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PERFECTION.E1M.ENTS AUX SYST EL3CT31Q,UES FOURNISSAJïIT DES COURAr7TS PERIODIQUE:II -àOENT J\1OU1ES.-
La présente invention vise des perfectionnements apportés aux systèmes fournissant des courants périodiquement modulés destinés par exemple à alimenter des sources lumineuses qui assurent les variations périodiques de la lumière à haute ou à basse fréquence. Elle s'applique particulièrement à la modu- lation de la lumière par des moyens électriques ayant pour objet des dispositifs et moyens perfectionnés et simplifiés de modulation.
Divers systèmes, tant élec- triques qua mécaniques ont déjà été proposés pour faire varier l'émission de lu- mière d'un appareil mumineux à intervalles successifs plus ou moins rapprochés ou pour faire varier périodiquement l'intensité de la lumière de la source- Avec
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de tels systèmes, la lumière est modulée à une fréquence définie déterminée à l'avance, et la lumière obtenue est susceptible de recevoir des applications im- portantes , par exemple aux appareils de signalisation et aux dispositifs indi- cateurs de direction, en particulier les réclames lumineuses ou pour le guidage des avions sur les terrains d'atterrissage. Dans cette dernière application, le présent système offre des moyens très efficaces d'assurer la sécurité de l'at- terrissage dans le brouillard.
Les systèmes mécaniques assurant la modulation de la lumière offrent des inconvénients, certains notamment due à l'utilisation d'un commuta- teur tournant rapidement, ou des dispositifs à obturateurs ou volets mécaniques.
Pour éviter les difficultés inhérentes aux systèmes mécaniques modulateurs et pour obtenir la lumière modulée par des moyens purement électriques, on a déjà proposé un système comportant un redresseur susceptible de convertir le courant alternatif à fréquence industrielle en courant continu, associé à un "inverter" transformant le courant continu en courant alternatif ou en courant interrompu à fréquence déterminée à l'avance et relativement élevée, par exemple 1.000 à 3.000 p:
s. une lampe alimentée à cette fréquence produit la lumière modulée qu' on désire-
Ce système électrique, déjà proposé, évite certains inconvénients des systèmes mécaniques antérieurs, mais il n'est pas sans défaut, et on peut lui reprocher, notamment, l'utilisation d'éléments séparés pour assurer d'abord le redressement du courant, puis une nouvelle conversion de ce courant, et en- fin l'émission de lumière nécessaire :
d'où un prix élevé des appareils et des complications de construction et de fonctionnement regrettables*
Suivant la présente invention, on évite ces difficultés en as- surant la modulation de la lumière par un système ne comportant pas certains éléments convertisseurs d'énergie du système ci-dessus. Pour réaliser la simpli- fication désirée des appareils, on alimente un système modulateur de lumière à l'aide d'une source industrielle d'énergie électrique en utilisant un seul tube à décharge, de préférence au néon, qui sert à la fois do redresseur, d'"inverter" et de source lumineuse.
On comprendra mieux les caractéristiques nouvelles et les avan- tages de l'invention en se référant à la description suivante et aux dessins qui l'accompagnent, donnés simplement à titre d'exemple non limitatif, et dans les- quels :
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La Fig.l est une vue schématique d'un système modulateur de lu- mière, établi suivant l'invention, et comportant un seul tube électrique à va- peur constituant en même temps la source de lumière modulée à fréquence élevée.
La Fige± est une variante du dispositif représenté sur la Fig.l.
Les Fig.3 ,4 et 5 sont des variantes de l'invention analogues à celle de la Fig.2, maie comportant plusieurs lampes fonctionnant en paralèle-
Les Fig.- 6 & 7 reproduisant respectivement des courbes d'inten- sité et de tension qui permettent de représenter le fonctionnement du système de la Fig. 5
La Fig.8 représente en variante un système modifié faisant appel à des lampas ordinaires émettant une lumière modulée à très faible fréquence.
Dans le dispositif de la Fig.l, la lampe à vapeur 10 (de pré- férenoe au néon) comporte deux anodes 11 et une oathode 12, et peut fonctionner sur un réseau 13 à courant alternatif à 50 p:s. par exemple * Des tensions alter- natives sont appliquées aux anodes 11 par l'intermédiaire d'un transformateur 14 qui est relié à ces anodes à travers des bobines de choc 15 et qui reçoit le courant de la source 13. Le circuit à courant continu anode-cathode, comportant le transformateur 14, les anodes 11 et la cathode 12, est complété par un con- ducteur 16 relié au point neutre de l'enroulement du transformateur 14 et com- portant les bobines de choc 17.
Pour régler l'amorçage du courant aux anodes 11 (et pour des raisons qu'on expliquera plus loin), on a pourvu les anodes d'électrodes de grille ou électrodes de commande 18 qu'on a reliées en 9 à une source appropriée de tension variable (non représentée) disposée de façon que, tout en ayant des grilles normalement négatives, on les rend positives périodiquement à une fré- quence déterminée à l'avance, par exemple à la fréquence de 1.000 p:s.
Chacune de ces périodes positives de grille, qui se répète mille fois par seconde dans le cas considéré, doit avoir une très courte durée par rapport au millième de seconde* Pour assurer la modulation du courant redressé dans la lampe 10 à la fréquence 1.000 (d'une manière qui sera expliquée plus complètement par la suite) on a prévu un second circuit anode-cathode remportant les anodes 11, la cathode 12, une inductance 19 et une capacité 20 permettant d'amortir ce second circuit pour une fréquence d'oscillation dépassant un certain degré, déterminé à l'avan- ce, la fréquence du potentiel positif périodique appliqué aux grilles- Pour sé- parer le circuit oscillant anode-cathode comportant l'inductance 19 et la capaci;
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té 20 du circuit à courant continu comportant l'enroulement de transformateur 14 et la bobine de choc 17, on a relié les anodes à ce circuit oscillant à travers des condensateurs de blocage 21, chacun en série avec une des anodes.
La lampe 10 est pourvue d'un circuit d'amorçage comprenant le transformateur 14, la bobine de choc 22 interposée entre le transformateur et l'anode d'amorqage 23, à travers une résistance 24, la bobine de choc 17 et un interrupteur 25 branché entre ces bobines de choc 17 et un dérivation sur l'anode d'amorçage 23 et la cathode 12.
Lorsqu'on coupe le courant en 25, il en résulte l'application d'une forte tension d'amorçage sur l'anode 23, à travers la résis- tance 24.-
De même que les anodes 11 et la cathode 12, on peut considérer le transformateur 14, la bobine de choc 17 ,les bobines de choc d'anodes 15 et la lampe 10 comme constituant partie d'un système à lampe au néon, à courant al- ternatif normal, fournissant de la lumière non modulée! et, en fonctionnement normal, ce système fournirait du courant continu à travers la bobina do choc 17, avec une pulsation limitée à 10%.
Mais le système établi suivant l'invention, diffère de celui qui serait ainsi constitué des éléments d'une lampe normale au néon, d'abord par l'adjonction des grilles ou électrodes de commando 18 associées aux anodes 11, et ensuite par l'existence d'un circuit oscillant anode-cathode comportant des éléments de réglages inductance 19 et capacité 20.
Dans le fonctionnement du système de la Fig.l, les grilles 18 sont normàlement à potentiel assez négatif pour s'opposer à 1'amorçage du cou- rant anodique, mais elles deviennent positives mille fois par seconde. Bien que chaque période de positivité des grilles ait une très courte durée, elle suffit pour amorcer le courant d'anode de celle des anodes 11 qui est positive au mo- ment où la grille devient positive.
L'amorçage du courant anodique entraîne à son tour l'amorçage d'une décharge oscillante dans le circuit comportent la cathode 12, l'inductance 19, la capacité 20 et l'anode 11. Puisque le courant ne peut traverser le tube 10 que dans un sans, par suite de la conductibilité unilatérale de ce tube, le courant passe dans le circuit oscillant pendant une dani-périodo seulement de l'oscillation, c'est-à-dire pendant le temps LC (L et C représentant respectivement les valeurs de l'inductance 19 et de la capacité 20.)
Quand la fin de l'alternance positive a arrêté le courant dans le circuit oscillant,, le condensateur 20 est chargé par la décharge de courant
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continu à travers la bobine de choc 17, et le circuit oscillant est alors en état pour l'alternance suivante de décharge oscillante,
qui se produit un mil- lième de seconde plus ts:rd lorsque les grilles redeviennent positives* L'action ci-dessus se répète et il en résulte l'émission, par la lampe 10, d'une lumière modulée à la fréquence de 1*000 p:s ,fréquenoe des décharges oscillantes dans le circuit oscillant sous l'action du potentiel de grille périodiquement positif.
A chaque alternance de la tension de l'anode, c'est-à-dire à chaque fraction d'un centième de seconde lorsque le réseau d'alimentation 13 est à fréquence 50, le courant anodique passe de l'une à l'autre des anodes 11, mais sans interférer avec le fonctionnement ci-dessus du circuit oseillant, puisque les condensateurs de blocage 21 sont de forte capacité comparativement au con- densateur d'accord 20 et offrent aux oscillations un chemin pour atteindre les deux anodes* Les bobines de choc 15 , interposées dens les fils reliant les ano- des et le transformateur 14, assurent un amortissement des oscillations du cou- rant d'une anode à l'autre, en faisant chevaucher les courants anodiques à la manière habituelle, de sorte que, pendant une courte fraction de la période du courant à fréquence 50,
les deux anodes 11 portent en parallèle le courant pulsa- toire à taute fréquence produit suivant le processus indiqué.
Pour obtenir une modulation profonde de la lumière émise par la lampe 10, il est nécessaire que la durée de la décharge ou demi-oscillation per- sistant dans le circuit oscillant pendant le temps L C soit faible par rap- port au tanps qui s'écoule entre les périodes successives de positivité du po- tentiel de grille qui, dans le cas présenta, sont espacées d'un millième de se- coude* En outre, le temps pendant lequel les grilles restent positives pour cha- cune des périodes de potentiel positif, doit être plus petit que le temps L C de la demi-oscillation dans le circuit oscillant, pour assurer la reprise, par la grille, de la commande de la décharge dans le tube quand l'anoda correspondante redevient positive*
La variante de la Fig.
2 présente marne composition générale et même fonctionnement que dans le dispositif de la Fig.l sauf que, dans la Fig.l, le potentiel positif périodiquement appliqué aux grilles 16, est emprunté à une sourcenextériaure de tension , tandis que, dansla Fig.z, des moyens intérieurs au système assurent cette tension de grille. Ces moyens comportent un circuit accordé à la fréquence 1.000 par exemple, comprenant une inductance 26 et une oapacité 27 accouplées à travers une résistance 28, au circuit oscillant condidés
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ci-dessus et comportant comme éléments de réglage la capacité 20 et l'inductance 19.
Un circuit de grille est prévu comportant les grillos 18 en parallèle, une source de polarisation négative 29 et une bobine 30, ainsi qu'un organe de cou- plage du flux 31 disposé entre cette bobine 30 et l'inductance 26, ayant une fort perméabilité et comportant, par exemple, un ruban de "permaloy" avec une petite partie étroite 32 conduisant le flux. Cette partie étroite 32 est do préférence en "pennaloy" ou en un alliage similaire* Le circuit d'amorçage donné au système comporte le transformateur 14, la bobine de choc 17, l'interrupteur 25 et le transformateur 33.
Lorsqu'on coupe le courant dans le circuit d'amorçage, il appa- rait une tension élevée au secondaire du transformateur 33 et elle est appliquée sur l'anode d'amorqage 23 et la lampe 10. De cette opération d'amorçage, il résul- te l'établissement d'une décharge oscillante dans le circuit oscillant comportant l'inductance 19 et la capacité 20.
Des oscillations sont donc appliquées sur le circuit d'accord comportant l'inductance 26 et la capacité 27, et le courant, dans ce circuit oscille, à la fréquence 1.000 par exemple pour laquelle il est accordé Une tension alternative de cette fréquence est par conséquent induite dans la bobine 30 accouplée à l'inductance 26 du ircuit accordé, à travers le ru ban de "permaloy" 31, et cette tension alternative est appliquée sur les grilles 16 à travers les résistances 34, l'amplitude des alternances positives de cette tension devenant suffisante périodiquement pour neutraliser la polarisation néga- tive donnée à la grille par la source 29, et pour produire des potentiels positif sur les grilles* puisque le ruban de "permaloy" 31 est disposé de manière à se saturer dans la section étroite 32,
la tension induite dans la bobine30 et ap- pliquée sur les grilles 18 a uneforme d'onde très pointue, ce qui est avantageux pour assurer le réglage précis du courant dans le circuit oscillant anode-catho- de , sous l'action du potentiel de grille.
Aussitôt que le réglage de la décharge par les grilles est en- tièrement établi, le fonctionnement de la lampo 10 à la fréquence voulue devient stable. La tension aux bornes de la capacité 20 du circuit oscillant comporte une forte composante de fréquence fondamentale et fournit, au circuit accordé à fré- quence 1.000 comportant la capacité-27 et l'inductance 26, une quantité d'éner- gie suffisante pour saturer la section de "permaloy" 31 et pour entretenir la série d'impulsions de-tension nécessaires aux grilles 18.
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La Fig.3 représente un montage en parallèle de la lampe 10 et d'autres' lampes analogues à la lampe 35 .Pour faire fonctionner plusieurs lampes de ce genre en synchronisme et en phase donnant une lumière modulée, il est né- cessaire que toutes les lampes aient la même tension de grille* Dans le système représenté Fig. 3, on obtient ce résultat en faisant jouer au tube 10 le rôle d'é- lément de commande ou "monitor".
Les connexions données au tube 10 de la Fig.3 sont les mêmes que colles de la Fig'2, la tension de grille étant empruntée au circuit accordé
26-27 et fournie, à travers l'élément de "permaloy" 31, à la bobine du circuit de grille 30 et les résistances de grille 34, le circuit de grille comprenant en outre la source de polarisation négative 29.
Un transformateur de puissance peut fournir, aux anodes des lampes 10 et 35, une tension provenant du réseau 13, ou bien la tension nécessaire à la lampe 35 peut être empruntée à un transformateur séparé. La tension de grille de la lampe 35, est, dans tous les cas, empruntée au circuit accordé 26-27 de la lampe de réglage (ou monitor) 10, à travers un second élément de "permaloy" 36 analogue à l'élément 31 de la lampe 10, tiui ac- coupla l'inductance 26 à une bobine 37 du circuit de grille de la lampe 35, de Sort$ que des tensions alternatives, en synchronisme et en phase avec les ten- sions appliquées sur les grilles 18 de la lampe 10, se trouvent ainsi appliquées, à travers les résistances 38, sur les grilles 39 de la lampe 35.
Comme les ten- sions de grille dans les lampes en parallèle sont ainsi identiques, l'effet de modulation décrit ci-dessus à l'occasion de la Fig.2 se produit simultanément dans les différentes lampes associées Fig.3, et les émissions lumineuses de tou- tes les lampes offrant les mêmes caractéristiques de modulation*
Sur la Fig.4, on retrouve les mêmes circuits et'les mêmes condi- tions de fonctionnement que dans la Fig.3, le tube 10 (pourvu du circuit accordé 26-27) constituant l'élément régulateur ou "monitor" qui détermine la fréquence des tensions de grille des autres éléments en parallèle, tels que lampe 35.
Le système représenté Fig.4 diffère de celui de la Fig.3 seulement par le fait qu'on utilise un. seul élément de "permaloy" 40 (analogue aux éléments 31 et 36 et fonc- tionnant de la même façon) pour accoupler l'inductance 26 du circuit accordé 26- 27 aux circuits de grille des lampes, la tension provenant du circuit accordé étant appliquée sur toutes les grilles en parallèle et de préférence à travers une seule bobine de circuit de grille 41.
Le montage en parallèle représenté Fig.5 est analogue à celui
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de la Fig.3 en ce que le tube 10, pourvu du circuit d'oscillation 19-20 et du circuit accordé 26-27, constitue l'élément régulateur ou "monitor" pour les autres lampes montées en parallèle avec la lampe 10. Cependant, dans le système de la Fig.5, les grilles 39 d'une lampe telle que 35, fonctionnant en parallèlo avec la lampe 10, ne sont pas alimentées à partir du circuit accordé 26-27, mais à partir du circuit oscillant anode-cathode comportant, suivant les indications données à propos des Fig. 1 et 2, les éléments d'inductance 19 et de capacité 20.
Le circuit de grille d'une lampe telle que 35, en parallèle avec la lampa 10, se complète à travers une bobine 42 identique à la bobine de circuit de grille 30 des Fig.2 et 3, mais est accouplée à l'inductance 19 du circuit oscillant anode-cathode ci-dessus décrit de la lampe 10.
Une source appropriée de polarisation négative, représentée en 43, est insérée dans le circuit de grille de la lampe 35. Un courant alternatif ou oscillant, d'une forme d'onde représentée Fig.6, passe dans l'inductance 19, et une tension est induite dans la bobine de grille 42, ayant la forme d'onde représentée Flg*7, tentions qui est appliquée sur les grilles 39 de la lampe 35, à travers les résistances 38.
Comme la tension de grillo induite, représentée Fig.7. s'élève instantanément à une valeur élevée, les décharges oscillantes dans la lampe 35 s'amorçant exactement au même instant que dana la lampe 'manitor" 10. L'accou- plement des bobines de grille correspondant aux lampes en parallèle avec la lam- pe "manitor" 10 et avec l'inductance du circuit oscillant anode-cathode, au lieu d'être accouplées à l'inductance 26 du circuit accordé 26-27, offre l'avantage qu'il n'est pas nécessaire de faire appel à un élément en "permaloy" pour accou- pler les grilles de ces lampes additionnelles aux circuit de la lampe "monitor",
la même quantité d'énergie étant disponible dans le circuit oscillant comportant l'inductance 19, et aucune réaction appréciable ne se faisant sentir sur les cir- cuit$ de la lampe "monitor" 10.
Lorsqu'il s'agit de fluctuations relativement lentes de la lu- mière, on peut faire appel à l'équipement représenté en variante sur la Fig. 8.
Au lieu d'une lampe spéciale constituant en même temps la source lumineuse et l'organe de réglage, on peut faire ppal à une lampe ordinaire quelconque, com- mandée par une valve comportant une grille qui agit sur la décharge dans un milieu ionise*
La lampe. qui peut être bien entendu remplacée par un dispositif
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d'utilisation quelconque, est représentée par la résistance 61. Elle est alimentée en série avec une valve 62, de préférence du genre "thyratron", par le secondaire 63 du transformateur 60.
Le potentiel de la grille du tube 62 dépend à la fois de la ten- sion fournie par la batterie de polarisation 66 et de la chute ohmique dans la résistance 65. La capacité 68 est lentement chargée par la batterie 67 à travers les résistances 65 et 69 elle se décharge plus rapidement à tra- vers la résistance 70 et le tube à effluves 71 dès que le potentiel criti- que d'amorçage de ce tube est atteint.
Dans ces conditions, le courant traversant la résistance 65 au- bit des variations périodiques et le potentiel de grille du tube 62 devient tantôt positif, tantOt négatif, ce qui correspond aux périodes d'allumage et d'extinction de la décharge dans le tube 62. En agissant sur les régie- tances 69 et 70, on peut régler séparément les durées d'allumage et d'extinc- tion de la lampe 61 ou de son équivalent. Cette forme de réalisation de l'in- vention est susceptible de très nombreuses applications dans le domaine de l'éclairame, de la signalisation, etc ...
Bien qu'on ait représenté et décrit plusieurs formes de réalisa- tion de 1'invention, il est évident qu'on ne désire pas se limiter à ces for- mes particulières, données simplement à titre d'exemple et sans aucun oarac- tère restrictif, et que toutes les variantes ayant même principe et marne ob- jet que les dispositions indiquées ci-dessus, rentreraient comme elles dans le oadre de l'invention.