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La présente invention concerne les relais sensibles à la capacité et plus particulièrement les relais de ce genre comportant un oscillateur faisant partie du système de détection.
L'un des buts principaux de l'invention est de commander un relais en réponse à de légères variations d'une capacité de commande.
L'invention a aussi pour but de faire varier à peu près instantanément entre une valeur maxima et une valeur minima, l'amplitude du courant alternatif engendré par un oscillateur, sous l'action de légères variations
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d'une capacité de commande.
L'invention se propose également d'empêcher les variations de l'énergie d'alimentation d'affecter la sensibilité d'un relais sensible à la capacité.
Pour atteindre ces buts, ainsi que quelques autres, l'invention réalise un circuit oscillateur comprenant un circuit-bouchon oscillant couplé avec un tube de décharge électronique, trie source de voltage al- ternatif étant prévue pour l'anode du tube oscillateur.
Un circuit de travail peut être connecté dans le circuit d'anode du tube électronique et un circuit additionnel peut être disposé pour appliquer une polarisation posi- tive à la grille du tube électronique pendant les alter- nances positives de l'énergie électrique fournie à l'anode Avec cette disposition, l'amplitude du courant alternatif engendré par l'oscillateur augmente d'une valeur minima à une valeur maxima à peu près instantanément quand s'a- morcent des oscillations.
D'autres buts et avantages de l'invention apparaîtront à la lecture de la description qui va suivre.
Cette description se réfère au dessin annexé, dont l'uni- que figure schématique représente les éléments essentiels d'un relais sensible à la capacité et conforme à l'inven- tion.
Si on se réfère plus particulièrement au des- sin, on voit que le dispositif représenté comprend un oscillateur A commandant le fonctionnement d'un relais B.
L'oscillateur A comprend un tube de décharge électronique 10 comportant une anode 12, une cathode 14, une grille 16 et un élément de chauffage de cathode 18.
Un circuit-bouchon oscillant est couplé avec le tube 10 ; il consiste en une bobine 20 connectée en parallèle avec un condensateur 22, une extrémité de ce circuit en parallèle étant mise à la terre en 26.
La cathode 14 du tube 10 est connectée à la borne centrale
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de la bobine 20. L'anode 12 du tube 10 est couplée par l'intermédiaire d'un condensateur de blocage 24, avec l'extrémité du circuit-bouchon oscillant mise à la terre en 26. La cathode est ainsi maintenue à un certain poten- tiel alternatif par rapport à la terre. Une fuite de grille est prévue et se présente sous la forme, d'une résistance
28 connectée entre la grille 16 et la cathode 14.
L'énergie est fournie au dispositif par un transformateur 30, dont l'enroulement primaire est connec- té à une source de courant alternatif. Un enroulement se- condaire 32 du transformateur 30 a une borne connectée à la terre et l'autre borne connectée à l'anode 12 par l'intermédiaire d'une bobine 34 du relais B. Un conden- sateur approprié 36 peut être connecté en parallèle avec la bobine 34.
Un dispositif est prévu pour commander des oscillations ; il se présente sous la forme d'un poten- tiomètre capacitif comprenant un condensateur 38 connecté en série avec un condensateur variable 40. Ce circuit en série est connecté en parallèle avec le circuit-bouchon oscillant, le condensateur variable 40 étant connecté à l'extrémité de ce circuit se trouvant du côté de la prise de terre 36, tandis que le condensateur 38 est con- necté à l'autre extrémité de ce circuit.
La grille 16 du tube 10 est connectée à la jonction entre les conden- sateurs 38 et 40. Dans cette disposition, le circuit d'entrée du tube 10 de décharge électronique est connecté comme la branche de détection d'un pont électrique, dont les condensateurs 38,40 et la bob ine 20 forment les branches et dont la diagonale équilibrée est connectée Par une extrémité à la grille 16 et par l'autre extrémité à la cathode 14.
Avec l'oscillateur décrit jusqu'à présent, des oscillations sont entretenues quand la grille 16 est excitée par une composante de voltage alternatif dont la phase est opposée à celle du voltage alternatif apparais-
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sant à l'anode 12. Si le rapport des impédances entre les deux moitiés de la bobine 20 est plus grand que le rapport des impédances entre les condensateurs 38, 40 la grille 16 est alimentée par un potentiel alternatif d'une phase appropriée pour amorcer et entretenir des oscillations.
Cependant, si on augmente la capacité du condensateur 40, ou si on diminue son impédance, l'amplitude du potentiel alternatif appliqué à la grille 16 diminue et l'amplitude des oscillations diminue également.
Une variation progressive de la capacité du condensateur 40 modifie l'amplitude des oscillations depuis 0 jusqu'à une certaine valeur maxima dépendant des caractéristiques du tube 10. Un tel changement de la ca- pacité du condensateur 40 rend la grille 16 positive par rapport à la cathode 14 ; en résulte un courant de grille et l'établissement d'une polarisation à courant continua travers la fuite de grille 28. Cette polarisation atteint un niveau qui limite l'amplification du tube 10, de telle sorte que l'on obtient finalement un point de fonctionnement stable.
Dans les conditions d'absence d'oscillation, aucune polarisation n'est produite et le tube 10 laisse passer un courant de plaque maximum. Au contraire, dans les conditions d'oscillation maxima, une polarisation maxi- ma est produite et le tube 10 laisse passer un courant de plaque minimum. Ainsi, on voit qu'en augmentant pro- gressivement la rétroaction depuis 0 jusqu'à un maximum, le courant de plaque diminue progressivement depuis une valeur maxima jusqu'à une valeur minima.
Les relais électriques possèdent une carac- téristique bien connue, qui consiste dans le fait qu'il faut un courant plus intense pour déplacer l'armature jus- qu'à sa position d'attraction que pour la maintenir dans cette position.
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Ainsi, si un relais sensible à la capacité doit fonctionner entre sa position de travail et sa position de repos, en réponse à de petites variations de la capacité du conden- sateur variable 40, la variation du courant de plaque @ doit être relativement importante par comparaison aveu la variation de la capacité de ce condensateur. Pour ob- tenir ce résultat, on prévoit un moyen pour appliquer une polarisation positive à la grille 16 pendant les alternances positives de l'énergie électrique alimentant le tube 10. A cet effet, l'enroulement secondaire 32 du transformateur 30 est connecté à la grille 16 par l'inter- médiaire d'une résistance 42.
Avec une telle disposition la variation de la capacité du condensateur 40, en vue de produire un potentiel alternatif ayant la phase voulue pour amorcer et entretenir des oscillations, provoque une augmentation sensiblement instantanée de l'amplitude des oscillations, depuis une valeur minima jusqu'à une valeur maxima, et produit dans le courant de plaque une modifi- cation instantanée d'une amplitude suffisante pour action- ner l.e relais B. De même, quand la capacité du condensa- teur 40 est réduite en dessous de la valeur pour laquelle le potentiel alternatif d'alimentation de la grille 16 possède la phase voulue pour mettre fin aux oscillations, il en résulte une réduction instantanée du courant de pla- que.
Si on suppose que le transformateur 32 est connecté à un secteur alternatif d'alimentation à 60 cycles, la capacité du condensateur 40 est sensiblement plus petite que celle du condensateur 38 et le tube 10 oscille pendant les alternances positives en atteignant une ampli- tude maximum au sommet des alternances positives du secteuro Cette amplitude, qui est commandée par le gain du tube et par la polarisation automatique, engendrée par l'action de redressement de lagrille et développée dans la fuite
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de grille 28, diminue quand la capacité du condensateur 40 augmente, puisque la valeur de la rétroaction est réduite par la diminution du rapport des impédances entre les condensateurs 38,40.
Quand la capacité du condensateur 40 est réduite davantage, la rétroaction subit également une nouvelle réduction, jusqu'au moment ou la rétroaction d'une phase appropriée est insuffisante pour entretenir les oscillations. Une variation appréciable de la capacité du condensateur 40 est nécessaire pour faire varier 1 pli- tude des oscillations de 0 à sa valeur maxima, et cette va- riation est progressive. En plus de cette variation progres- sive de l'amplitude des oscillations, le courant de plaque passe d'un minimum à un maximum, et le relais B peut fonc- tionner quand le courant est maximum au voisin de son maxi- mum.
Le but de l'invention est d'éliminer cet effet progressif des changements de la capacité du conden- sateur 40, aux environs du point de fonctionnement, de manière que le tube 10 soit soumis à une transition compa- rable pour ainsi dire à une action de déclic, quand le circuit passe de l'état oscillant à un état non oscillant et vice-versa. 'Une telle transition élimine pour toutes les applications pratiques, l'action progressive de la capacité du condensateur 40, et rend ainsi le circuit oscillateur extrêmement sensible autour du point de fonction- nement.
Ce but est atteint en connectant la grille 16, par l'intermédiaire d'une grande résistance 42 de l'ordre de 1 mégohm, au secteur d'alimentation alternatif, de manière que le voltage de plaque et le voltage de grille fournis par le secteur soient en phase. Il faut remarquer que l'addition d'un dispositif,en vue de fournir une pola- risation positive au tube quand il n'oscille pas, ne sur- monte pas la polarisation négative engendrée par les os- cillations quand le circuit oscille, et que le courant du
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circuit de plaque n'augmente pas à partir de sa valeur normalement engendrée sans l'addition de ce potentiel de polarisation de grille.
L'effet total de l'introduction d'un poten- tiel additionnel de grille en phase avec le voltage de pla- que est de rendre le tube 10 plus conducteur qu'il ne le serait sans l'addition de ce potentiel, en permettant ainsi le passage instantané de l'état oscillant à l'état non os- cillant ou vice versa pour de petites variations du poten- tiel de grille induit par le circuit-bouchon. On voit, d'après ceci, que pour de petites variations de la capacité du condensateur 40, autour du. point critique, le changement de rétroaction peut déclencher le tube pour le faire passer à l'état oscillant ou à l'état non oscillant, grâce à quoi un courant maximum ou un courant minimum est obtenu presque instantanément dans le circuit de plaque, sans pas- ser par des stades intermédiaires d'augmentation ou de dimi- nution du courant.
On a constaté également qu'en appliquant ainsi une polarisation positive à la grille du tube oscilla- teur 10, pendant les alternances positives du secteur d'ali- mentation, on réduisait à un minimum les variations produites dans les caractéristiques des circuits par les variations du secteur d'alimentation. Par conséquent, avec la dispo- sition décrite, le rapport entre les capacités du conden- sateur 38 et du condensateur 40, rapport nécessaire pour amorcer des oscillations, reste sensiblement le même malgré les variations du voltage d'alimentation.
Les techniciens comprendront que l'on peut apporter de nombreuses modifications au mode de réalisa- tion décrit ici, sans sortir pour cela du domaine de l'invention.
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The present invention relates to capacitance-sensitive relays and more particularly to relays of this type comprising an oscillator forming part of the detection system.
One of the main objects of the invention is to control a relay in response to slight variations in a control capacity.
The object of the invention is also to make the amplitude of the alternating current generated by an oscillator vary almost instantaneously between a maximum value and a minimum value, under the action of slight variations.
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control capacity.
The invention also proposes to prevent variations in supply energy from affecting the sensitivity of a capacitance sensitive relay.
To achieve these and other objects, the invention provides an oscillator circuit comprising an oscillating trap circuit coupled with an electronic discharge tube, an alternating voltage source being provided for the anode of the oscillator tube.
A working circuit can be connected in the anode circuit of the electron tube and an additional circuit can be arranged to apply a positive bias to the grid of the electron tube during positive alternations of the electric power supplied to it. The anode With this arrangement, the amplitude of the alternating current generated by the oscillator increases from a minimum value to a maximum value almost instantaneously when oscillations are started.
Other objects and advantages of the invention will become apparent on reading the description which follows.
This description refers to the accompanying drawing, the only schematic figure of which represents the essential elements of a capacitance-sensitive relay in accordance with the invention.
If we refer more particularly to the drawing, we see that the device shown comprises an oscillator A controlling the operation of a relay B.
Oscillator A includes an electronic discharge tube 10 having an anode 12, a cathode 14, a grid 16, and a cathode heater 18.
An oscillating trap circuit is coupled with tube 10; it consists of a coil 20 connected in parallel with a capacitor 22, one end of this circuit in parallel being earthed at 26.
Cathode 14 of tube 10 is connected to the central terminal
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of coil 20. The anode 12 of tube 10 is coupled via a blocking capacitor 24, with the end of the oscillating trap connected to ground at 26. The cathode is thus maintained at a certain point. alternative potential in relation to land. A grid leak is expected and takes the form of a resistor
28 connected between the grid 16 and the cathode 14.
Power is supplied to the device by a transformer 30, the primary winding of which is connected to an alternating current source. A secondary winding 32 of transformer 30 has one terminal connected to earth and the other terminal connected to anode 12 through a coil 34 of relay B. A suitable capacitor 36 can be connected in line. parallel with coil 34.
A device is provided for controlling oscillations; it takes the form of a capacitive potentiometer comprising a capacitor 38 connected in series with a variable capacitor 40. This series circuit is connected in parallel with the oscillating trap circuit, the variable capacitor 40 being connected to the end of this circuit being on the side of the earth electrode 36, while the capacitor 38 is connected to the other end of this circuit.
The grid 16 of the tube 10 is connected to the junction between the capacitors 38 and 40. In this arrangement, the input circuit of the electronic discharge tube 10 is connected like the detection branch of an electrical bridge, whose capacitors 38,40 and the coil 20 form the branches and whose balanced diagonal is connected by one end to the grid 16 and by the other end to the cathode 14.
With the oscillator described so far, oscillations are maintained when gate 16 is excited by an AC voltage component whose phase is opposite to that of the AC voltage appears.
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sant to the anode 12. If the ratio of the impedances between the two halves of the coil 20 is greater than the ratio of the impedances between the capacitors 38, 40 the gate 16 is supplied with an alternating potential of an appropriate phase to initiate and maintain oscillations.
However, if the capacity of the capacitor 40 is increased, or if its impedance is reduced, the amplitude of the alternating potential applied to the gate 16 decreases and the amplitude of the oscillations also decreases.
A progressive variation in the capacity of the capacitor 40 modifies the amplitude of the oscillations from 0 up to a certain maximum value depending on the characteristics of the tube 10. Such a change in the capacity of the capacitor 40 makes the gate 16 positive with respect to cathode 14; This results in gate current and the establishment of a DC bias through gate leakage 28. This bias reaches a level which limits the amplification of tube 10, so that ultimately a set point is obtained. stable operation.
Under the conditions of no oscillation, no bias is produced and tube 10 allows maximum plate current to pass. On the contrary, under maximum oscillation conditions, maximum bias is produced and tube 10 passes minimum plate current. Thus, it can be seen that by gradually increasing the feedback from 0 to a maximum, the plate current gradually decreases from a maximum value to a minimum value.
Electric relays have a well-known characteristic, which consists in the fact that a more intense current is required to move the armature to its attracting position than to maintain it in this position.
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Thus, if a capacitance-sensitive relay is to operate between its on and off position, in response to small variations in the capacitance of the variable capacitor 40, the variation in the plate current @ must be relatively large per comparison admits the variation of the capacity of this capacitor. To obtain this result, a means is provided for applying a positive bias to the grid 16 during the positive half-waves of the electric energy supplying the tube 10. For this purpose, the secondary winding 32 of the transformer 30 is connected to the grid 16 via a resistor 42.
With such an arrangement the variation of the capacitance of the capacitor 40, with a view to producing an alternating potential having the desired phase to initiate and maintain oscillations, causes a substantially instantaneous increase in the amplitude of the oscillations, from a minimum value to a maximum value, and produces in the plate current an instantaneous modification of sufficient amplitude to actuate relay B. Similarly, when the capacitance of capacitor 40 is reduced below the value for which the AC supply potential of gate 16 has the desired phase to put an end to the oscillations, this results in an instantaneous reduction of the plate current.
Assuming that transformer 32 is connected to a 60 cycle AC supply mains, the capacitance of capacitor 40 is substantially smaller than that of capacitor 38 and tube 10 oscillates during positive halfwaves reaching maximum amplitude. at the top of the positive half-waves of the sector o This amplitude, which is controlled by the gain of the tube and by the automatic polarization, generated by the straightening action of the grid and developed in the leak
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gate 28, decreases when the capacity of the capacitor 40 increases, since the value of the feedback is reduced by the decrease in the ratio of the impedances between the capacitors 38,40.
As the capacitance of capacitor 40 is further reduced, the feedback also undergoes further reduction, until such time as the feedback of an appropriate phase is insufficient to sustain the oscillations. Appreciable change in the capacitance of capacitor 40 is required to vary the range of oscillations from 0 to its maximum value, and this change is gradual. In addition to this progressive variation of the amplitude of the oscillations, the plate current goes from a minimum to a maximum, and the relay B can operate when the current is maximum near its maximum.
The object of the invention is to eliminate this gradual effect of changes in the capacitance of capacitor 40, around the point of operation, so that tube 10 is subjected to a transition comparable to, so to speak. click action, when the circuit goes from the oscillating state to a non-oscillating state and vice versa. Such a transition eliminates for all practical purposes the progressive action of the capacitance of capacitor 40, and thus makes the oscillator circuit extremely sensitive around the point of operation.
This goal is achieved by connecting the grid 16, via a large resistor 42 of the order of 1 megohm, to the AC supply mains, so that the plate voltage and the grid voltage supplied by the sector are in phase. It should be noted that the addition of a device, in order to provide a positive polarization to the tube when it is not oscillating, does not exceed the negative polarization generated by the oscillations when the circuit oscillates, and that the current of
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Plate circuit does not increase from its normally generated value without the addition of this gate bias potential.
The total effect of introducing an additional grid potential in phase with the plate voltage is to make the tube 10 more conductive than it would be without the addition of this potential, allowing thus the instantaneous passage from the oscillating state to the non-oscillating state or vice versa for small variations of the gate potential induced by the trap circuit. It can be seen from this that for small variations in the capacitance of capacitor 40, around. critical point, the feedback change can trigger the tube to switch to oscillating state or non-oscillating state, whereby maximum current or minimum current is achieved almost instantly in the plate circuit, without step - through intermediate stages of increase or decrease in current.
It has also been found that by thus applying a positive bias to the grid of the oscillator tube 10, during the positive half-waves of the supply sector, the variations produced in the characteristics of the circuits by the variations are reduced to a minimum. from the power supply. Consequently, with the arrangement described, the ratio between the capacitances of capacitor 38 and capacitor 40, the ratio necessary to initiate oscillations, remains substantially the same despite the variations in the supply voltage.
Those skilled in the art will appreciate that many modifications can be made to the embodiment described herein without departing from the scope of the invention.