Dispositif de mesure électrique.
La présente invention a pour objet un dispositif de mesure électrique.
Un des buts de l'invention est de prévoir un dispositif ayant une caractéristique de mesure pratiquement linéaire, et. un autre but que l'invention peut permettre d'atteindre est d'avoir un dispositif capable d'intégrer des quantités discrètes variables et réparties au hasard et de mesurer la fréquence d'impul- sions ou de charges discrètes.
Il est de pratique usuelle d'utiliser un con densateur dans certains dispositifs ou circuits de mesure. L'un des problèmes qui se posent dans de tels circuits est celui d'obtenir une indication exacte de la quantité mesurée malgré la variation des conditions du circuit, résultant de l'augmentation de la charge du condensateur de mesure.
On peut y parvenir pratiquement en utilisant, en pa. ral lèle avec ce condensateur, un amplificateur électronique à gain élevé, dont l'effet est de diminuer la tendance de la tension d'entrée du condensateur à varier et de la réduire à un pourcentage faible qui est approximativement égal au quotient obtenu en divisant 100 /o par le coefficient de gain de l'ampli fieateur. Les accroissements de la charge du condensateur se produisent alors en proportion linéaire avec la charge appliquée, obtenue d'une source quelconque, objet de la mesure.
Le gain de l'amplificateur peut être, par exemple, de 100 ou de 1000, de sorte que la tension d'entrée est maintenue constanteà 1 ou 0, 1 /a près, suivant la précision désirée.
Le dispositif dont il est question ci-dessus n'a été utilisé jusqu'à présent que pour une intégration continue.
On a maintenant trouvé que ce circuit peut également être utilisé pour intégrer ou mesurer la fréquence d'impulsions ou de charges discrètes d'énergie électrique.
Le dispositif suivant l'invention est carac- térisé en ce qu'il comprend un premier condensateur, un circuit d'entrée sous la commande d'un facteur à mesurer et à partir duquel des charges discrètes d'énergie électrique sont appliquées audit premier condensateur, un circuit amplificateur à gain élevé dont l'entrée et la sortie sont connectées aux bornes dudit premier condensateur, un circuit additionnel associé audit premier condensateur et au circuit de sortie du dispositif de mesure, en ce qu'il est, en outre, agencé de façon que de l'énergie soit transférée par ce circuit additionnel et sous la commande da circuit de sortie, audit premier condensateur pour que sa tension soit réduite, et des moyens pour mesurer le transfert d'énergie vers ledit premier condensateur par ledit circuit additionnel.
Le dessin annexé représente, à titre d'exemple, deux formes d'exécution de l'objet de l'invention.
La fig. 1 montre des détails des circuits d'un dispositif de mesure intégrateur, et
la fig. 2, des détails des circuits d'un dispositif mesurant la fréquence de commutations se produisant a, un endroit détermine.
Pour la. mesure de fréquence qui peut se faire au moyen du dispositif de la fig. 2, un condensateur constituant une source de tension est. déchargé dans un condensateur de mesure à des intervalles déterminés par les fréquences variables à mesurer.Uncircuit de fuite est prévu pour le condensateur de mesure, ce circuit étant agencé de manière à se stabiliser lui-meme à un degré de fuite dépendant de l'intervalle de temps entre les charges.
Grâce à cette disposition, lorsque la stabilisation est obtenue, une décharge du condensateur de mesure jusqu'à un degré prédéterminé (qui peut correspon ; dre à la décharge complète) a lien dans l'in tervalle de temps disposé entre des charges successives et la tension commandant le cir- cuit de fuite est en proportion pratiquement linéaire avec la fréquence à mesurer. Le courant de fuite est proportionnel à la tension aux bornes du condensateur. Cette tension est utilisée pour faire fonctionner un indicateur ou un enregistreur.
Pour l'intégration qui peut se faire au moyen du dispositif de la fig. 1, un petit con densateur, ou un certain nombre de petits condensateurs connectés à des sources différentes, est chargé ou sont chargés à des inter- valles de temps répartis au hasard, jusqu'à une valeur qui peut être constante ou variable pour chaque condensateur et différente pour les différents condensateurs.
Les charges variables des petits condensateurs sont déchargées à des intervalles de temps répartis au hasard, individuellement, ou en coïncidence, au hasard, dans le eondensateur de mesure de plus grande capacité. Un condensateur additionnel, chargé dans un cir- cuit de charge séparé est disposé pour être connecté au condensateur de mesure de manière à décharger ce dernier jusqu'à un degré prédéterminé.
La connexion du condensateur additionnel est commandée par un circuit fonctionnant quand la charge du condensateur de mesure est au moins égale à la valeur à décharger.
Un indicateur, ou un enregistreur, est actionné à chaque décharge du condensateur de mesure.
Non seulement des charges séparées de valeurs diverses peuvent être fournies simulanément au condensateur de mesure, mais aussi des connexions de charge et de décharge peuvent être établies simultanément.
La source d'impulsions ou de charges diserètes peut être constituée par un condensateur et dans ce cas, on trouve que contrairement à la pratique usuelle une impulsion ou charge négative est nécessaire.
Le dispositif représenté à la fig. 1 est destiné à mesurer un certain nombre d'opérations semblables, chaque opération étant de valeur constante, mais de valeur différente par rapport aux autres opérations. Un tel problème se pose, par exemple, lorsqu'on désire faire l'intégration de la quantité totale de charbon fournie par des appareils automatiques de chargement des foyers des chaudières d'une station productrice d'électricité, lesdits appareils de chargement ayant des capacités différentes.
Chaque fois qu'un des appareils de char gement automatique fonctionne, il cause une brève inversion d'un des commutateurs Hïj,
Il'ou IRi", le dispositif de la fig. 1 étant utilisé avee trois appareils de chargement d'une capacité différente.
Lorsque ces commutateurs sont à la position de repos, chacun de leurs contacts ferme un circuit de charge d'un des condensateurs CCl, CCl'ou Cul", un de ces circuits de charge étant le suivant : terre, condensateur CC1, eontact de repos IRl, eur- seur d'un potentiomètre P connecté entre les bornes + 300 et-300 V de deux sources de tension continue connectées en série et dont les bornes communes sont mises à la terre.
Les caractéristiques des condensateurs et les prises sur le potentiomètre sont choisies de façon telle que les charges des condensateurs soient proportionnelles aux capacités correspondantes des appareils de chargement des foyers.
Ainsi, chaque appareil de chargement fait fonctionner un des eommutateurs IRl, IRA' ou 7. By associés chacun à un des condensa- teurs CCi, CC'i'ou CCi"de valeur appropriée.
Quand un appareil de chargement automatique fonctionne, son commutateur s'in- verse et le condensateur associé est connecta à la borne IT du condensateur C. La grille de commande d'un tube pentode PV est connectée au point ZT et le circuit d'anode de ce tube est connecté, à travers un tube à néon à , cathode froide NT, à la borne OT du condensateur C1, borne qui est connectée à un potentiel négatif de même valeur (300 volts) que l'alimentation du tube.
La borne OT est également connectée à l'électrode d'allumage d'un tube à cathode froide CCT, susceptible de s'allumer à un potentiel déterminé. Le circuit de décharge de CCT comprend un relais A coopérant avec un relais B à relâchement différé.
Chaque fois qu'un commut, ateur IR1, IRi on If ?,." fonctionne, la connexion d'un con densateur CCi, CCl'ou CCl''au point IT a pour résultat un accroissement de potentiel positif en OT, accroissement proportionnel à la charge qui vient d'être introduite dans le foyer. La variation de tension d'anode produite par la décharge d'un des condensateurs ('Cl est transmise au point Or par le tube
NT de telle sorte que le condensateur C se charge depuis la terre, à travers le conden- sateur CCl dont le commutateur a fonctionné, le tube NT, le circuit d'alimentation de 1'anode de PV.
La chute de tension aux bornes du tube NT reste constante, de sorte que 1'aeeroissement de potentiel positif est transmis entièrement au point OT.
Quand le potentiel en OT atteint la va leur pour laquelle CCT s'allume, le relais A est actionné et est suivi par le relais B qui fait relâcher A au moyen du contact. b, et. qui inverse en même temps son contact b2.
Le contact b2 relie, dans sa position de repos, un condensateur CC2 à une prise positive sur le potentiomètre P et, dans sa position de travail, il relie ce condensateur CC2 à la borne IT par l'intermédiaire d'une résistance de 10 k. La connexion d'un potentiel positif à partir de CC2 au point IT produit une diminution du potentiel positif au point OT, de sorte que, le circuit de CCT ayant été ouvert en bA, ce tube ne peut pas s'allumer avant que la tension en OT ait de nouveau atteint la valeur de la tension d'allumage.
La disposition des circuits est telle que la diminution de potentiel en OT due à la connexion du eondensateur C2 est égale à l'ae- croissement total de potentiel en OT, à partir de l'état neutre, sous l'effet des connexions successives des condensateurs CCj à IT, connexions qui ont causé l'allumage de CCT.
Chaque actionnement du relais A actionne un compteur SI par l'intermédiaire du contact a2, de telle sorte que ledit compteur M enregistre la quantité totale de charbon fournie aux foyers.
Comme le potentiel en 03"est périodique- ment diminué, le circuit est susceptible d'un fonctionnement continu, sans qu'il se produise une surcharge de PV.
Comme les condensateurs CC1 et CC2 sont chargés à partir d'une source commune, il n'est pas nécessaire que la tension de la source soit stabilisée puisque toute variation de tension aura un effet identique sur tous les ei-rcuits de charge.
Le potentiel auquel le tube CCT opère pouvant varier, cela a pour résultat des différences entre les accroissements et décroissements successifs de potentiel en OT. Sur une période de temps donnée, ces différences auront tendance à se compenser mutuellement.
Si, cependant, une plus grande précision est nécessaire, le tube à cathode froide CCT peut être remplacé par un montage à déclenchement à triode ou à pentode.
Dans le dispositif représenté à la fig. 2, le commutateur IR fonctionne au rythme de la fréquence à mesurer. Dans la position de re pos du commutateur IR, le condensateur CC est chargé à partir d'une source de-110 volts stabilisée par le tube à néon 19 ha- que inversion du commutateur IR, m. e im- pulsion négative de grande amplitude est appliquée à travers la résistance 100 k au point IT. Ce point est relié à la grille de commande d'un tube pentode PV à gain élevé. Un condensateur C et un tube à néon NT sont connectés en série entre l'anode et la grille de commande du tube PV.
Grâce à l'effet Miller, comme il est bien connu, la capacité effective entre la grille de commande et la cathode d'un tube ayant une charge d'anode résistive est égale au produit de la capacité propre grilleanode et du gain du tube plus 1. Il s'ensuit que la capacité effective grille-cathode est extrêmement élevée par rapport à celle du condensateur CC, le condensateur C ayant lui-même une valeur plus élevée que le con- densateur CC.
En l'absence d'un signal d'entrée, le tube
PV est conducteur, la tension de grille étant au potentiel de la terre ou près de ce potentiel. Il en résulte que le potentiel d'anode est relativement faible. Le tube à néon NT main tient une différence de potentiel constante entre ses bornes. Ce tube est intercalé dans un circuit potentiométrique connecté entre + 300 et-300 V. Ce circuit et ses éléments sont choisis de façon qu'au repos le potentiel au point OT soit celui de la terre ou près de ce potentiel. Il s'ensuit que toute variation de potentiel à l'anode de PV apparaîtra sensiblement non affaiblie au point OT.
Un pote11- tiel dérivé du potentiel existant au point OT au moyen du curseur du potentiomètre P. ll est appliqué à la grille d'un tube cathode Ca7i'T par l'intermédiaire d'un circuit de filtrage TD. Le potentiomètre est réglé de manière que l'instrument de mesure MCI indique zéro en l'absence de signaux. Le circuit cathodique du tube CAFT est constitué par deux branches, l'une reliant la cathode à la terre par l'intermédiaire d'une résistance 20 k et l'instrument de mesure 11TC1, et l'autre allant de la cathode à un point de-300 volts par l intermédiaire de deux résistances 1 k et 100 k.
Une connexion s'étend du point de jonetion de ces deux résistances à travers une ré sistance Cw1I (d'environ 6 mégohms) au point
IT. Cette connexion constitue un autre circuit de réaction et en l'absence de signaux d'entrée aucun courant circule dans ce circuit puisque le point de jonction entre les ré sistances 1 et 100 k et le point IT sont tous les deux sensiblement au potentiel de la terre.
Lors de la première inversion du commutateur IR, une impulsion négative de 110 volts est appliquée au contact de travail de IR.
Comme cette impulsion est appliquée à la résistance 100 k et au circuit de grille de PV, la fraction des 110 volts apparaissant sur la grille de la pentode PV sera relativement petite et ne suffira pas à bloquer PV. Le même potentiel est également appliqué au condensateur C et le chargera négativement. Lorsque la grille de PV devient plus négative, l'anode deviendra immédiatement plus positive grâce à l'action normale du tube. Cette variation de tension dans le sens positif apparaît à la grille du tube PV grâce au circuit de réaction com- prenant le tube NT.
Ce rétroeouplage de l'augmentation de tension à l'anode vers la grille tend à provoquer une réduction de la tension d'anode qui, par rétroeouplage, tend à réduire la tension de grille, c'est-à-dire à la rendre plus négative, d'où résulterait une augmentation de la tension d'anode, de sorte qu'on a à faire avec deux actions opposées qui tendent à se produire. Le résultat en est que la tension d'anode augmentera et la tension de grille diminuera lorsque le condensateur C se charge. Le courant de charge variable pro- duit en OT une onde en gradins allant dans le sens positif. Cette onde est. appliquée à la grille de CI'T par l'intermédiaire du circuit
TD constitué par la résistance CJT et le con densateur 4 et présentant une grande constante de temps.
Cette onde est initialement une onde en gradins, mais, comme on le verra plus loin, ressemblera à une onde de base de temps lorsque l'équilibre est atteint.
Quand l'onde provenant de 07'atteint la grille de C15T, elle aura pris la forme d'une tension variant sensiblement de façon linéaire et augmentant jusqu'à ce que le circuit ait atteint un état d'équilibre. Cette tension est transférée à la cathode du tube CFT. L'ins- trument MCI donnera, donc une indication dé pendant de la valeur de cette tension.
Comme le point de jonction 0 des résistances 1 et 100 k est sensiblement au même potentiel que la ca- thode de CFT, ledit point de jonction sera positif par rapport à IT, de sorte qu'un courant passera par Cite. Ce courant s'oppose à l'effet des impulsions d'entrée qui ont la tendance de produire à la grille de PV une tension décroissante en forme de gradins.
Le dispositif de la fig. 2 est calculé de manière que ledit courant ait pour effet de faire revenir la tension de grille à la valeur qu'elle avait avant l'application de signaux, et ceci juste avant que la prochaine impulsion arrive. Evi- demment, il est possible de disposer le dispositif de manière que la tension de grille et la charge de C soient réduites d'une fraction prédéterminée au moment où la prochaine impulsion arrive.
Quand le circuit atteint un état d'équilibre pour une fréquence ou un taux d'impulsions donné, on reconnaît que l'onde en OT est une onde en gradins croissante d'un type similaire à une tension de base de temps, que la tension à la grille de CFT est une tension continue sensiblement stationnaire qui apparaîtra sur la eahode de CIFT grâce à l'action normale de ce tube cathode, et qu'on aura un flux stationnaire de courant de déchargea à travers CM et en conséquence, une lecture stationnaire sur l'instrument MCL
Si le taux d'impulsion augmente,
une impulsion arrivera avant la décharge complète de C. Il en résulte que la grille de PV deviendra plus négative que d'ordinaire et que l'anode de PV et le potentiel en OT deviendront plus positifs que d'ordinaire. Il s'ensuit que les potentiels de grille et de cathode de ('FT augmenteront, que la réaction par CM augmentera et que, par suite, la lecture de . lIC1 augmentera. On notera que, du fait que le circuit nécessite des constantes de temps élevées, particulièrement en ce qui concerne les constantes de temps associées au tube PV et au circuit TD, il faudra plusieurs secondes ou même des minutes avant que le circuit se stabilise pour une fréquence d'impulsions accrue.
Lorsque la fréquence des impulsions diminue, les opérations eonsidérées ei-dessus auront lieu en sens inverse.
Le commutateur IR peut être actionné, par exemple, par un compteur de kilowattsheure. En vue d'une telle application, le dispositif peut comprendre plusieurs circuits d'entrée d'impulsions du type décrit. Cette possibilité est indiquée schématiquement à la fig. 2 par les flèches X et Y.
Evidemment, le circuit d'entrée, repré- senté dans le dispositif de la fig. 2 par le con- densateur CC et les éléments associés, pourrait être remplacé par n'importe quel dispositif capable de fournirunesuccessiond'im- pulsions ayant la fréquence qu'on désire mesurer.
L'instrument MCI. indique la valeur zéro quand le circuit est au repos et répond au u po- tentiel présent à la cathode de CFT et indique la fréquence de commutation du comme- ta. teur IR.
Si le commutateur 7. B coopère avec un compteur de kilowatts-heure, 91IC1 donnera une lecture en kilowatts. Si plusieurs commutateurs de compteurs de kilowatts-heure, avec des condensateurs proportionnés à leur puis- sanee, sont connectés en parallèle, l'appareil de mesure. lI (51 donnera le total des kilowatts.
Electrical measuring device.
The present invention relates to an electrical measuring device.
One of the aims of the invention is to provide a device having a practically linear measurement characteristic, and. Another object which the invention can make it possible to achieve is to have a device capable of integrating variable discrete quantities distributed at random and of measuring the frequency of pulses or of discrete charges.
It is usual practice to use a capacitor in certain measuring devices or circuits. One of the problems which arises in such circuits is that of obtaining an exact indication of the quantity measured despite the variation of the conditions of the circuit, resulting from the increase in the load of the measuring capacitor.
This can be practically achieved by using, in pa. ral leele with this capacitor, a high gain electronic amplifier, the effect of which is to decrease the tendency of the input voltage of the capacitor to vary and to reduce it to a low percentage which is approximately equal to the quotient obtained by dividing 100 / o by the gain coefficient of the amplifier. The increases in the charge of the capacitor then occur in linear proportion with the applied charge, obtained from any source, object of the measurement.
The gain of the amplifier can be, for example, 100 or 1000, so that the input voltage is kept constant within 1 or 0.1 / a, depending on the desired accuracy.
The device referred to above has so far only been used for continuous integration.
It has now been found that this circuit can also be used to integrate or measure the frequency of pulses or discrete charges of electrical energy.
The device according to the invention is characterized in that it comprises a first capacitor, an input circuit under the control of a factor to be measured and from which discrete charges of electrical energy are applied to said first capacitor. , a high gain amplifier circuit whose input and output are connected to the terminals of said first capacitor, an additional circuit associated with said first capacitor and with the output circuit of the measuring device, in that it is, moreover, arranged so that energy is transferred by this additional circuit and under the control of the output circuit, to said first capacitor so that its voltage is reduced, and means for measuring the transfer of energy to said first capacitor by said additional circuit .
The appended drawing represents, by way of example, two embodiments of the object of the invention.
Fig. 1 shows details of the circuits of an integrating measuring device, and
fig. 2, details of the circuits of a device measuring the frequency of switching operations occurring at a location.
For the. frequency measurement which can be done by means of the device of FIG. 2, a capacitor constituting a voltage source is. discharged into a measuring capacitor at intervals determined by the varying frequencies to be measured A leakage circuit is provided for the measuring capacitor, this circuit being arranged so as to stabilize itself at a degree of leakage depending on the interval time between charges.
Thanks to this arrangement, when stabilization is obtained, a discharge of the measuring capacitor to a predetermined degree (which may correspond to the complete discharge) is linked in the time interval between successive charges and the voltage controlling the leakage circuit is in practically linear proportion with the frequency to be measured. The leakage current is proportional to the voltage across the capacitor. This voltage is used to operate an indicator or recorder.
For the integration which can be done by means of the device of FIG. 1, a small capacitor, or a number of small capacitors connected to different sources, is charged or are charged at randomly distributed time intervals, to a value which may be constant or variable for each capacitor. and different for different capacitors.
The varying charges of the small capacitors are discharged at randomly distributed time intervals, individually, or coincidentally, at random, in the larger capacitance measurement capacitor. An additional capacitor, charged in a separate charging circuit, is arranged to be connected to the measuring capacitor so as to discharge the latter to a predetermined degree.
The connection of the additional capacitor is controlled by a circuit operating when the charge of the measuring capacitor is at least equal to the value to be discharged.
An indicator, or recorder, is actuated each time the measuring capacitor is discharged.
Not only separate charges of various values can be supplied to the measuring capacitor simultaneously, but also charge and discharge connections can be made simultaneously.
The source of poor pulses or charges may be constituted by a capacitor and in this case, it is found that contrary to usual practice a pulse or negative charge is necessary.
The device shown in FIG. 1 is intended to measure a certain number of similar operations, each operation being of constant value, but of different value compared to the other operations. Such a problem arises, for example, when it is desired to integrate the total quantity of coal supplied by automatic devices for charging the hearths of the boilers of an electricity producing station, said charging devices having capacities different.
Each time one of the automatic charging devices works, it causes a brief inversion of one of the Hïj switches,
Il'or IRi ", the device of Fig. 1 being used with three charging devices of different capacity.
When these switches are in the rest position, each of their contacts closes a load circuit of one of the capacitors CCl, CCl'or Cul ", one of these load circuits being the following: earth, capacitor CC1, rest contact IRl, ower of a potentiometer P connected between the + 300 and -300 V terminals of two direct voltage sources connected in series and whose common terminals are earthed.
The characteristics of the capacitors and the taps on the potentiometer are chosen in such a way that the charges of the capacitors are proportional to the corresponding capacities of the household charging devices.
Thus, each charging device operates one of the switches IR1, IRA 'or 7. By each associated with one of the capacitors CCi, CC'i'or CCi "of appropriate value.
When an automatic charging device operates, its switch is reversed and the associated capacitor is connected to terminal IT of capacitor C. The control gate of a PV pentode tube is connected to point ZT and the anode circuit of this tube is connected, through a neon tube to, cold cathode NT, to terminal OT of capacitor C1, terminal which is connected to a negative potential of the same value (300 volts) as the supply of the tube.
The OT terminal is also connected to the ignition electrode of a CCT cold cathode tube, capable of igniting at a determined potential. The CCT discharge circuit comprises a relay A cooperating with a delayed release relay B.
Whenever a switch IR1, IRi on If?,. "Operates, connecting a capacitor CCi, CCl 'or CCl' 'to point IT results in a positive potential increase in OT, proportional increase to the charge which has just been introduced into the focal point. The variation in anode voltage produced by the discharge of one of the capacitors ('Cl is transmitted to the point Or by the tube
NT so that the capacitor C charges from earth, through the capacitor CC1 whose switch has operated, the tube NT, the supply circuit of the anode of PV.
The voltage drop across the NT tube remains constant, so that the positive potential drop is transmitted entirely to the OT point.
When the OT potential reaches the value for which CCT turns on, relay A is actuated and is followed by relay B which releases A by means of the contact. b, and. which at the same time reverses its contact b2.
The contact b2 connects, in its rest position, a capacitor CC2 to a positive tap on the potentiometer P and, in its working position, it connects this capacitor CC2 to the terminal IT via a 10 k resistor . Connecting a positive potential from CC2 to the IT point produces a decrease in the positive potential to the OT point, so that, with the CCT circuit having been opened in bA, this tube cannot ignite before the voltage in OT has again reached the value of the ignition voltage.
The arrangement of the circuits is such that the decrease in potential in OT due to the connection of the capacitor C2 is equal to the total increase in potential in OT, from the neutral state, under the effect of the successive connections of the capacitors. capacitors CCj to IT, connections which caused the ignition of CCT.
Each actuation of relay A activates a counter SI via contact a2, so that said counter M registers the total quantity of charcoal supplied to the households.
As the potential at 03 "is periodically decreased, the circuit is capable of continuous operation, without PV overload occurring.
As the capacitors CC1 and CC2 are charged from a common source, it is not necessary for the source voltage to be stabilized since any voltage variation will have an identical effect on all of the load circuits.
Since the potential at which the CCT tube operates may vary, this results in differences between the successive increases and decreases of potential in OT. Over a period of time, these differences will tend to offset each other.
If, however, greater accuracy is required, the CCT cold cathode tube can be replaced with a triode or pentode trigger assembly.
In the device shown in FIG. 2, the IR switch operates in accordance with the frequency to be measured. In the rest position of the IR switch, the DC capacitor is charged from a -110 volt source stabilized by the neon tube 19 ha- inverting the IR switch, m. A large amplitude negative pulse is applied across the 100k resistor at point IT. This point is connected to the control grid of a high gain PV pentode tube. A capacitor C and a neon tube NT are connected in series between the anode and the control grid of the PV tube.
Thanks to the Miller effect, as it is well known, the effective capacitance between the control grid and the cathode of a tube having a resistive anode load is equal to the product of the grilleanode own capacitance and the gain of the tube plus 1. As a result, the effective grid-cathode capacitance is extremely high compared to that of the DC capacitor, the capacitor C itself having a higher value than the DC capacitor.
In the absence of an input signal, the tube
PV is conductive, the grid voltage being at or near earth potential. As a result, the anode potential is relatively low. The NT hand neon tube holds a constant potential difference between its terminals. This tube is inserted in a potentiometric circuit connected between + 300 and -300 V. This circuit and its elements are chosen so that at rest the potential at point OT is that of the earth or near this potential. It follows that any variation in potential at the anode of PV will appear to be substantially unweakened at point OT.
Potential derived from the potential existing at point OT by means of the slider of potentiometer P. It is applied to the grid of a cathode tube Ca7'T via a filter circuit TD. The potentiometer is set so that the MCI meter indicates zero when there are no signals. The cathode circuit of the CAFT tube consists of two branches, one connecting the cathode to the earth via a 20 k resistor and the measuring instrument 11TC1, and the other going from the cathode to a point of -300 volts via two resistors 1 k and 100 k.
A connection runs from the junction point of these two resistors through a Cw1I resistor (of about 6 megohms) to the point
IT. This connection constitutes another feedback circuit and in the absence of input signals no current flows in this circuit since the junction point between the 1 and 100 k resistors and the IT point are both substantially at the potential of the Earth.
When the IR switch is first inverted, a negative 110 volt pulse is applied to the IR working contact.
As this pulse is applied to the 100k resistor and the PV grid circuit, the fraction of the 110 volts appearing on the grid of the PV pentode will be relatively small and will not be enough to block PV. The same potential is also applied to capacitor C and will charge it negatively. When the PV grid becomes more negative, the anode will immediately become more positive due to the normal action of the tube. This voltage variation in the positive direction appears at the grid of the PV tube thanks to the feedback circuit comprising the NT tube.
This retrooupling of the increase in voltage at the anode to the gate tends to cause a reduction in the anode voltage which, by retrooupling, tends to reduce the gate voltage, that is to say to make it more negative, which would result in an increase in the anode voltage, so that we have to do with two opposite actions which tend to occur. The result is that the anode voltage will increase and the gate voltage will decrease as the capacitor C charges. The variable load current in OT produces a step wave going in the positive direction. This wave is. applied to the CI'T grid via the circuit
TD formed by the CJT resistor and the capacitor 4 and exhibiting a large time constant.
This wave is initially a stepped wave, but, as will be seen later, will look like a time base wave when equilibrium is reached.
When the wave from 07 'reaches the gate of C15T, it will have taken the form of a voltage varying substantially linearly and increasing until the circuit has reached a state of equilibrium. This voltage is transferred to the cathode of the CFT tube. The MCI instrument will therefore give a corresponding indication of the value of this voltage.
As the junction point 0 of resistors 1 and 100 k is substantially at the same potential as the cathode of CFT, said junction point will be positive with respect to IT, so that a current will flow through Cite. This current opposes the effect of the input pulses which tend to produce a decreasing voltage at the PV grid in the form of steps.
The device of FIG. 2 is calculated so that said current has the effect of returning the gate voltage to the value it had before the application of signals, and this just before the next pulse arrives. Obviously, it is possible to arrange the device so that the gate voltage and the charge of C are reduced by a predetermined fraction when the next pulse arrives.
When the circuit reaches a steady state for a given frequency or pulse rate, it is recognized that the OT wave is an increasing step wave of a type similar to a time base voltage, as the voltage at the CFT grid is a substantially stationary DC voltage which will appear on the CIFT method thanks to the normal action of this cathode tube, and that we will have a steady flow of discharging current through CM and consequently, a reading stationary on the MCL instrument
If the pulse rate increases,
a pulse will arrive before the full discharge of C. As a result, the PV grid will become more negative than usual and the PV anode and the OT potential will become more positive than usual. It follows that the gate and cathode potentials of FT will increase, that the reaction per CM will increase, and hence the reading of IC1 will increase. Note that, because the circuit requires constants of High times, especially with respect to the time constants associated with the PV tube and TD circuit, it will take several seconds or even minutes before the circuit stabilizes for an increased pulse rate.
When the frequency of the pulses decreases, the operations considered above will take place in reverse order.
The IR switch can be operated, for example, by a kilowatt-hour meter. With a view to such an application, the device may comprise several pulse input circuits of the type described. This possibility is shown schematically in fig. 2 using the X and Y arrows.
Obviously, the input circuit, represented in the device of FIG. 2 by the DC capacitor and associated elements, could be replaced by any device capable of delivering a succession of pulses having the frequency that one wishes to measure.
The MCI instrument. indicates the value zero when the circuit is at rest and responds to the u potential present at the cathode of CFT and indicates the switching frequency of the as- ta. IR tor.
If switch 7.B cooperates with a kilowatt hour meter, 91IC1 will give a kilowatt reading. If several kilowatt-hour meter switches, with capacitors commensurate with their power, are connected in parallel, the meter. lI (51 will give the total of the kilowatts.