Dispositif pour la détermination des variations se produisant dans la fréquence d'un courant électrique alternatif. Dans les installations électriques utilisant des alternateurs ou autres sources d'énergie électrique alternative, il est très souvent né cessaire de maintenir constante la fréquence du courant. Dans cc but il est désirable que certains changements se produisant dans cette fréquence puissent être observés d'une ma nière simple et rapide.
L'invention se rapporte à titi dispositif pour la détermination des variations se pro duisant dans la fréquence d'rrrr courant élec trique alternatif. Suivant cette invention, une paire de réseaux sont alimentés par une source commune de courant alternatif, l'un desdits réseaux ayant une caractéristique de trans mission telle qu'un changement se produit dans l'atténuation du courant le traversant à la suite d'un changement dans la fréquence du courant reçu. Des moyens, comprenant un appareil indicateur, sont associés avec les deux réseaux pour comparer les amplitudes des courants à leur sortie.
Le dessin ci-joint donne, à titre d'exemple, plusieurs formes d'exécution de l'objet de l'invention. Suivant ces différentes formes, une partie de l'énergie fournie par la source de courant alternatif est transmise à travers deux réseaux qui sont ajustés de telle sorte que les cou rants dans leurs circuits de sortie sont iden tiques pour une certaine fréquence, et seule ment pour cette fréquence. Au moins un de ces réseaux a des caractéristiques telles qu'un changement important se produit dans l'atté nuation qu'il offre, si une variation même faible a lieu dans la fréquence du courant qui le traverse.
L'atténuation offerte par l'autre réseau peut aussi varier avec la fréquence, mais dans la forme préférée ce deuxième ré seau offre une atténuation qui est pratique ment indépendante de la fréquence. Puisque les courants de sortie des réseaux sont égaux seulement pour une certaine fréquence, des ac croissements ou des diminutions se produisant dans cette fréquence provoquent un défaut d'équilibre entre ces courants, ce défaut de venant de plus en plus grand à mesure que le changement dans la fréquence devient de plus en plus grand.
Les composantes du courant alternatif transmises par les deux courants sont rectifiées et appliquées, l'une eu opposition à l'autre, à un dispositif indi cateur très sensible, la déviation de l'aiguille de ce dispositif indiquant alors un accroisse ment ou une diminution dans la valeur nor male de la fréquence du courant provenant du générateur.
Ainsi qu'il a été mentionné, l'arrangement peut être tel que les deux réseaux offrent la même caractéristique d'atténuation. Dans ce cas, on s'arrange pour que la déviation de l'aiguille du dispositif indicateur soit due à la somme des effets d'atténuation dans les deux réseaux en parallèle. Cet arrangement permet d'obtenir une sensibilité très grande, tandis que le fait de prévoir des inductances ou des capacités variables dans les deux ré seaux offre un moyen d'ajuster l'ensemble pour toute une série de fréquence.
Dans la description suivante on a envi sagé une forme d'exécution qui tout ci) étant suffisamment sensible pour les cas ordinaires, est très simple à réaliser et offre une grande sécurité ainsi qu'un réglage facile à effectuer. Un circuit de surveillance fournit des indica tions visueiles constantes.
La fig. 1 représente un arrangement per mettant la détermination des variations en visagées, cet arrangement étant pourvu d'un circuit à lampes servant d'indicateur ; la fig. 2 est un diagramme se rapportant au fonction nement de cet arrangement, et la fig. 3 est une forme modifiée de l'arrangement de la fig. 1.
Suivant la fig. 1, une paire de barres col lectrices 5 et 6 sont connectées aux pôles d'un générateur 7 ou autre source convenable de courant. alternatif. Un filtre 9 est connecté aux barres collectrices à travers un commu tateur 3 et une résistance ajustable 8, tandis qu'une ligne artificielle ou résistance équili- breuse 10 est de même connectée aux barres collectrices en parallèle avec le filtre 9. Ce lui-ci est du type général bien connu, ayant des caractéristiques telles qu'il transmet avec une atténuation négligeable une certaine bande (le fréquences, tandis qu'il atténue très forte- ment les fréquences placées en dehors de cette bande.
Ce filtre peut être du type décrit dans la troisième partie d'un article de<B>31.</B> Otto J. Zobel, intitulé "Tlieory and Design of Uniform and Composite Electric Wave-filters## publié dans le "Bell 8y stem Technical Jour- nall' du mois de Janvier 1923.
Ce genre de filtre contient en général une série de sections renfermant des réactances en série et en shunt, établies suivant les règles connues. de ma nière à répondre à la série des fréquences (les courants qui doivent être transmis. Le filtre 9 est de préférence un filtre à, limite supérieure qui laisse passer tous les courants dont les fréquences sont en-dessous d'une fréquence de rupture donnée, tandis qu'il atténue très for tement les courants dont les fréquences sont supérieures à cette fréquence limite.
Deux appareils rectificateurs sont reliés électromagnétiquement au filtre 9 et à la ligne artificielle 10 afin de rectifier les cou rants alternatifs transmis. Un genre conve riable quelconque d'appareils peut être utilisé dans ce but, comme par exemple des détec teurs du type communément employé dans les installations de transmission radiophoniques, ou bien si on le désire, des couples thermo électriques pouvent être utilisés à la place desdits rectificateurs.
Suit- le dessin, on a re présenté deux détecteurs équilibrés 11 et 13 consistant en des tubes à décharge électro niques à trois électrodes et à vide poussé, le détecteur 11 étant couplé au circuit de sortie du filtre 9 par le transformateur 12, tandis que le détecteur 13 est couplé au circuit de sortie de la ligne artificielle 10 par le trans formateur ,.14. GTn circuit .1. branché sur le transformateur 12 et semblable à la ligne ar tificielle 10, peut être substitué au filtre 9 par le commutateur 3. Le but de ce circuit est exposé dans la suite.
Les détecteurs 11 et 13 sont placés l'un par rapport à l'autre en opposition, de telle sorte que l'amplification est maintenue égale pour chacun d'eux, leurs anodes étant con nectées aux conducteurs 30 et 32 d'un cir cuit à lampes de signalisation tel que celui indiqué à la droite de la ligne pointillée de la fig. 1. De cette manière l'énergie rectifiée d'un des détecteurs s'oppose à l'énergie rec tifiée de l'autre détecteur. Le courant inté rieur est fourni aux appareils 11 et 13 par la batterie 16 connectée au point milieu de l'enroulement du galvanomètre, ou réunie aux conducteurs 29 et 31.
Un galvanomètre pourvu d'une échelle convenablement graduée et d'une aiguille pouvant se déplacer sur la face de cetté échelle quand les courants opposés dans le galvanomètre ne s'équilibrent plus, pour rait remplacer le circuit montré à la droite de la fig. 1. Dans ce cas une paire de lampes indicatrices pourrait aussi être utilisée, les circuits de ces lampes étant fermés par l'ai guille du galvanomètre quand celle-ci est déviée d'une distance déterminée par rapport à sa position normale. La ligne artificielle 10 est ajustée pour équilibrer les courants de sortie du filtre 9 pour une fréquence déterminée comprise dans la rangée transmise par ledit filtre.
Cela peut être réalisé en agissant sur l'élément ajus- table de la ligne artificielle jusqu'à ce que l'indicateur indique zéro quand la fréquence envisagée a lieu. Si la fréquence du courant fourni par la source 7 s'accroît ou diminue, alors les courants opposés dans l'enroulement du galvanomètre varient d'une manière ap préciable, ce qui provoque la déviation de l'aiguille de cet instrument. Si les appareils 11 et 13 ne sont pas exactement équilibrés, un ajustement peut être réalisé pour com penser cette différence, indépendamment du fait que la fréquence est exacte à ce moment ou non. Dans ce but, le réseau de réglage 4 est ajusté pour offrir la même atténuation que le filtre 9.
Quand un nouveau tube est introduit dans le circuit, le filtre 9 est remplacé par le réseau 4 au moyeu d'un commutateur 3, et le réseau 10 est ensuite ajusté jusqu'à ce que l'indicateur marque le zéro pour le change ment de fréquence. Le commutateur 3 est alors ramené à sa position normale pour ré tablir le filtre 9 en circuit. Le dispositif fonctionne alors sous titi po tentiel de grille correctif, dont la valeur dépend de la différence existant entre les deux tubes, et son effet est de corriger la déviation du zéro due à cette différence.
La fig. 2 montre une courbe caractéris tique se rapportant au fonctionnement du dis positif, les lectures faites concernant les cou rants de sortie du filtre étant portées en or données, tandis que les fréquences sont indi quées en abscisses. D'après cette fig. 2, la courbe A peut être considérée soit comme représentant le courant de sortie du filtre ou soit comme indiquant la différence en atté nuation des deux réseaux. La ligne horizon tale B peut être considérée comme représen tant le courant de sortie de la ligne artifi cielle ou comme étant la ligne de zéro des lectures au dispositif indicateur.
Le galvano mètre marque zéro seulement pour une fré quence, c'est-à-dire la fréquence critique fo. Cela est dît au fait que la ligne artificielle 10 est ajustée pour que les composantes trans mises à travers le filtre 9 et la ligne artifi cielle 10 soient égales pour la fréquence nor male donnée fournie par le générateur. Par conséquent les courants de sortie des détec teurs 11 et 13 sont égaux à cette fréquence. Quand la fréquence tombe en dessous de la fréquence critique fo, l'atténuation du filtre 9 diminue très rapidement, de sorte que le cou rant de sortie du filtre s'accroît en proportion ainsi qu'il est indiqué par la courbe A de la fig. 2.
Quand la fréquence du courant fourni par la source 7 devient plus grande que la fréquence critique f'o, l'atténuation du filtre 9 s'accroît très rapidement. Puisque la ligne artificielle 10 a une atténuation qui est pra tiquement indépendante de la fréquence, la composante de courant transmise à travers elle n'est pas atténuée par le changement dans la fréquence, ainsi qu'il est indiqué par la ligne horizontale B de la fig. 2. Donc si le géné rateur 7 fournit une fréquence fo, les courants alternatifs appliqués aux détecteurs 11 et 13 sont égaux, et des forces électromotrices continues égales sont produites dans leurs circuits de sortie.
Dans ce cas, puisque le circuit est ainsi disposé que les deux forces électromo trices s'opposent, l'aiguille du galvanomètre reste dans sa position intermédiaire ou posi tion zéro. Si la fréquence du générateur 7 s'accroît, l'atténuation du filtre 9 s'accroît aussi, et par suite la force électromotrice sur le circuit de sortie du détecteur 11 décroît. Il s'ensuit qu'un courant résultant passe à travers l'enroulement du galvanomètre dans une direction telle qu'elle déplace l'aiguille sur l'échelle d'une valeur suffisante pour fermer le circuit d'une lampe.
D'autre part, si la fréquence du générateur 7 descend en dessous de la fréquence critique fo, l'atténuation du filtre 9 diminue, de sorte que la force électro motrice résultante s'exerce dans le circuit de sortie en direction opposée, amenant l'aiguille du galvanomètre à se déplacer dans l'autre sens, ce qui ferme le circuit d'une autre lampe.
Le circuit de surveillance, montré à droite de la ligne pointillée de la fig. 1, peut être utilisé s'il est nécessaire d'obtenir une indi cation constante et visible des conditions de fonctionnement de l'installation. -Dans ce but, trois lampes de différentes couleurs sont pré vues, une seule de ces lampes étant allumée à la fois. Une lampe blanche 19 s'allume quand le courant fourni par la source 7 est de fréquence normale ; une lampe rouge 20 s'allume quand la fréquence s'accroît au dessus de la normale ; et une lampe bleue 21 s'allume quand la fréquence tombe en dessous de la fréquence normale.
Une paire de batteries 22 et 23 de potentiels égaux peuvent chacune provoquer l'allumage d'une lampe avec un degré d'intensité moyen. Les résistances 24 et 25 en shunt respectivement sur les lampes 20 et 21 ont une valeur proche de la résis tance à chaud d'une de ces lampes. Deux relais à trois enroulements 26 et 27 sont prévus pour contrôler l'alimentation des lampes 19, 20 et 21. Le sens du courant à travers chaque enroulement individuel est toujours dans la même direction, et les flèches mar quées sur ces relais indiquent la direction dans laquelle chaque enroulement tend à ac tionner l'armature quand il est traversé par du courant.
L'enroulement de droite de chaque relais est normalement excité à travers un circuit comprenant un des pôles de la bat terie 28, les enroulements de droite des re lais 26 et 27, et l'autre pôle de la batterie. Ainsi qu'il est indiqué au dessin, l'armature du relais 26 est normalement en contact avec le conducteur 36, tandis que l'armature du relais 27 est normalement en contact avec le conducteur 34. Les enroulements centraux et de gauche sont égaux et reçoivent les cou rants traversant les détecteurs 11 et 13. Le courant du détecteur 11 passe à travers le cir cuit suivant: batterie<B>16,</B> conducteur 29, enrou lement de gauche de27, enroulement central de 26, anode du détecteur 11, cathode de celui-ci, et pôle opposé de la batterie.
Le courant pour le détecteur 13 passe à travers : la batterie 16, le conducteur 31, l'enroulement de gauche de 26, l'enroulement central de 27, le con ducteur 32, l'anode du détecteur 13, la ca thode de celui-ci, et l'autre pôle de la bat terie. Il est évident que quand les courants de sortie des détecteurs 11 et 13 sont égaux, les courants traversant les enroulements de gauche des relais 26 et 27 sont égaux aux courants à travers les enroulements centraux de ces relais. Dans ce cas, l'effet de ces cou rants sur ces enroulements se neutralisent et les armatures des relais soumises seulement à l'action des enroulements de droite occu pent les positions montrées au dessin.
Quand ces conditions sont réalisées, la lampe 19 est allumée sous l'action des batteries 22 et 23 qui s'exercent simultanément à travers les cir cuits suivants : 1 un des pôles de la batterie 22, le conducteur 35, la lampe 20 et la ré sistance 24 en parallèle, le conducteur 34, le contact supérieur et l'armature du relais 27, la lampe 19 et le pôle opposé de la batterie 22 ; 2 un des pôles de la batterie 23, la lampe 19, l'armature et le contact infé rieur du relais 26, le conducteur 36, la lampe 21 et la résistance 25 en parallèle, le con ducteur 37, et l'autre pôle de la batterie 23.
Puisque ces circuits sont chacun en série avec la lampe 19 et en shunt l'un avec l'autre, la lampe 19 reçoit quatre fois plus de cou rant que chacune des lampes 20 et 21, et par suite cette lampe 19 s'allume, tandis que les lampes 20 et 21 restent éteintes.
Si la fréquence du courant fourni par le générateur 7 s'accroît, le courant de sortie du détecteur 11 diminue proportionnellement, ainsi que cela a été expliqué précédemment. Par conséquent les courants passant à travers les enroulements centraux et de gauche des relais 26 et 27 ne sont plus en équilibre, la quantité de courant passant à travers l'en roulement central clu relais 26 et l'enroule ment de gauche du relais 27 étant mainte nant plus petite que celle du courant passant à travers l'enroulement de gauche du relais 26 et l'enroulement central du relais 27. L'action vers le haut exercée sur l'armature du relais 26 par suite de l'excitation de son enroulement de gauche, surpasse l'action vers le bas exercée sur cette même armature par suite de l'excitation de son enroulement cen tral.
Il en résulte que cette armature vient en contact avec sa borne supérieure. De même l'action vers le haut exercée sur l'ar mature du relais 27 par suite de l'excitation de l'enroulement central de ce relais, surpasse l'action vers le bas due à l'excitation de l'en roulement de gauche de ce relais. Cependant comme l'armature considérée est déjà en con tact avec sa borne supérieure, cette armature reste dans la position montrée au dessin. La lampe blanche 19 est alors court-circuitée, tandis que la lampe verte 21 est en circuit ouvert et que la lampe rouge 20 reçoit du courant à travers l'un des pôles de la batte rie 22, le conducteur 35, la lampe 20, le contact supérieur et l'armature du relais 26, et l'autre pôle de la batterie 22.
Cette lampe 20, en s'allumant, indique que la fréquence du courant fourni par le générateur 7 s'est accrue au delà de la fréquence normale. Si maintenant la fréquence de ce courant dimi nue et devient inférieure à cette fréquence normale, le courant du circuit de sortie du détecteur 11 s'accroît proportionnellement, et le courant passant à travers l'enroulement central du relais 26 et l'enroulement de gauche du relais 27 devient plus grand que celui passant à travers l'enroulement de gauche du relais 26, et l'enroulement central du relais 27. Il en résulte que les armatures des relais 26 et 27 font contact avec leurs bornes inférieures.
Dans ces conditions, la lampe bleue 21 s'allume à travers le circuit passant par l'un des pôles de la batterie 28, l'armature et le contact inférieur du relais 27, la lampe 21, le conducteur 37 et l'autre pôle de la batterie 23. Si l'armature de l'un des relais 26 ou 27 s'arrête dans une position intermédiaire à ses bornes, supérieure et inférieure, pendant un temps appréciable, et cela par suite d'un léger changement dans la fréquence du courant fourni par le générateur 7 et du courant de départ du détecteur 11, la lampe 19 reste néanmoins faiblement allumée afin d'indiquer qu'aucun changement appréciable dans cette fréquence n'a eu lieu.
Par exemple si l'arma ture du relais 26 s'arrête entre ses deux bornes, la lampe 19 reçoit encore du courant à travers le circuit s'étendant d'un des pôles de la batterie 22, le conducteur 35, la lampe 20 et la résistance 24 en parallèle, le con ducteur 34, la borne supérieure et l'armature du relais 27, la lampe 19 et l'autre pôle de la batterie 22. La lampe 19 ne reçoit plus . qu'un courant d'intensité moitié moindre que le courant normal, tandis que la lampe 20 n'est traversée que par un courant qui n'est que le quart de la valeur du courant normal de la lampe 19. Semblablement, si l'armature du relais 27 s'arrête entre ses deux bornes pendant un temps appréciable, la lampe 19 reste alimentée par le courant de la batte rie 23.
La fig. 3 représente le dispositif décrit ici, appliqué à une installation radiophonique. L'antenne 38 est connectée à la terre en série avec l'enroulement primaire d'un transforma teur 39, le secondaire de ce transformateur étant connecté au circuit d'entrée d'un mo dulateur équilibré 40. Les ondes captées par l'antenne 38 sont combinées dans le modula teur 40 avec une onde porteuse par une source convenable d'ondes constantes 41 en circuit avec le troisième enroulement du transformateur 39. Le circuit de sortie du modulateur 40 est relié à, un amplificateur 42 qui est connecté aux circuits d'entrée d'un filtre à limite supérieure 43 et d'une ligne artificielle en par-allèle 44.
Le filtre 43 est connecté au circuit d'entrée d'un détecteur 45, tandis que la ligne artificielle 44 est con nectée au circuit d'entrée d'un détecteur 46. Ces détecteurs sont branchés différentielle ment sur l'enroulement du galvanomètre 15. Dans une installation dur genre envisagé et réalisée pratiquement, la fréquence normale des ondes reçues par l'antenne 38 était de 610 kilocycles. Comme la fréquence du cou rant provenant de la source 41 était de 594 kilocycles, la composante inférieure de mo dulation de 16,000 cycles était envoyée sur l'amplificateur 42, et une onde de 16,000 cycles était appliquée sur le filtre 43 et la ligne artificielle 44.
Aussi longtemps que la fréquence de l'onde reçue était maintenue à sa fréquence normale de 610 kilocycles, les courants des circuits de sortie du filtre 43 et de la ligne artificielle 44 étaient égaux, et dés lors les courants fournis par les d6tec- teurs 45 et 46, étant proportionnels à l'am plitude des ondes transmises à travers chaque réseau, étaient égaux. Quand la fréquence des ondes reçues par l'antenne 38 augmentait, la fréquence des ondes appliquées sur le filtre 43 et la ligne artificielle 44 augmentait d'une valeur correspondante.
Le filtre à limite su périeure 43 atténuait alors fortement les cou rants de la fréquence au-dessus de 16,000 cycles, et puisque les courants recuis dépas saient cette fréquence, moins de courant était envoyé sur le détecteur 45. Au contraire, comme la ligne artificielle 44 offrait une at ténuation qui était pratiquement indépendante de la fréquence, le courant reçu par le dé tecteur 46 restait sensiblement le même.
De ce qui précède, on voit que la force électro motrice dans le circuit de sortie du détecteur 45 était plus basse que celle qui s'exerçait dans le circuit de sortie du détecteur 46, et un courant résultant passait à travers l'en roulement du galvanomètre 15 dans un sens tel que l'aiguille était déviée de manière à indiquer un accroissement de fréquence. Au contraire, quand la fréquence des ondes reçues par l'antenne 38 diminuait, l'atténuation pro duite par le filtre 43 diminuait de telle sorte qu'une force électromotrice résultante était produite dans le 'circuit de sortie en direc tion opposée. Dès lors l'aiguille du galvano mètre 15 était déviée en sens inverse de ma nière à indiquer cette diminution de fréquence.
8i on le désirait, le circuit à lampes de signa lisation de la fig. 1 pourrait être appliqué l'arrangement montré en fig. 3.
Le modulateur 40 et la source 41 peu vent être utilisés afin de convertir l'onde à haute fréquence reçue en une onde de fré quence plus basse, car il est difficile et coû teux d'établir titi filtre à limite supérieure tel que 43 ayant une fréquence de rupture de <B>610</B> kilocycles. Toutefois une telle modula tion n'est pas indispensable et en réalité n'est pas nécessaire quand les ondes reçues par l'antenne 38 sont de fréquences relativement faibles.
L'invention a été décrite et montrée comme appliquée à certains cas et sous cer taines formes particulières, ruais il est évi dent que cela n'a été fait que pour la facilité- de l'exposé, car le dispositif envisagé peut être utilisé dans des installations et dans des conditions différentes de celles considérées, tout cri subissant des modifications et des changements de disposition adéquates aux cas envisagés.
Device for determining the variations occurring in the frequency of an alternating electric current. In electrical installations using alternators or other sources of alternative electrical energy, it is very often necessary to keep the frequency of the current constant. For this purpose it is desirable that certain changes occurring in this frequency can be observed in a simple and rapid manner.
The invention relates to a device for determining the variations occurring in the frequency of an alternating electric current. According to this invention, a pair of networks are supplied by a common source of alternating current, one of said networks having a transmission characteristic such that a change occurs in the attenuation of the current passing through it as a result of a change in the frequency of the current received. Means, comprising an indicator device, are associated with the two networks for comparing the amplitudes of the currents at their output.
The accompanying drawing gives, by way of example, several embodiments of the object of the invention. According to these different forms, part of the energy supplied by the alternating current source is transmitted through two networks which are adjusted so that the currents in their output circuits are identical for a certain frequency, and only for this frequency. At least one of these networks has characteristics such that a large change occurs in the attenuation it offers, if even a small variation takes place in the frequency of the current flowing through it.
The attenuation offered by the other network can also vary with frequency, but in the preferred form this second network offers attenuation which is practically independent of frequency. Since the output currents of the networks are equal only for a certain frequency, increases or decreases occurring in this frequency cause an unbalance between these currents, this defect coming in larger and larger as the change in frequency becomes larger and larger.
The components of the alternating current transmitted by the two currents are rectified and applied, one in opposition to the other, to a very sensitive indicating device, the deviation of the needle of this device then indicating an increase or decrease. in the normal value of the frequency of the current coming from the generator.
As mentioned, the arrangement can be such that both networks offer the same attenuation characteristic. In this case, arrangements are made so that the deviation of the needle of the indicating device is due to the sum of the attenuation effects in the two networks in parallel. This arrangement allows very high sensitivity to be obtained, while the provision of variable inductors or capacitances in the two networks provides a means of adjusting the assembly for a whole series of frequencies.
In the following description, an embodiment has been envisioned which, while being sufficiently sensitive for ordinary cases, is very simple to produce and offers great security as well as easy adjustment to perform. A monitoring circuit provides constant visual indications.
Fig. 1 shows an arrangement allowing the determination of the variations in sight, this arrangement being provided with a lamp circuit serving as an indicator; fig. 2 is a diagram relating to the operation of this arrangement, and FIG. 3 is a modified form of the arrangement of FIG. 1.
According to fig. 1, a pair of busbars 5 and 6 are connected to the poles of a generator 7 or other suitable source of current. alternative. A filter 9 is connected to the bus bars through a switch 3 and an adjustable resistor 8, while an artificial line or balancing resistor 10 is likewise connected to the bus bars in parallel with the filter 9. This latter is of the well-known general type, having characteristics such that it transmits with negligible attenuation a certain band (the frequencies, while it attenuates very strongly the frequencies placed outside this band.
This filter can be of the type described in the third part of an article by <B> 31. </B> Otto J. Zobel, entitled "Tlieory and Design of Uniform and Composite Electric Wave-filters ## published in the" Bell 8y stem Technical Journal 'for the month of January 1923.
This type of filter generally contains a series of sections containing series and shunt reactances, established according to known rules. so as to respond to the series of frequencies (the currents which must be transmitted. The filter 9 is preferably an upper limit filter which allows all the currents whose frequencies are below a given breaking frequency to pass. , while it very strongly attenuates the currents whose frequencies are higher than this limit frequency.
Two rectifying devices are electromagnetically connected to the filter 9 and to the artificial line 10 in order to rectify the alternating currents transmitted. Any suitable type of apparatus may be used for this purpose, such as, for example, detectors of the type commonly employed in radio transmission installations, or alternatively, if desired, thermoelectric couples may be used in place of said. rectifiers.
Following the drawing, we have shown two balanced detectors 11 and 13 consisting of three-electrode high vacuum electronic discharge tubes, the detector 11 being coupled to the output circuit of the filter 9 by the transformer 12, while the detector 13 is coupled to the output circuit of the artificial line 10 by the transformer, .14. GTn circuit .1. connected to the transformer 12 and similar to the artificial line 10, can be substituted for the filter 9 by the switch 3. The purpose of this circuit is explained below.
The detectors 11 and 13 are placed with respect to each other in opposition, so that the amplification is kept equal for each of them, their anodes being connected to the conductors 30 and 32 of a circuit. with signal lamps such as that indicated to the right of the dotted line in fig. 1. In this way the rectified energy of one of the detectors opposes the rectified energy of the other detector. The internal current is supplied to devices 11 and 13 by battery 16 connected to the midpoint of the galvanometer winding, or joined to conductors 29 and 31.
A galvanometer provided with a suitably graduated scale and a needle capable of moving on the face of this scale when the opposing currents in the galvanometer no longer balance each other, could replace the circuit shown to the right of fig. 1. In this case a pair of indicator lamps could also be used, the circuits of these lamps being closed by the galvanometer needle when the latter is deflected by a determined distance from its normal position. The artificial line 10 is adjusted to balance the output currents of the filter 9 for a determined frequency included in the row transmitted by said filter.
This can be achieved by acting on the adjustable element of the artificial line until the indicator indicates zero when the considered frequency occurs. If the frequency of the current supplied by the source 7 increases or decreases, then the opposing currents in the winding of the galvanometer vary appreciably, which causes the deviation of the needle of this instrument. If the devices 11 and 13 are not exactly balanced, an adjustment can be made to compensate for this difference, regardless of whether the frequency is correct at this time or not. For this purpose, the adjustment network 4 is adjusted to offer the same attenuation as the filter 9.
When a new tube is introduced into the circuit, the filter 9 is replaced by the network 4 at the hub of a switch 3, and the network 10 is then adjusted until the indicator marks zero for the change of frequency. The switch 3 is then returned to its normal position to restore the filter 9 on. The device then operates under a corrective grid potential, the value of which depends on the difference existing between the two tubes, and its effect is to correct the deviation from zero due to this difference.
Fig. 2 shows a characteristic curve relating to the operation of the positive device, the readings made concerning the output currents of the filter being given in gold, while the frequencies are indicated on the abscissa. According to this fig. 2, curve A can be considered either as representing the output current of the filter or as indicating the difference in attenuation of the two networks. The horizontal line B can be considered to represent the output current of the artificial line or to be the zero line of the readings at the indicating device.
The galvano meter marks zero only for one frequency, that is to say the critical frequency fo. This is due to the fact that the artificial line 10 is adjusted so that the components transmitted through the filter 9 and the artificial line 10 are equal for the given normal frequency supplied by the generator. Consequently, the output currents of detectors 11 and 13 are equal to this frequency. When the frequency falls below the critical frequency fo, the attenuation of filter 9 decreases very rapidly, so that the output current of the filter increases in proportion as indicated by curve A in FIG. . 2.
When the frequency of the current supplied by the source 7 becomes greater than the critical frequency f'o, the attenuation of the filter 9 increases very rapidly. Since the artificial line 10 has an attenuation which is substantially independent of frequency, the current component transmitted through it is not attenuated by the change in frequency, as indicated by the horizontal line B of the frequency. fig. 2. So if the generator 7 supplies a frequency fo, the alternating currents applied to the detectors 11 and 13 are equal, and equal continuous electromotive forces are produced in their output circuits.
In this case, since the circuit is so arranged that the two electromotive forces oppose each other, the needle of the galvanometer remains in its intermediate position or zero position. If the frequency of generator 7 increases, the attenuation of filter 9 also increases, and hence the electromotive force on the output circuit of detector 11 decreases. It follows that a resulting current passes through the winding of the galvanometer in a direction such as to move the needle on the scale by a sufficient value to close the circuit of a lamp.
On the other hand, if the frequency of generator 7 drops below the critical frequency fo, the attenuation of filter 9 decreases, so that the resulting electro-motive force is exerted in the output circuit in the opposite direction, causing l needle of the galvanometer to move in the other direction, which closes the circuit of another lamp.
The monitoring circuit, shown to the right of the dotted line in fig. 1, can be used if it is necessary to obtain a constant and visible indication of the operating conditions of the installation. -To this end, three lamps of different colors are provided, only one of these lamps being lit at a time. A white lamp 19 lights up when the current supplied by the source 7 is of normal frequency; a red lamp 20 lights up when the frequency increases above normal; and a blue lamp 21 lights up when the frequency falls below the normal frequency.
A pair of batteries 22 and 23 of equal potentials can each cause a lamp to be ignited with a medium degree of intensity. The resistors 24 and 25 in shunt respectively on the lamps 20 and 21 have a value close to the hot resistance of one of these lamps. Two three-winding relays 26 and 27 are provided to control the power to the lamps 19, 20 and 21. The direction of current through each individual winding is always in the same direction, and the arrows marked on these relays indicate the direction. in which each winding tends to actuate the armature when it is traversed by current.
The right winding of each relay is normally energized through a circuit comprising one of the poles of battery 28, the right windings of relays 26 and 27, and the other pole of the battery. As shown in the drawing, the armature of relay 26 is normally in contact with conductor 36, while the armature of relay 27 is normally in contact with conductor 34. The central and left windings are equal and receive the currents passing through the detectors 11 and 13. The current from the detector 11 passes through the following circuit: battery <B> 16, </B> conductor 29, left winding of 27, central winding of 26, anode of the detector 11, cathode thereof, and opposite pole of the battery.
Current for detector 13 passes through: battery 16, conductor 31, left winding of 26, center winding of 27, conductor 32, the anode of detector 13, ca thode of that here, and the other pole of the bat terie. It is evident that when the output currents of the detectors 11 and 13 are equal, the currents through the left windings of the relays 26 and 27 are equal to the currents through the central windings of these relays. In this case, the effect of these currents on these windings is neutralized and the armatures of the relays subjected only to the action of the right-hand windings occupy the positions shown in the drawing.
When these conditions are fulfilled, the lamp 19 is lit under the action of the batteries 22 and 23 which are exerted simultaneously through the following circuits: 1 one of the poles of the battery 22, the conductor 35, the lamp 20 and the resistor 24 in parallel, the conductor 34, the upper contact and the armature of the relay 27, the lamp 19 and the opposite pole of the battery 22; 2 one of the poles of the battery 23, the lamp 19, the armature and the lower contact of the relay 26, the conductor 36, the lamp 21 and the resistor 25 in parallel, the conductor 37, and the other pole of battery 23.
Since these circuits are each in series with the lamp 19 and in shunt with each other, the lamp 19 receives four times more current than each of the lamps 20 and 21, and consequently this lamp 19 lights up, while lamps 20 and 21 remain extinguished.
If the frequency of the current supplied by the generator 7 increases, the output current of the detector 11 decreases proportionally, as has been explained previously. Therefore the currents flowing through the center and left windings of relays 26 and 27 are no longer in equilibrium, the amount of current flowing through the center bearing of relay 26 and the left winding of relay 27 being now smaller than that of the current flowing through the left winding of relay 26 and the central winding of relay 27. The upward action exerted on the armature of relay 26 as a result of its energization. left winding, exceeds the downward action exerted on this same armature as a result of the excitation of its central winding.
The result is that this frame comes into contact with its upper terminal. Likewise, the upward action exerted on the mature artery of relay 27 as a result of the excitation of the central winding of this relay, exceeds the downward action due to the excitation of the in rolling motion. left of this relay. However, since the frame considered is already in contact with its upper terminal, this frame remains in the position shown in the drawing. The white lamp 19 is then short-circuited, while the green lamp 21 is in open circuit and the red lamp 20 receives current through one of the poles of the battery 22, the conductor 35, the lamp 20, the upper contact and the armature of the relay 26, and the other pole of the battery 22.
This lamp 20, when lighting up, indicates that the frequency of the current supplied by the generator 7 has increased beyond the normal frequency. If now the frequency of this current decreases and becomes lower than this normal frequency, the current of the output circuit of the detector 11 increases proportionally, and the current passing through the central winding of the relay 26 and the left winding of relay 27 becomes larger than that passing through the left winding of relay 26, and the central winding of relay 27. As a result, the armatures of relays 26 and 27 make contact with their lower terminals.
Under these conditions, the blue lamp 21 lights up through the circuit passing through one of the poles of the battery 28, the armature and the lower contact of the relay 27, the lamp 21, the conductor 37 and the other pole. battery 23. If the armature of one of the relays 26 or 27 stops in an intermediate position at its terminals, upper and lower, for an appreciable time, and this as a result of a slight change in frequency of the current supplied by the generator 7 and of the starting current of the detector 11, the lamp 19 nevertheless remains weakly lit in order to indicate that no appreciable change in this frequency has taken place.
For example if the arming of relay 26 stops between its two terminals, lamp 19 still receives current through the circuit extending from one of the poles of battery 22, conductor 35, lamp 20 and the resistor 24 in parallel, the conductor 34, the upper terminal and the armature of the relay 27, the lamp 19 and the other pole of the battery 22. The lamp 19 no longer receives. a current of intensity half less than the normal current, while the lamp 20 is only traversed by a current which is only a quarter of the value of the normal current of the lamp 19. Similarly, if the armature of the relay 27 stops between its two terminals for an appreciable time, the lamp 19 remains supplied by the current of the battery 23.
Fig. 3 represents the device described here, applied to a radio installation. The antenna 38 is connected to earth in series with the primary winding of a transformer 39, the secondary of this transformer being connected to the input circuit of a balanced modulator 40. The waves picked up by the antenna 38 are combined in modulator 40 with a carrier wave by a suitable constant wave source 41 in circuit with the third winding of transformer 39. The output circuit of modulator 40 is connected to an amplifier 42 which is connected to the circuits. input of an upper limit filter 43 and of an artificial parallel line 44.
The filter 43 is connected to the input circuit of a detector 45, while the artificial line 44 is connected to the input circuit of a detector 46. These detectors are differentially connected to the coil of the galvanometer 15. In a hard installation of the kind envisaged and carried out practically, the normal frequency of the waves received by the antenna 38 was 610 kilocycles. Since the current frequency from source 41 was 594 kilocycles, the lower modulating component of 16,000 cycles was sent to amplifier 42, and a wave of 16,000 cycles was applied to filter 43 and artificial line 44. .
As long as the frequency of the received wave was maintained at its normal frequency of 610 kilocycles, the currents of the output circuits of the filter 43 and of the artificial line 44 were equal, and hence the currents supplied by the detectors 45. and 46, being proportional to the amplitude of the waves transmitted through each grating, were equal. As the frequency of the waves received by the antenna 38 increased, the frequency of the waves applied to the filter 43 and the artificial line 44 increased by a corresponding amount.
The upper limit filter 43 then strongly attenuated the currents of the frequency above 16,000 cycles, and since the annealed currents exceeded this frequency, less current was sent to the detector 45. On the contrary, like the artificial line. 44 offered an attenuation which was practically independent of the frequency, the current received by the detector 46 remained substantially the same.
From the above, it can be seen that the electro-motive force in the output circuit of the detector 45 was lower than that exerted in the output circuit of the detector 46, and a resultant current flowed through the rolling of the detector. galvanometer 15 in a direction such that the needle was deflected to indicate an increase in frequency. On the contrary, as the frequency of the waves received by the antenna 38 decreased, the attenuation produced by the filter 43 decreased so that a resulting electromotive force was produced in the output circuit in the opposite direction. Therefore the needle of the galvano meter 15 was deflected in the opposite direction to indicate this decrease in frequency.
If desired, the signaling lamp circuit of FIG. 1 could be applied the arrangement shown in fig. 3.
The modulator 40 and the source 41 can be used in order to convert the received high frequency wave to a lower frequency wave, since it is difficult and expensive to establish such an upper limit filter such as 43 having a lower frequency. breaking frequency of <B> 610 </B> kilocycles. However, such modulation is not essential and in reality is not necessary when the waves received by the antenna 38 are of relatively low frequencies.
The invention has been described and shown to be applied in certain cases and in certain particular forms, but it is obvious that this has been done only for ease of disclosure, since the device envisaged can be used in facilities and under conditions different from those considered, any cry undergoing modifications and changes of arrangement appropriate to the cases envisaged.