Relais avec dispositif à décharge luminescente. La présente invention concerne un relais avec dispositif à décharge .luminescente du type à conduction gazeuse, dans lequel la décharge se produit entre des électrodes froides ,dans une -atmosphère gazeuse sous une pression réduite.
Il est bien connu que le voltage néces saire pour amorcer une décharge électrique dans un dispositif à décharge ,luminescente est plus élevé que celui qui est nécessaire pour maintenir la décharge une fois amorc,c. Ainsi, par exemple, dans des régulateurs de voltage, des redresseurs de courant alterna tif, -des lampes, etc.
employant des électrode espacées dans une atmosphère gazeuse et fonctionnant en l'absence d'émission ther- mionique, on peut arriver par un .choix exact de la matière des électrodes, ides espaces entre les électrodes, @de la pression du gaz et d'au tres constantes, à faire amorcer la décharge à un voltage d'environ 7.20 volts, tandis que la décharge une fois amorcée continuera, avec des voltages plus bas de 85 à 90 volts, ce qui dépend un peu du courant passant par le tube.
Cette ,différence entre le vol tage de,démarrage et celui de fonctionnement est ,due en grande partie à la résistance élevée opposée par l'espace sombre de la cathode. Après l'amorçage d'une décharge dans le dispositif, cette couche -de résistance est rompue et permet à la .décharge de con tinuer avec un voltage plus bas que le vol tage d'amorçage ou l'amorçage d'une autre décharge indépendante avec un voltage con- sidéraiblement plus bas.
On a également trouvé qu'il y -a un es pacement défini entre les électrodes pour un gaz particulier et une pression particulière -de celui-ci, auxquels le voltage nécessaire pour amorcer l'arc est un minimum. En outre, tandis que des dispositifs de ce genre peuvent - facilement conduire un courant jusqu'à plusieurs centaines de milliampères, l'intensité -de courant nécessaire à l'amorçage du dispositif peut être excessivement faible, à savoir dans l'ordre de grandeur -de quel ques micro-ampères seulement.
Dans le relais suivant l'invention, on a utilisé les phénomènes susénoncés pour l'éta blissement -d'un relais avec dispositif à dé charge luminescente sensible, ce dispositif comprenant une cathode avec une aire rela tivement grande et urne -anode principale et une anode de réglage. Les anodes sont cons truites et .disposées de façon qu'un voltage considérablement plus bas soit requis pour amorcer la décharge entre l'anode de réglage et la cathode qu'entre l'anode principale et la cathode.
Dans la forme d'exécution décrite dans la suite, l'anode -de réglage est avantageusement placée à la :distance critique de l'anode, à laquelle le" minimum de voltage est requis avec le gaz particulier sous la pression em ployée pour amorcer la décharge de la ca thode. L'anode principale peut être disposée à, une distance suffisante de la cathode pour empêcher l'amorçage d'une .décharge partant de celle-ci, excepté à des voltages considérable- ment plus élevés.
Il résulte de cette con struction que, si un voltage prédéterminé est imprimé entre l'anode principale et la ca- thode qui est au-dessous de celui qui est nécessaire pour y amorcer une décharge, mais suffisamment élevé pour maintenir cette décharge une fois amorcée, et si un second voltage est appliqué entre l'anode de réglage et la cathode qui soit suffisant pour amorcer une décharge entre ces élec trodes en dépendance d'une certaine con dition externe, la décharge principale pourra être amorcée par l'amorçage de la -décharge provenant -de l'anode de réglage.
Etant donné qu'il ne faut qu'un courant très faible pour amorcer cette décharge auxiliaire, comme par exemple celui .obtenu d'une cel lule photoélectrique, on peut -de cette manière utiliser ce faible courant pour ob tenir le passage .d'un courant d'une intensité beaucoup plus grande dans le circuit con tenant l'anode principale et la cathode.
Des formes d'exécution -de l'objet -de l'in vention sont représentées, à titre d'exemple, au :dessin annexé, dans lequel: La fig. 1 montre une élévation, partie en coupe, -d'un tube à électrodes avec des moyens électriques associés pour régler le fonctionnement -de celui-ci; La fig. 2 est une élévation, partie en coupe, d'une autre forme d'exécution de la disposition des électrodes; La fig. 3 est un schéma de couplage élec trique du tube suivant la fig. 1, avec une variante -des moyens de réglage;
La fig. 4 est un schéma similaire à ce lui de la fig. 4 d'une autre forme d'exécution des moyens de réglage, et La fig. 5 est un schéma similaire à celui de la fig. 3 d'une autre forme d'exécution encore des moyens de réglage.
Le tube à décharge du relais représentée, à la fig. 1 comporte une enveloppe 1 con tenant une cathode 2, une anode principale 3 et une anode de réglage 4. Les électrodes 2, 3 et 4 sont supportées par un socle 5 et sont raccordées à des fils d'amenée 6, 7 et 8 respectivement. Une saillie métallique 9 de la cathode 2 est dirigée vers l'intérieur jus qu'à proximité de l'anode de réglage 4. L'espace entre ,l'anode -de réglage et 2'extré- mité ide la saillie 9 doit .avoir une grandeur telle qu'on obtient le minimum de voltage pour l'amorçage de la décharge entre les électrodes 2 et 4.
Cette distance entre l'anode @de réglage et -la cathode dépend du gaz particulier employé et ide sa pression. Par exemple, avec de ,l'argon sous une pres sion de 5 à 8 mm -de colonne de mercure, on .a trouvé qu'un écartement d'environ 1 mm permet d'atteindre la condition requise pour l'amorçage avec un voltage faible. .Si l'on utilise d'autres pressions ou d'autres gaz, il peut être nécessaire -de modifier l'écartement de l'anode de réglage de la cathode.
L'anode principale 3 est placée à une plus grande distance de la cathode que l'anode de réglage. Dans la. forme d'exécution em ployant la pression de gaz susmentionnée, on -a obtenu d'excellentes caractéristiques de fonctionnement avec une cathode cylindrique 2 de 25 mm -de diamètre et avec l'anode prin cipale placée suivant l'axe -de celle-ci.
Afin de réduire les voltages d'amorçage et de fonctionnement -du dispositif, un métal élec tropositif, comme par exemple un des mé taux alcalins ou alcalino-terreux ou un -mé tal moins volatil tel que -du métal mixte (Misehmetall)peut être vaporisé sur la ca thode afin :d'y former une couche superfi cielle. Le métal mixte est satisfaisant pour des dispositifs branchés sur un voltage de ligne de 110 volts, mais pour des voltages de ligne plus - lias, les métaux alcalins seront plus avantageux.
L'anode principale 3 est raccordée à un pôle d'une ligne à courant alternatif 10 par un conducteur 11 et la cathode 2 est rac- cordée à l'autre pôle de ladite ligne par le conducteur 12. Un relais éleetro-magnétique 13 est intercalé dans .la ligne 11 de façon à être actionné lorsqu'une décharge est créée entre les électrodes 2 et 3 du dispositif. La résistance entre l'anode 3 et la cathode 2 est telle qu'il ne s'y produise point de décharge au voltage fourni par la ligne 10.
L'anode de réglage 4 est également raccordée à un pôle @de la ligne 10 opposé au pôle de la cathode par un ,conduc teur 14, à travers une résistance éle vée 15 et un interrupteur 16. Cette ré sistance limite le courant qui peut passer entre les électrodes 4- et 2 à une faible valeur. Le voltage -de la ligne 10 est tel que lorsque l'interrupteur 16 est fermé, le faible courant traversant ,la résistance 15 à basse tension amorcera une décharge partant de l'anode de réglage à la cathode en ionisant ainsi le gaz et en annihilant ainsi la résistance de la cathode.
Immédiate ment lorsque ceci se produit, la résistance entre l'anode principale 3 et @la cathode se trouve suffisamment réduite pour y amor cer une décharge de façon qu'un courant re lativement fort peut passer par la ligne 10 et le relais 13. De cette manière, l'interrupteur 17 est actionné et le circuit 18 est alimenté pour tout emploi désiré.
Dans la forme d'exécution représentée à la fig. 1, l'interrupteur 16 peut avoir la forme d'un élément thermostatique -bi-métal- lique lequel, ,après avoir :atteint une tempé rature prédéterminée, se ferme ou s'ouvre en amorçant ou en arrêtant ainsi la décharge entre les électrodes principales et en rendant disponibles des courants relativement forts pour :actionner le relais 18 sans qu'il soit nécessaire que ces courants relativement forts passent directement par l'interrupteur 16.
La fig. 2 représente une forme -d'exécu tion d'un relais dans lequel l'anode de ré glage 4 est munie d'une tête 19 en une ma tière qui est plus active que celle de l'6lec- trode 3. Par exemple, l'électrode 3 peut être composée de nickel et la tête -d'.anod'e -de thorium, titanium ou uranium, qui ont la propriété de réduire encore davantage le vol tage nécessaire pour .amorcer @la décharge.
De cette manière, la différence -des voltages nécessaires pour amorcer la .décharge pTinCi- pale et & réglage ou -de déclanchement se trouve encore ,augmentée. La matière active constituant la tête 19 @de l'anode @de réglage exerce également un effet de .nettoyage ou d'épuration du gaz pour maintenir le gaz de remplissage dans une condition plus pure.
Si l'on :désire, la tête d'anode peut être recou verte d'oxyde de baryum qui est réduit par le thorium ou .autre matière active afin -de libé rer du baryum métallique. Le baryum métal lique se vaporise et se dégage sur la surface de la cathode 2 et sert à maintenir la chute de potentiel cathodique de cette électrode à une valeur plus petite.
Dans le relais représenté à la fig. 1, la décharge principale est réglée à l'aide de va- riations de température. A la fig. 3, on a re présenté une disposition, :dans laquelle ce ré glage est effectué par des variations -de l'in tensité d'une source de lumière. Dans cette dernière figure, l'électrode de réglage 4 est reliée à 1a ligne 10 par un .conducteur 20 à travers une cellule photoélectrique ou un autre dispositif sensible à la lumière 21.
L'anode principale 3 est reliée à la ligne 10 à travers le relais 13, comme à .la fig. 1, et la cathode est reliée au pôle opposé :de la ligne. De la ,lumière tombant sur la cellule photoélectrique 21 permet à une petite dé charge @d'y passer à partir de la ligne 10 de façon à amorcer la :décharge ,de réglage ou -de décla-nchement et en effectuant ainsi l'a morçage de la décharge principale.
Une bat terie 22 est mise en circuit avec la cellule photoélectrique 21 pour augmenter le vol tage de la ligne 10 et faciliter ainsi l'amor çage -de la décharge.
A la fig. 4, on a représenté un condensa teur 23 comme moyen -de limitation du cou rant entre la cligne 10 et l'électrode de réglage 4. Un interrupteur 24 qui peut être du type thermostatique représenté à la fig. 1 ou Ide tout autre type approprié et être commandé à la main ou :
automatiquement, est prévu pour régler 'la décharge de déclan- chement et par conséquent la décharge principale, ou la .décharge dans le circuit -de réglage peut être amorcée en changeant simplement la capacité @du condensateur 2'3, en rapprochant l'une -de ses plaques @de l'autre.
A la fig. 5, on a représenté une disposi tion dans laquelle l'électrode de réglage 4 est reliée à un condensateur 25 qui peut con sister en une plaque de verre 216 qui est re vêtue d'un côté d'une matière métallique 27, par exemple d'une feuille :d'étain. L'autre côté .du condensateur peut être établie en plaçant la main sur le côté opposé gydin verre 26 .au revêtement 27 de façon à compléter ainsi<B>lé</B> circuit vers le conducteur -de ligne 28 _ qui est mis .à la terre.
L'effet de capacité produit à l'anode -de réglage en mettant la main ou une .autre partie -du corps sur la plaque 26 provoque le passage d'un courant suffisant pour amorcer la décharge. Ce -cou rant peut toutefois être augmenté par une résistance élevée 2$' intercalée entre l'anode principale 3 et l'anàae -de réglage 4.
La ré sistance<B>28'</B> doit être suffisamment @élevée pour assurer qu'un courant suffisant passe à l'anode Ide réglage pour opérer la décharge de réglage en l'absence -du courant produit par l'effet de capacité produit en -approchant -un objet :mis à la terre de la plaque isolante 26.
Après l'amorçage ide ila -décharge td'e dé- clanchement, la décharge principale se pro -duit, excitant ainsi le relais polarisé sensible 29 pour fermer l'interrupteur 30 et pour ex citer ainsi le relais d'énergie 31 à travers l'enroulement secondaire 32 d'un transforma- teur 33 alimenté par @la ligne 10. Le relais d'énergie 31 .actionne un bras d'interrupteur 34 pour fermer le circuit de tout appareil électrique voulu 35.