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"Perfectionnements relatifs à des dispositifs sensibles à la fré- quence".
La présente invention est relative à des appareils électrique sensibles à la fréquence d'un signal alternatif et, plus particulièrement main non exclusivement, elle oonoer- ne des appareils pour la mesure d'une telle fréquence.
Divers procédés sont disponibles pour mesurer une fré- quence dans la gamme de 20 cycles par seconde jusqu'à 10 kilo- cycles par seconde. L'un d'eux entraîne l'usage d'éléments périodiques tels que condensateurs et inductances, tandis que
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suivant un autre l'on convertit le signal d'entrée en une onde carrée, on la différencie par une combinaison résistance-capa- oité, et l'on intègre la différentielle du courant pour obte- nir un signal de sortie proportionnel à la fréquence.
Suivant un aspect de la présente invention, l'on prévoit un appareil électrique comprenant un dispositif desti- né à réagir à un signal dont l'amplitude est proportionnel* à la fréquence d'un signal alternatif d'entrée dont la tension de crête est supérieure à un niveau prédéterminé, un transfor- mateur possédant un noyau qui est saturé lorsque ledit signal alternatif ost appliqué aux bornes de l'enroulement primaire du transformateur, et des moyens pour redresser le signal de sor- tie engendré aux bornes de sortie de l'enroulement secondaire du transformateur et appliquer le signal redressé audit dispo- sitif.
Suivant un autre, aspect de l'invention, l'on prévoit un appareil électrique pour la mesure de la fréquence d'un si- gnal alternatif dont la tension de crête est supérieure à une valeur prédéterminée, ledit appareil comprenant un transforma- teur avec un noyau qui est saturé lorsque ledit signal est ap- pliqué à l'enroulement primaire du transformateur, des moyens pour redresser le signal de sortie de l'enroulement secondaire re du transformateur, ledit signal de sortieadressé ayant une am- plitude proportionnelle à la fréquence du signal d'entrée, et des moyens pour mesurer ledit signal de sortie redressé.
L'invention offre en outre un procédé pour mesurer la fréquence d'une tension alternative qui comprend la conver- sion de ladite tension alternative en une tension continue dont l'amplitude moyenne est proportionnelle à la fréquence de ladi- te tension alternative, l'application aux bornes de l'enroule- ment primaire d'un transformateur d'une tension alternative a- yant une amplitude telle qu'elle sature le noyau du transforma-
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teur et le redressement de la tension apparaissant aux bornes : du secondaire dudit transformateur, l'amplitude moyenne dela- dite tension redressée étant proportionnelle à la fréquence de la tension alternative appliquée.
Dans un transformateur, tel qu'un transformateur to- roïdal, dans lequel le flux est proportionnel aux ampères-tours. du signal appliqué, lorsque le flux atteint la valeur de satu- ration, il se produit une diminution rapide de l'impédance d' entrée, ce qui provoque un degré élevé de saturation du noyau et cette caractéristique est utilisée suivant la présente in- vention. Une matière ayant une caractéristique d'hystérésis carrée avec son coude de saturation bien défini s'est révélée être la mieux appropriée pour l'utilisation suivant la présen- te invention.
Avec un signal d'entrée en courant alternatif, le no- yau du transformateur est amené à la saturation positive au cours d'un demi -cycle et à la saturation négative au cours du demi-cycle suivant. L'enroulement seoondaire sur oe noyau pro- duit une tension qui suit étroitement la tension d'entrée jus- le qu'il ce que /noyau se sature. Lors de la saturation, la ten- sion secondaire décroît rapidement jusqu'à zéro et reste à géro jusqu'à ce que la tension d'entrée change de sens. Un signal' de sortie négatif est alors obtenu analogue au signal de sortie positif.
Si l'on augmente la tension d'entrée, le signal de, sortie résultant augmente également mais le noyau se sature plus rapidement au cours du oyole, en laissant la zone de cha- que cycle en dessous de la courbetension-temps à une valeur constante, Si la tension est diminuée, le signal de sortie di- minue également, à nouveau avec une zone constante tension-temps par cycle, jusqu'à oe que, pour une tension et une intensité oritique, le noyau ne se sature plus et l'on a alors un trans-
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formateur normal dans lequel le signal de sortie est directe- ment proportionnel -au signal d'entrée, cette dernière condition ne convenant pas pour les buta de la présente invention.
Lorsque le transformateur se trouve dans son condi- tions de fonctionnement normales, o'est-à-dire en se saturant deux fois par cycle, comme décrit ci-avant, chaque impulsion obtenue à partir du secondaire a une surface ou zone tension- temps par cycle, qui ne varie pas avec la tension ou la fréquen- ce d'entrée. La tension de sortie moyenne redressée, toutefois est proportionnel à la fréquence, étant donne., qu'il y a
2f (f - fréquence) de ces impulsions par seconde, Ainsi, en mesurant le signal de sortie redressa du transformateur, l'on obtient une mesure de la fréquence du si- gnal d'entrée.
D'autres détails et particularités de l'invention ressortiront de la description ci-après, donnée à titre d'exem- ple non limitatif et en se référant aux dessins annexés, dans lesquels :
La figure 1 est un diagramme représentant la forme d'onde de sortie d'un transformateur saturé.
La figure 2 est un schéma du circuit d'un appareil sensible à la fréquence suivant l'invention.
Comme représenté à la figure 1, le point auquel une saturation du transformateur se produit est indiqué en A pour la tension d'entrée, de telle sorte que deux impulsions B sojant obtenues à partir du secondaire du transformateur.
En se référant à présent à la figure 2, l'appareil sensible à la fréquence oomprend un transformateur Tl auquel le signal d'entrée est fourni par l'intermédiaire d'une résistance de limitation de courant R1 et d'un condensateur C1.
Ce condensateur sert à accorder le primaire du trans-
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formateur sur le coude de la courbe de saturation et à accen- tuer l'effet de saturation. Il sert également à protéger le circuit contre de très faibles fréquences et vis-à-vis du cou- rant continu.
Aux bornes du secondaire du transformateur sont con- neotées deux diodes redresseuses Dl et D4 qui, conjointement avec une prise médiane sur le secondaire, constituent un re- dresseur à deux alternances. Une résistance R7 est connectée à la sortie du redresseur de telle sorte qu'un courant redres- sé à un potentiel convenable soit fourni à la sortie du circuit aux bornes duquel une charge est connectée. Cette charge peut être un instrument de mesure, un instrument d'indication, un élément calculateur ou un autre dispositif approprié.
Un condensateur électrolytique C3 est connecté en pa- rallèle avec la sortie du circuit pour donner une sortie en courant continu filtré.
Lorsque l'instrument de mesure ou un instrument ana- logue ne doit être sensible qu'à une gamme de fréquences limitée, l'on prévoit un courant de suppression en opposition avec le si- gnal de sortie du secondaire du transformateur, ce courant étant indépendant de la fréquence et de la tension du signal d'entrée.
Ceci est réalisé, comme représenté à la figure 2, en connectant une diode de Zener D5 en série avec une chaîne de résistances en parallèle avec la sortie du circuit, la chaîne de résistances comprenant une résistance R4, une bobine de résis- tance RTC, une résistance RB et une résistance de correction R5, toutes ces résistances étant connectées en série. La résistance R4 et la bobine de résistance RTC sont facultatives et leurs fonctions seront décrites ci-après.
La puissance requise pour faire fonctionner la diode de Zener est obtenue en la connec- tant aux bornes d'un redresseur à deux alternances comprenant la prise médiane sur le secondaire du transformateur et des dio-
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des D2 et D3 connectées à ca secondaire, chacune des diodes é- tant agencée de façon à être conductrice lorsque la diode asso- ciée parmi les diodes Dl et D4 estbloquée. Des résistances R2 et R3 sont connectées entre la. diode de Zener D5 et les diodes
D2 et D3 et un condensateur électrolytique C2 shunte R3 et D5, de telle sorte qu'un courant de fonctionnement approprié soit fourni à D5.
La tension de référence apparaissant aux bornes de D5 est ainsi indépendante de la fréquence et de la tension du signal d'entrée.
Le courant de suppression ainsi établi peut être cal- culé de faun à réduire à zéro le courant circulant dans la charge pour une fréquence déterminée. Par exemple, dans un instrument conçu pour fonctionner à une fréquence dans la gam- me de 45 à 55 cycles par seconde, le courant serait réduit à zéro à 45 cycles par seconde et aux fréquences nettement infé- rieures à 45 cycles par seconde, l'aiguille de l'instrument se- rait maintenue contre sa butée de zéro, qui est de préférence située environ à 2* d'arc en dessous de la première graduation de l'échelle.
La diode de Zener D5 possède, suivant la tension de Zener, un coefficient de température positif, négatif ou dans certains cas nul pour la tension. En outre, Dl et D4, s'il n'a - git de diodes au silicium, ont un coefficient de résistance né- gatif vis-à-vis de la température, De plus, la tension de sor- tie du transformateur décroît pratiquement de façon linéaire avec l'augmentation de la température, partiellement à cause de son enroulement, mais principalement à cause de son noyau.
Ces effets de température, conjointement avec d'autres effets pou- vant être attribués à d'autres éléments du circuit, peuvent dans une large mesure être prédits et lorsqu'ils sont additionnés ils se sont révélés -provoquer un nette diminution du signal de sortie pour une augmentation de température.
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Dans une forme de réalisation décrite,la compensation est obtenue en prévoyant que le courant de suppression diminue avec la température, ce qui a pour résultat un signal de sortie qui est indépendant de la température dans une large mesure.
Ceci est réalisé en plaçant la bobine de résistance encuivre RTC dans le parcours du courant de suppression. Le cuivre pos- aède un coefficient de température positif pour la résistance et par conséquent il procurera la compensation requise.
De plus, si l'instrument de mesure comprend une bobine mobile en cuivre possédant un coefficient de température positif pour la résistance, la compensation des variations de température' peut être réalisée en connectant une résistance et une thermistan- ce en parallèle l'une avec l'autre et en série avec l'instrument.
Bien que le signal de sortie du secondaire du trans- formateur ne soit pas totalement indépendant de la tension du signal d'entrée, il l'est toutefois presque. En fait, lorsque la tension d'entrée augmente, le courant de sortie passant par R7 augmentera légèrement. En connectant la résistance R4 en série avec la diode de Zener D5, le courant de suppression qui sans cela resterait pratiquement constant, augmentera aussi aveo la tension d'entrée à cause d'une augmentation correspondan- te de la tendon de référence. La résistance R4 peut ainsi être choisie de telle sorte que l'appareil fournisse un signal de sortie qui eat totalement indépendant des variations de la tension d'entrée.
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