives a measurement proportional to RX.
In FIG. 5, in addition to the previously indicated members, there is shown at 25 a capacitor and at 26 and 27 two additional contacts also operated by the key 24 for controlling the reverser. The role of these contacts is - in the rest position, the key 24 (contact 7 closed) short-circuit the voltmeter 28 and connect the capacitor 25 between terminals 21 and 22 of the generator 8. The capacitor 25 will be charged. then to the voltage E1 in a time which can be considered as negligible, the load circuit not comprising any resistance other than that of the source 8.
- in the working position (contact 7 open), connect in series between terminals 21 and 22 the voltmeter and the charged capacity.
Under these conditions the voltage across the voltmeter will be equal to # E = E2 - El = Io Rx
The invention has been described in the foregoing by way of example.
Modifications relating to certain components may be apparent to those skilled in the art, however, and assemblies comprising such modifications are within the general scope of the invention.
R E V E N D I C A T IONS.
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