CH365444A - Relais électrostatique pour la mesure de courants et de charges faibles - Google Patents

Description

  
 



  Relais électrostatique pour la mesure de courants et de charges faibles
 La mesure des charges électriques et des courants faibles continus ou variables, issus de sources à grande impédance, est toujours délicate en raison de l'appareillage qu'elle nécessite.



   Parmi les appareils les plus couramment utilisés à ce jour, on peut citer: a) l'électromètre à fils ou à feuilles - cet appareil
 précis mais fragile, est du domaine du labora
 toire, il ne peut servir à faire des mesures indus
 trielles b) l'amplificateur à courant continu - cet appareil
 nécessite l'emploi d'un adapteur d'impédance
 constitué par un tube électromètre muni d'une
 résistance de fuite de grille parfaitement défi
 nie ; ces deux éléments ne possèdent pas de ca
 ractéristiques constantes dans le temps en raison
 de leur vieillissement; il en résulte un manque
 de fidélité dans la mesure.

   De plus, ces amplifi
 cateurs doivent être mis en marche longtemps
 avant d'effectuer la mesure pour atteindre un ré
 gime de fonctionnement stable; c) I'électromètre à condensateur vibrant suivi d'un
 amplificateur à courant alternatif - cet appareil
 possède à un bien moindre degré les défauts de
 dérive inhérents aux amplificateurs à courant
 continu ; mais il est d'une réalisation extrême
 ment délicate, en particulier en ce qui concerne
 les armatures du condensateur, entre lesquelles
 peuvent apparaître des tensions parasites dues
 aux différences de potentiel de contact.



   Tous ces appareils sont d'un prix élevé et d'un encombrement important.



   On peut également utiliser pour la mesure de courants et charges faibles des dispositifs qui transforment en une charge électrique bien déterminée les courants ou charges de petite valeur, et on peut mesurer ensuite, avec une précision rigoureuse, la durée ou la fréquence de l'écoulement de cette charge; cette durée ou cette fréquence étant proportionnelle à l'intensité du courant faible ou à la valeur de la charge faible à mesurer, on peut utiliser à cet effet un condensateur tel que celui de la fig. 1, condensateur dont une armature est mobile.



   La fig. 1 montre un type de -condensateur utilisable connu ; sur cette figure on voit l'armature fixe 1 en forme de tronc de cône, dont la plus petite base a une surface de quelques millimètres carrés, cette armature étant montée sur un support 2 en matériau isolant. En regard de cette armature, et au-dessus, est disposée l'armature mobile 3 constituée par une lame métallique dont l'épaisseur est de l'ordre de 20 microns, pincée sur une équerre métallique 4 au moyen d'une vis 5, vissée dans le support 2, et d'une rondelle 6. Cette équerre 4 est fixée au support 2 par une vis 7. Le déplacement possible de cette équerre 4 au moyen de la vis 5 et d'un ressort de rappel 8 permet d'ajuster avec précision la distance de l'armature mobile 3 à l'armature fixe 1.



   Au-dessus de l'armature 3, est placé un contact ajustable 9 fixé au support 2 par une pièce 10 ; ce contact 9, en l'absence de courant faible à mesurer, est réglé de façon à ne pas toucher l'armature mobile 3.



   Le faible courant à mesurer charge le condensateur de la fig. 1 progressivement; lorsque cette charge est suffisante, l'armature mobile est attirée vers l'armature fixe. Au moment du contact de ses deux armatures, le condensateur se décharge dans un circuit électrique ; il est évident que plus le courant à mesurer est important, plus la fréquence de décharge du condensateur est élevée; la mesure de cette fréquence donne, à un facteur près, l'intensité  du courant à mesurer. La réalisation du condensateur à armature mobile qui constitue un relais électrostatique, pose dans ce cas des problèmes particuliers dus à la difficulté d'obtenir des contacts francs et sans usure appréciable des électrodes, problèmes que l'invention a pour but de résoudre.



   La présente invention a pour objet un relais électrostatique pour la mesure de courants et de charges faibles qui pallie les inconvénients des différents dispositifs mentionnés ci-dessus, en permettant de substituer à la mesure de l'effet produit par un courant la mesure du temps nécessaire pour accumuler une charge de valeur déterminée.



   A cet effet, le relais électrostatique selon l'invention comporte une électrode mobile et au moins une électrode fixe et est caractérisé en ce qu'il comprend des moyens pour produire un champ magnétique agissant sur une extrémité de   électrode    mobile de manière à maintenir ou à ramener celle-ci dans une position de repos, ladite électrode mobile étant dans ce but au moins partiellement constituée en un matériau ferromagnétique.



   En se référant aux figures schématiques 2 et 3 des dessins ci-joints, on va décrire ci-après, à titre d'exemple, une forme de réalisation du relais électrostatique objet de l'invention, qui est destinée à être utilisée pour la mesure de courants faibles et de charges électriques de petite valeur.



   La fig. 2 représente schématiquement cette forme de réalisation.



   La fig. 3 représente plus en détail le relais électrostatique représenté schématiquement sur la fig. 2.



   Le relais représenté sur la fig. 2 comprend un aimant   11;    une armature mobile 3 en matériau ferromagnétique est encastrée dans un pôle 12 de cet aimant, l'autre pôle 13 servant uniquement à focaliser les lignes de forces de l'aimant. On fait varier le flux magnétique utile passant dans l'entrefer 14 en agissant sur une tige filetée 15 servant de shunt magnétique. Ce dispositif permet d'obtenir un réglage très souple.



   Sur la fig. 3, on a représenté de façon plus détaillée le relais de la fig. 2. Ce relais électrostatique comprend une électrode mobile 3 constituée en un matériau ferromagnétique et fixée sur une tige 16, qui peut être avantageusement réalisée en un alliage tel que le   Kovar   (marque déposée) solidaire d'une pièce de verre 17. La position de l'électrode mobile 3 est fixée entre une électrode fixe principale 18 et une électrode fixe auxiliaire 19 par un champ magnétique concentré à la pointe d'une pièce polaire 20 solidaire d'un aimant 21 vissé sur un support 22.



   La position du support 22 est réglable, ce qui permet de jouer sur la valeur de l'entrefer entre la pièce polaire 20 et la lame ou électrode mobile 3, et de fixer la position de cette dernière à la distance voulue entre les électrodes 18 et 19.



   Les électrodes 18 et 19 sont maintenues par un support 23, lui-même solidaire d'un tube 24 en laiton, ou autre matériau approprié, fixé sur la pièce de verre 17. L'ensemble du dispositif est logé dans un ballon de verre 25 renfermant une atmosphère neutre ou réductrice, ou dans lequel on a fait le vide. La paroi de verre du ballon 25 est interrompue du côté de la tige 16 par un tube 26 en     Kovar >     par exemple, constituant un anneau de garde. Les pièces repérées 27 sont constituées en un matériau isolant, tel que le verre.



   L'électrode allongée 3 et l'électrode fixe principale 18 présentent entre elles une certaine capacité électrique. Quand il est réuni à une source de charges électriques, le condensateur qu'elles forment se charge. Dans ces conditions, l'élément allongé et flexible 3 est soumis à deux actions antagonistes dues au champ électrostatique établi entre cet élément allongé 3 et l'élément fixe 18, et au champ magnétique établi au voisinage de l'extrémité de l'électrode allongée. Quand la charge de la capacité est suffisante, il y a attraction et contact entre lesdits éléments. On applique à l'électrode fixe auxiliaire 19 une tension de polarisation dont le réglage commande également la sensibilité du relais.



   Un tel relais se caractérise en particulier par une sensibilité réglable grâce au réglage de la position du support 22 comme indiqué ci-dessus, et également par la suppression des rebondissements de l'électrode mobile sur l'électrode principale fixe de contact 18, rebondissements nuisibles par les coupures introduites. La suppression de ces rebondissements conduit à une fidélité supérieure à 1 % et à une durée de vie des contacts supérieure à 108 impulsions.



   Le relais décrit ci-dessus se prête à des applications dans des domaines très variés. On peut citer, entre   autres    - la détection des impulsions dues à la radioacti
 vité; - le déclenchement d'une alarme lorsqu'une impul
 sion dépasse une amplitude déterminée; - le déclenchement d'une alarme lorsque la fré
 quence moyenne des impulsions atteint une va
 leur déterminée; - la mesure de courants d'ionisation - la mesure d'une résistance (cette mesure se trouve
 ramenée à celle du temps qui sépare deux im
 pulsions).



   La précision atteinte est de 1 pour 1000 avec
 des résistances à mesurer dont la valeur est comprise
 entre   10I7    et   10t8    ohms. On peut, en outre, avec le relais décrit détecter des quantités d'électricité n'ex
 cédant pas   10-tl    coulomb.
  

Claims (1)

1. REVENDICATION Relais électrostatique pour la mesure de cou rants et de charges faibles, comportant une électrode mobile et au moins une électrode fixe, caractérisé en ce qu'il comprend des moyens pour produire un champ magnétique agissant sur une extrémité de l'électrode mobile de manière à maintenir ou à ramener celle-ci dans une position de repos, ladite électrode mobile étant dans ce but au moins partiellement constituée en un matériau ferromagnétique.

   SOUS-REVENDICATIONS 1. Relais électrostatique suivant la revendication, caractérisé en ce qu'il comporte deux électrodes fixes entre lesquelles se déplace l'extrémité de l'électrode mobile.

   2. Relais électrostatique suivant la revendication et la sous-revendication 1, caractérisé en ce que l'électrode mobile est constituée par une lame dont une extrémité se déplace entre les deux électrodes fixes, l'autre extrémité de ladite lame étant fixe.

   3. Relais électrostatique suivant la revendication, caractérisé par une pièce polaire concentrant le champ magnétique au voisinage de ladite extrémité de l'électrode mobile.

   4. Relais électrostatique suivant la revendication et la sous-revendication 3, caractérisé en ce que la pièce polaire présente une extrémité conique dont la pointe est dirigée vers ladite extrémité de l'électrode mobile.

   5. Relais électrostatique suivant la revendication et la sous-revendication 3, caractérisé en ce qu'il comprend des moyens de réglage, par exemple à vis, pour faire varier le positionnement de la pièce polaire par rapport à ladite extrémité de l'électrode mobile.

   6. Relais électrostatique suivant la revendication, caractérisé en ce que l'ensemble de ses organes mécaniques est contenu dans un récipient en matériau isolant.

   7. Relais électrostatique suivant la revendication et la sous-revendication 6, caractérisé en ce que le récipient est en verre.

   8. Relais électrostatique suivant la revendication et la sous-revendication 6, caractérisé en ce qu'à l'intérieur du récipient règne une atmosphère neutre.

   9. Relais électrostatique suivant la revendication et la sous-revendication 6, caractérisé en ce qu'à l'intérieur du récipient règne une atmosphère réductrice.

   10. Relais électrostatique suivant la revendication et la sous-revendication 6, caractérisé en ce qu'à l'intérieur du récipient règne le vide.