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perfectionnements apportes et relatifs aux systèmes ou dispositifs photoélectriques.
La présente invention a trait aux systèmes photoé- lectriques et, plus particulièrement, à un appareil sen- sible à la lumière et répondant électriquement aux impul- sions lumineuses dont le fonctionnement est commandé sui- vant les effets optiques auxquels il est exposé, Les systèmes ou dispositifs de ce genre peuvent comprendre, par exemple, les systèmes avertisseurs de cambriolage ou d'effraction et les systèmes de signalisation de véhiou- les et des dispositifs analogues ou des appareils pour indiquer des points ou taohes ou des imperfections eto., dans des matériaux.
Les systèmes précédemment connus ou employés fonc- tionnent généralement suivant la quantité totale de lu- mière tombant sur les éléments sensibles à la lumière et ils oomprennent des dispositifs appropriés pour ren-
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dre sensibles les variations de l'illumination totale à partir d'une valeur prédéterminée.
Le principal facteur de limitation, en déterminant la valeur pratique de ces systèmes, est la nature de l'ef- fet optique suivant lequel le système doit fonctionner et la manière suivant laquelle cet effet optique peut être montré par rapport à l'élément sensible à la lumière, L'effet produisant le fonctionnement peut être dû à un objet ou un état dans le champ optique embrasse par le dispositif destiné à déceler l'effet, cet objet ou cet état tendant à modifier la quantité totale de lumière qui affecte Isolément sensible à la lumière.
Ces systèmes, s'ils doivent être appropriée à des applications pratiques et susceptibles de fonctionner correctement pendant des périodes de temps raisonnable$ sans attention ou réglage, doivent aussi être disposés de manière que le changement minimum dans 1 t i I luminati on totale résultant de l'effet auquel le système doit répon- dre, soit sensiblement plus grand que la variation maxi- mum qui est susceptible de se produire pour d'autres causes.
En général, les systèmes que l'on a pu avoir précé- demment ont été très nettement restreints à un nombre li- mité de cas spéciaux où il a été reconnu possible de di- riger le oorps ou l'effet produisant l'actionnement sui- vant des trajets ou dans des positions spéciales dans lesquelles des dispositifs spéciaux d'éclairage peuvent être dirigée sur eux ou lorsque le corps produisant le fonctionnement est de grandes dimensions, peut être ame- né très près de Isolément sensible à la lumière ou peut de toute autre manière être disposé de façon à agir sensiblement sur toute la lumière affectant les systèmes sensibles à la lumière.
Plus brièvement, les systèmes existants ont été disposés pour fonctionner sous l'ac-
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tion de l'interruption d'un faisceau de lumière par un corps solide, par réflexion résultant du corps passant dans le faisceau de lumière pu par l'effet de l'ombre du corps lorsqu'il se trouve très près de l'élément sen- sible à la lumière. Ces dispositifs sont cependant seu- lement réalisables pour déceler le passage d'un corps à un emplacement ou dans une position particulière et prédéterminée. Ils ne peuvent être actionnes par un ob- jet qui peut être introduit en un point queloonque dans un ohamp optique donné.
On n'a pas su précédemment comment établir des orga nes photoélectriques appropriés à une application prati- que et susceptibles d'être actionnés par un effet opti- que représentant un pourcentage relativement faible du ohamp optique qui se présente au système photoélectrique et dans une position indéterminée dans ce champ. Plus simplement, on n'a pas su comment établir un système qui approche d'une manière quelconque du fonotionnement d'un système biologique optique et nerveux qui peut déceler et percevoir un objet relativement petit en un point quel- conque du champ optique et indépendamment de la quantité de lumière réfléchie ou transmise par le fond ou par d'au- tres objets situés dans le champ de vision.
La difficulté précédemment rencontrée au cours de toutes les tentatives faites pour obtenir un résultat semblable au moyen des systèmes photoélectriques réside dans la nature du principe: fondamental de fonctionnement auquel on a eu recours, c'est-à-dire la détection d'une quantité prédéterminée de variation à partir dune valeur prédéterminée du courant photoélectrique, ce dernier dé- pendant de la quantité totale d'illumination affectant le système sensible à la lumière.
On a dû aussi envisager les changements d'éclairage autres que ceux résultant de la présence de l'objet, Par
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exemple, la direction et l'intensité de l'éclairage du jour peuvent changer d'heure en heure. Les sources d'é- clairage artificiel sont sujettes à des changements ré- sultant de la variation du voltage ou de causes analo- gues. D'autres éléments ou mouvements variables peuvent se produire dans le champ optique. On peut réaliser un système photoélectrique satisfaisant du type précédem- ment proposé seulement lorsque le changement dû à l'ob- jet désigné est prépondérant par rapport à toutes les autres variations possibles. Il est aussi évident que ce genre de système est entièrement inapplicable si l'objet se trouve à une distance appréoiable du système photoélectrique.
On peut encore remarquer que cette cir- constance résulte directement du principe de fonction- nement employé, dans lequel l'actionnement du système photoélectrique dépend d'un changement quantitatif dans l'éclairement affectant l'élément sensible à la lumière,
Un des objets de la présente invention est d'éta- blir un système photoélectrique perfectionné au moyen duquel on peut obvier aux inconvénients ci-dessus len- tionnés de manière que le déplacement d'un objet relati- vement petit dans le champ optique embrassé puisse être décelé, comme, par exemple, le passage d'une personne, d'une automobile, d'un aéroplane, etc.., à une distance appréciable de l'élément sensible à la lumière.
Un autre objet de l'invention est d'établir un système photoélectrique perfectionné dans lequel des dis- positifs détecteurs, signaleurs ou enregistreurs peuvent être actionnés en accord avec la vitesse de déplacement d'un objet passant dans le champ optique du système et avec une action sélective suivant la direction ou sens du mouvement de l'objet dans le champ ou suivant la dimension ou la distance de l'objet par rapport à l'élé- ment photoélectrique.
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Suivant l'invention, les objets ci-dessus sont réa- lisés au moyen d'un système photoélectrique qui est dis- posé de manière à être actionné d'accord avec la fré- quenae de changement de l'éclairage des éléments sensi- bles à la lumière et non, comme précédemment, daocord avec la variation quantitative de l'éclairage.
Suivant une caractéristique de l'invention, ce ré- sultat est obtenu au moyen d'un système comprenant des dispositifs transmetteurs de lumière divisés en un cer- tain nombre de surfaces pourvues respeotivement de ca- ractéristiques de transmission et d'interruption de la lumière, telles que plusieurs parties transparentes et opaques ménagées sur un écran, grâce auxquelles des ef- fets optiques cinétiques peuvent être amenés à faire varier l'excitation lumineuse affectant le système, com- me cela sera ci-après décrit.
Une autre caractéristique de l'invention comprend l'établissement d'une combinaison d'un système photoé leotrique équilibré avec des dispositifs pour admettre au système la lumière commandée par l'objet et des dis- positifs tels que ceux ci-dessus mentionnée grâce aux- quels le mouvement de l'objet est traduit en excitations différentielles de lumière pour déranger l'équilibre du système.
Il a été reconnu qu'au moyen du système ci-dessus, le fonctionnement de ce système peut s'effectuer en ré- ponse à un mouvement dans une direction verticale et/ou horizontale et aussi établir la distinction entre un dé- placement venant de droite ou de gauche ou entre des dé- placements vers le haut et vers le bas.
Il a été aussi reconnu possible d'enregistrer ou d'indiquer la direction du mouvement d'un objet passant dans le champ de vision. Par exemple, l'invention peut être appliquée, en ce qui concerne l'aéronautique, pour
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indiquer la direction de déplacement d'uns machine aérien- ne passant dans la partie du ciel embrassée par le sys- tème photoélectrique. La direction suivant la boussole de la machine aérienne, au moment de l' observation, peut être enregistrée en même temps que l'heure de l'ob- servation ou elle peut être transmise au moyen de signaux..
L'invention, telle quelle est ci-après décrite, peut aussi être utilisée pour déceler le passage d'objets re- lativement petite à travers le champ optique et elle peut être susceptible d'une action sélective suivant la dimension de ces objets ou suivant ladistance de l'objet à l'élément photoélectrique.
D'autres applications de l'invention ont encore été reconnues possibles, en ce qui concerne les dispositifs avertisseurs d'effraction qui ne doivent pas fonction- ner lorsqu'un objet, tel qu'une personne autorisée à passer dans un endroit donné, passe dans le champ opti- que en suivant un trajet ou itinéraire déterminé qui peut être irrégulier, mais qui doivent fonctionner dans le cas d'un objet ou d'une personne passant dans le champ optique par tout autre chemin.
L'invention peut aussi être appliquée à la détection de points ou imperfections dans des feuilles eto,, de matière, tels par exemple que les taches sombres d'une feuille étamée et, au moyen de cette détection, on peut reconnaître sur la surface examinée, des points plue petits que cela n'avait été précédemment possible, L'in- vention permet aussi l'établissement d'un système de ce genre dans lequel le passage du point dans le champ optique donne naissance à un effet électrique plus pro- longé que précédemment et, par suite, à une plus grande quantité d'énergie électrique, ce qui fait que la matière à examiner peut être passée dans le champ optique
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à une vitesse plus grande que précédemment.
Les objets et avantages ci-dessus de l'invention et d'autres seront plus clairement compris diaprés la des- cription suivante détaillée d'un mode de réalisation de cette invention, lorsque cette description sera lue en consultant les dessins oi-annexés sur lesquels:
La fig, 1 est une représentation schématique d'un mode de réalisation de l'invention destiné à être ao lionne par un objet mobile;
Les figs. 2,3 et 4 représentent schématiquement des variantes de l'invention de la fig, 1;
La fig. 5 est une représentation schématique d'un mode de réalisation de l'invention destiné à être action.. né par les imperfections ou défauts d'un matériau;
La fig. 6 représente schématiquement une variante de l'invention montrée sur la fig, 5.
Comme ci-dessus exposé, l'invention est basée sur des principes nouveaux différant complètement du princi- pe de fonctionnement des systèmes photoélectriques pré- cédemment connus et utilisés!.
Suivant l'invention, on emploie un système répondant et électriquement aux impulsions lumineuses/actionné non par la grandeur de l'éclairage affectant Isolément sen- sible à la lumière mais indépendamment de cette grandeur.
Il en résulte que le dispositif objet de l'invention est aotionné non par un changement quantitatif dû à l'effet optique actionnant l'appareil mais par un ohan- gement qualitatif causé par ce dernier, Ceci est réali sé en employant un système répondant électriquement et actionné d'accord avec la première fonction différentiel- le dérivée, c'est-à-dire la fréquence de changement de léolairage. Le système répondant électriquement est donc entièrement insensible à toute valeur fixe de l'é- clairage. que cette valeur corresponde à une intensité
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faible ou élevée, Le système est entièrement insensible à des changements lents tels que rallongement des ombres avec le temps, les nuages passant devant le so- leil etc..
De mêmes, des changements lents se produisant dans les caractéristiques de Isolement sensible à la lu- mière ou dans le tube amplificateur ne produisent aucun effet.
Le système répondant électriquement utilisé est adapté à la détection de tous changements brusques et il est spécialement approprié pour répondre aux composan- tes de pulsation ou d'alternance des courants photoélec- triques auxquels l'effet d'éclairage donne naissance.
Suivant l'invention, on montre le champ optique à l'élément sensible à la lumière à travers un écran diapo- sé spécialement de manière que le déplacement d'un objet relativement petit dans le champ optique embrassé par le système produise des pulsations dans la lumière tom- bant sur les éléments sensibles à la lumière.
Suivant le mode de réalisation représenté sur la fig. 1, on établit un objectif 1 embrassant un champ optique 2 qui comprend un objet mobile 3 se distinguant par sa couleur ou son modelé du fond ou des objets en- vironnants. La lumière tombant sur l'objectif 1 est trans- mise au moyen de prismes réflecteurs 4, 40 et 5, 50 de manière à former deux faisceaux parallèles disposés respectivement pour exciter une paire dJéléments sem- blables sensibles à la lumière 6, 60. Une paire de condensateurs 8,80 servent à concentrer la lumière sur les éléments sensibles. Il n'est cependant pas nécessai- re de faire usage des prismes 4,40 et 5, 50 car on peut utiliser à leur place deux objectifs 1.
L'objectif 1, avec les prismes 4,40 et 5. 50 re- présentée, tend à former des images jumelles dans le plan focal correspondant à la puissance ou longueur
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focale de l'objectif, Les condensateurs 8,80 sont mon- tés un peu au-delà de ce plan focal. Deux écrans divi- seurs spécialement disposes 7, 70 sont établie appro ximativement dans le plan fooal et toute la lumière qui atteint les éléments sensibles à la lumière doit passer à travers ces écrans.
Les deux écrans 7. 70 sont divisés en un certain nombre de petites parties alternativement transparentes et opaques. Les divisions peuvent être régulières ou irrégulières et de différentes formes ou dessins. Mais les deux écrans sont d'un modèle exactement identique et présentent des caractéristiques opposées. C'est à dire que si une partie de l'écran 7 est opaque, la seo- tion correspondante de l'écran 70 est transparente et vice versa. En d'autres termes, les deux écrans ont exactement les caraotéristiques d'un négatif photogra- phique et d'un positif transparent tiré d'après ce néga- tif.
Les écrans peuvent avantageusement être établis de cette manière,
Sur la fig. 1, on a représenté, par exemple, les écrans 7, 70 comme étant divisés régulièrement sur le modèle d'un éohiquier. Les divisions rectangulaires de 7 et 70 sont identiques en forme et dimensions. On doit cependant remarquer que chacun des carrés qui est transparent sur 7 est opaque sur 70. De même, chaque oarré qui est opaque sur 7 est transparent sur 70.
Il est évident que, d'après la disposition optique ci-dessus décrite, des images jumelles du champ 2 sont projetées sur les écrans 7 et 70. Un rayon lumineux émanant d'un point quelconque donné dans le champ 2 sera projeté en deux points fooaux sur 7 et 70. Il est cependant important de noter que si la position de ce point, dans l'image.formée sur 7, tombe sur une seotion opaque, la position du point, dans l'image formée sur
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70, se trouve sur une section transparente. Il en résul- te que le rayon lumineux provenant du point passe à travers l'écran 70 et tombe sur Isolément 60 sensible à la lumière tandis que le rayon correspondant tombant sur 7 est arrête par cet écran et ntattelnt pas 6.
Il en résulte donc qu'un rayon lumineux émis par uh point quelconque du champ a se trouve transmis en double jusqu'aux écrans 7, 70 mais qu'ensuite un seules ment des deux faisceaux lumineux se trouve transmis plus loin, jusqu'au dispositif sensible à la lumière, lautre étant arrêté par l'écran.
Donc la lumière pro- venant d'un point quelconque donné peut atteindre l'un ou l'autre des éléments sensibles à la lumière.. mais pae les deux* De mime, s'il y a deux pointe adjacents sur le champ 2 écartés approximativement de manière que l'angle entre eux, par rapport à l'objectif 1, soit du mime ordre que l'angle sous-tendu par les divisions des écrans 7, 70, la lumière provenant de ces deux points sera transmise, dans un cas à 6 et dans l'autre cas à 60,
Il en résulte que si un objet 3 est mobile dans le champ 2 et s'il se trouve à une distance telle de l'ob- jectif 1 et de dimensions telles que son image sur les écrans 7, 70 soit du mime ordre que les divisions des éorans, L'image de l'objet 3.
lorsqu'il se déplace dans le ohamp 2, apparaîtra alternativement sur des divisions opaques - et 1 transparentes des écrans, Lorsqu'il apparaît sur une partie transparente de 7, il excite 6 mais se trouve sur une section opaque de 70 et n'affeote pas 60.
De mime, après qu'il s'est déplacé d'une courte distan- ce, il vient sur une surface opaque de 7 et sur une partie transparente de 70 et affecte alors l'élément sensible à la lumière 60 mais n'affecte pas 6. Il en résulte que le mouvement de 3 donne naissanoe à une
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excitation alternative des photooellules 6 et 60. La fréquenoe des alternances dépend de la vitesse du mou- ventent, de la distance de l'objet 3 à l'objectif 1 et de la dimension des divisions des écrans 7 et 70.
Si, d'autre part, il ne se produit aucun mouve- ment d'aucune espèce dans le champ 2, quel que soit le degré de différenoe de couleur ou d'ombre qui puisse être distribué suivant un contour quelconque dans le fond ou les objets formant le champ 2, la lumière atteignant les éléments sensibles à la lumière 6 et 60, respectivement,, sera sensiblement équivalente et de valeur fixe. Des variations dans l'intensité de l'é- olairage général du champ 2 déterminent des variations semblables dans l'excitation à la fois de 6 et de 60.
On établit donc un circuit électrique disposé dabord, pour être excité d'accord avec la différence d'effet photoélectrique résultant de 6 et de 60 et en- suite pour répondre seulement à la fréquence de chan- gement ou première fonction dérivée de la différence entre les effets photoélectriques de 6 et 60.
On relie alors les éléments sensibles à la lumière 6 et 60 à un circuit ou pont équilibré 9 qui comprend des résistances de proportion 10 et 100 qui, de préférer cece, sont réglables pour l'équilibrage. Le circuit de pont 9 est excité à partir d'une source appropriée 11.
La fig, 1 montre que le circuit répondant électrique. ment est relié aux points normalement équipotentiels du circuit de pont 9 entre lesquels, on peut facile.. ment s'en rendre compte, il n'existe aucun voltage, sauf dans le eau où il y a une différence dans la quantité de lumière atteignant 6 et 60.
Lorsqu'un ob- jet présentant une couleur ou une différenoe d'éolai- rement discernable par rapport aux objets environnants située dans le champ 2, se déplace dans ce champ de .manière que les éléments sensibles à la lumière 6
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et 60 reçoivent alternativement une excitation lumineux se inégale résultant de Inaction des écrans 7, 70, un voltage alternatif correspondant se trouve créé aux points normalement équipotentiels du pont 9.
Entre ces points équipotentiels, on monte un conden- sateur 12 en série avec un organe produisant une chute de voyage tel qu'une résistance 13. Ceci permet d'établir un dispositif répondant à la fréquence de changement ou à la composante alternative de la différence de vol- tage.Il est évident que, suivant cette disposition, le courant passant dans la résistance 13 est constitué par les courants de charge et de décharge du condensateur 12, Il en résulte que la chute de voltage dans la résis- tance 13 sera proportionnelle à la fréquence de change** ment ou à la composante alternative de la différence entre la lumière affectant 6 et 60.
Le déplacement d'un objet dans le champ 2 tendra donc à provoquer une chute alternative de voltage dans 13.
Si, pour une raison quelconque, telle quune composts tion de détail du ahamp 2 ou une inégalité dans les ca- raotéristiques de 6 et 60 ou un changement dans leur sen- sibilité, les courants photoélectriques dans 6 et 60 ne sont pas exactement équilibrés, une différence de volta-* ge fixe peut se produire aux pointe normalement équipo- tentiels du pont 9. Mais cette situation ne conduit ni au passage d'un courant dans la résistance 13 ni à une chute de voltage dans cette résistance.
Une chute de voltage dans la résistance 13 peut itre causée par un déplacement dans le champ 2 et par cela exclusivement,
On associe donc la chute de voltage dans la résis- tance 13 à un dispositif à décharge électronique, cou- rant spatial ou à tout autre appareil pour l'amplifica- ion et la détection des effets oréés par le déplacement
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de l'objet 3, Il est nécessaire de mentionner particuliè- rement *ne caractéristique importante de l'invention à ce point de vue.
L'amplitude de la différence alternative de lumiè- re affeotant les dispositifs sensibles à la lumière 6, 60 peut, par suite de la petitesse de l'objet 3, être extrê- mement faible. Mais par suite des nouvelles caractérise tiques de l'invention, il est possible d'obtenir dans l'amplification de l'effet photoélectrique alternatif, un résultat effectif plus grand que cela n'a été possible dans les systèmes précédemment connus. Et cela, parce que l'effet résultant du déplacement de l'objet est un effet qualitatif et non simplement un changement quanti tatif.
Dans ces conditions, cet effet est manifestement plus facile à détecter
Une grande amplification est sans utilité dans le cas d'un système fonctionnant sous Inaction d'un change- ment dans la grandeur de leffet photoélectrique qui peut résulter de Inaction de l'objet par rapport au sys- terne photoélectrique. Ces systèmes sont actionnée d'après le rapport entre la lumière affectant le système sensi ble à la lumière qui dépend de l'objet sous l'action de laquelle le système doit fonctionner et la lumière attei- gnant le dispositif sensible à la lumière qui est indé- pendante de l'objet.
La caractéristique limite est ce rapport, Une augmentation d'amplification est sans valeur, car elle augmente les deux composantes dans la mime prou portion.
D'autre part, suivant la présente invention, on peut établir des dispositifs d'amplification de toute puissance désirable pour obtenir une réponse sensible au déplacement des objets dans le ohamp 2. Lorsqu'il n'y a pas de déplacement, la chute de voltage dans la résistan- ce 13 est précisément zéro, Il ne se produit dans le
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système photoélectrique aucun autre effet tendant à pro- duire une composante de courant alternatif. Lorsquun objet se déplace dans la champ 2, une composante de cou- rant alternatif est créée.
La fig, 1 montre, à titre d'exemple, un dispositif détecteur simple comprenant un dispositif à décharge électronique 15 excité à partir d'une source appropriée 14. Dans le circuit d'anode, est intercalé un relais ou un autre dispositif approprié 16 pourvu de contacts 17 disposée pour actionner un signal, une commande ou tout autre dispositif désiré. non représenté sur le des- sin. La chute de voltage dans la résistance 13 est appli- quée entre la grille et la cathode du dispositif 15 à décharge électronique, suivant la disposition habituelle d'un détecteur à grille polarisée une source appropriée de polarisation étant comprise dans la connexion de la grille. Dans des conditions normales,aucun courant ne passe dans l'enroulement du relais 16.
Lorsque, cependant un objet se déplace dans le ohamp 2, en produisant un courant alternatif dans la résistance 13, un voltage alternatif se trouve appliqué entre la grille et la cathode de 15 et un courant pulsatoire passe dans l'en- roulement du relais 16. Il est évident que l'on peut interposer entre le tube 15 et le reliais 16 autant d'é- %ages d'amplification que l'on peut le désirer, par eg emple 5 ou 6, et que ces étages peuvent être établis spécialement pour donner un fonctionnement stable avec une amplification élevée, suivant l'une quelconque des dispositions bien connues appropriées à cet objet.
Bien que l'on ait représenté sur la fig. 1 une réalisation élémentaire de l'invention, pour expliquer plus clairement les principes les plus importants de son fonctionnement, on désire mentionner que l'invention n'estpas limitée au dispositif représenté et que, en
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dehors de l'emploi d'autres dispositifs amplificateurs et détecteurs, on peut faire usage avantageusement d'au- tres perfectionnements supplémentaires qui seront évidents pour les hommes de l'art et qui seront utilisés avec le circuit photoélectrique perfectionné qui a été représen- té.
Par exemple, on peut établir une prise médiane sur la résistance 13 et 1 relier les cathodes de deux on d'un plus grand nombre de dispositifs à décharge électro- nique, suivant le procédé de connexion communément dési- gné sous le nom de montage "push-pull", la grille des dispositifs à décharge électronique étant reliée aux deux extrémités de la résistance 13. De même, on peut établir un dispositif amplificateur à plusieurs étages associé à la résistance 13 aussi bien qu'entre les dis- positifs 6, 60 et le pont 9 ou entre ce dernier et le condensateur 12, s'il parait avantageux d'opérer ainsi.
Comme cela a été déjà indiqué, on peut utiliser des amplifications extrêmes avec le dispositif objet de la présente invention car nn ne rencontre dans ce système perfectionné aucune des variations ou aucun des effets externes qui posent des limites à la sensibilité des sys- tèmesphotoéleotriques précédemment connus,
Bien que l'on ait représenté les écrans 7, 70 comme étant divisés suivant le modèle d'un échiquier régulier, pour faciliter l'explication, on doit dire que l'on peut employer non seulement des modèles et des dispositions de divisions irréguliers, mais que l'on peut aussi obte nir des résultats supplémentaires et nouveaux par des formes spéciales de divisions des écrans 7, 70.
Par exemple, on peut établir des écrans divisés seu- lement verticalement comme le montre la fig. 2. L'effet d'un écran de ce modèle sera que l'appareil répondra seules ment à la composante horizontale du mouvement, puisque seulement un déplacement dans cette direction donnera naissance à des composantes alternatives dans les courants
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photoélectriques, On peut de marne orienter l'axe des lignes de division suivant tout autre angle désiré.
On peut encore établir deux montages suivant la fige 1 et avoir des écrans du type représenté sur la fig. 2 divisés suivant un axe seulement. La paire d'écrans com- prise dans un montage doit cependant être disposée per- pendiculairement aux deux écrans incorporés dans le second montage. Il en résulte que deux courante seront créés par les rendements des circuits des dispositifs à décharge électronique respectifs. L'un de ces courants sera proportionnel à la composante du mouvement par rapport à un axe et l'autre courant concordera avec la composante perpendiculaire. Il en résulte qu'un dispo- sitif indicateur ou de réponse fonctionnant suivant le rapport de ces courants donnera une indication sur la ligne de mouvement de l'objet.
Le rapport des courante concordera avec la tangente d'un angle de mouvement par rapport aux deux axes.
Suivant une autre variante de l'invention, on peut aussi établir un montage double avec des paires d'écrans tels qu'ils viennent d'être décrits pourvus de divisions linéaires et disposés en quadrature. Les quatre écrans peuvent être disposés pour être tournés synchroniquement tout en maintenant la position relative en quadrature ou bien un prisme ou un miroir tournants peuvent être associés aux deux objectifs 1 de manière à produire le même effet. Si maintenant l'appareil. est tourné et réglé de manière que le oourant fourni par une unité soit un maximum et que l'autre soit nul, l'axe de la position pour laquelle cette condition est remplie don- nera la direction du mouvement de l'objet.
Il en résulte que l'une ou l'autre de ces disposi- tions pourraient être employées pour indiquer la direc- tion de vol d'une maohine volante passant au-dessus du dispositif, cette indication pouvant être automatiquement
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enregistrée ou transmise, par radio par exemple, à toute station réceptrice désirée.
La fig. 3 représente un autre type d'écran destiné à âtre utilisé dans des applications pour lesquelles il est associé à la détection de l'introduction ou du pas- sage de personnes non autorisées sur une surface donnée, Si l'on suppose, par exemple, que des personnes autori- sées ont de fréquentes occasions de passer de la barrière 18 à la porte 19 de la fig. 3, laquelle figure comprend un appareil supplémentaire, non représenté, identique au montage de la fige l, sauf que l'on utilise un modèle spécial d'écran , 20, 200
Suivant l'invention, les personnes autorisées sont instruites de marcher de la barrière 18 à la porte 19 en suivant un trajet autre qu'une ligne directe, par exemple, en faisant un nombre de pas indiqué vers l'an- gle 21 et en tournant ensuite vers la porte 19.
Sur les écrans 20, 200 des surfaces correspondant au trajet dé- signé sont soit laissées transparentes soit rendues opa- ques. Il en résulte que l'appareil ne signale aucun mou- vement dans cette surfaoe, Mais toute personne non autorisée, qui ne connaît pas le dispositif, tendra, après avoir passé la barrière 18, à marcher droit sur la porte 19. L'image de cette personne se déplacera alors sur des parties des écrans 20, 200 qui sont divisées en sections alternativement transparentes et opaques, des impulsions alternatives prendront donc naissance et le courant passera dans la résistance 13.
Le relais 16 sera alors actionné et pourra commander des dispositifs appro- priés pour annonoer la présence d'une personne non auto- risée*
Lorsque l'on utilise des écrans uniformément gradués, on peut établir des dispositifs amplificateurs pour am- plifier le courant alternatif passant dans la résistance 13 et on peut appliquer cette énergie amplifiée à des
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appareils indicateurs, mesureurs de fréquences ou sensi- bles à la fréquence. Si un objet passe dans le champ optique 2 à une distance donnée du dispositif photoéleo- trique et perpendiculairement à, ce dispositif, Comme par exemple, une automobile marchant le long d'une route, la fréquence du courant alternatif amplifié sera une fonction de la vitesse linéaire de l'objet.
Si la vi'- tesse dépasse une valeur prédéterminée, un appareil si- gnaleur ou enregistreur peut être actionné. Par exemple le dispositif peut mettre en action un appareil photo- graphique dont le champ embrasse l'automobile et, de plus, un cadran d'horloge indiquant l'heure et la date,
En utilisant des écrans du genre de ceux montrés par la fig. 4, on peut aussi obtenir une indication du sens du mouvement, Sur la fig, 4, les écrans ont des divisions verticales et sont donc destinés à être action-* nés par un mouvement horizontal.
Les divisions verti- cales ne sont cependant pas de largeur uniforme mais sont établies de largeur croissante de gauche à droite, Si donc un objet marchant à une vitesse uniforme se dé- place de manière que son image traverse l'écran de gauche à droite, un signal de fréquence décroissante/sera fourni par l'appareil disposé pour amplifier le courant passant dans la résistance 13. Si l'objet se déplace en sens inverse, la fréquence augmentera. Il en résulte que, si ces signaux sont transmis ou enregistrés de toute ma- nire appropriée, on peut obtenir une indication ou un enregistrement du sens du mouvement de l'objet.
Il est évident pour les hommes de l'art que, dans le cas d'un système comportant un écran en forme d'échi- quier comme celui qui est représenté sur la fig, 1, il se produit des cas théoriques dans lesquels l'appareil peut ne pas répondre. Par exemple, si l'objet se déplace horizontalement le long d'un trajet exact de manière que le centre de cet objet coïncide exactement avec une des
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lignes horizontales représentant les divisions de l'é- chiquier il est possible qu'il puisse affecter unifor- mément les deux éléments sensibles à la lumière 6 et 60.
Bien que cette condition soit très difficile à réa- liser en pratique, il peut être avantageux d'indiquer que si l'on doit enregistrer seulement un mouvement ho- rizontal, les écrans peuvent avantageusement être pour- vus seulement de divisions verticales et alors l'incon- vénient précité ne se produit pas. Si le montage doit indiquer les mouvements dans toutes les directions, la condition spéciale précitée ne se trouve pas réalisée si l'on utilise des faisceaux lumineux et des écrans en dou- ble, ces derniers présentant des divisions verticales dans un cas et horizontales dans l'autre. Dans ce cas, il n'est pas nécessaire de doubler soit les organes sen- sibles à la lumière 6, 60 soit aucun des circuits élec- triques, De même, l'objectif 2 n'a pas besoin d'être dou- blé.
Tout ce qui est nécessaire est d'établir des pris- mes ou des organes réflecteurs supplémentaires pour di- viser les deux faisceaux lumineux en 5 et 50, de faire passer ces doubles faisceaux à travers deux écrans et deux condensateurs 8, 80 et de diriger les faisceaux convergents deux vers 6 et deux vers 60. Il n'existe alors aucune possibilité pour l'objet de chevaucher" lee divisions. S'il le fait pour la division verticale, il se déplacera directement sur la division horizontale et vice versa.
Il sera aussi évident pour les hommes de l'art que l'action sélective se produira par rapport à la relation existant entre la dimension des divisions de l'écran et les dimensions de l'objet et sa distance par rapport an système photoélectrique. L'écran doit donc être choisi de manière qu'il réponde plus facilement à des objets d'une certaine dimension, Si un objet affecte une dimen-
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sion exacte telle que, en tenant compte de sa distance au système, l'image soit exactement de la même largeur que deux divisions de l'écran, il ne déterminera pas de très grandes impulsions alternatives.
Puisqu'il y a seulement un rapport)exact qui produise un effet hul, il est évident qu'un système utilisant des écrans pour- vus de seotions irrégulièrement divisées ne peuvent pas être inactifs.sur toute leur surface. De même une dispo- sition oomportant des écrans en double, semblable à celle qui a été décrite plus haut, pourvus de divisions de dimensions différentes dans le cas de chaque double du système; répondra à toutes les dimensions d'objets soit par un jeu deséorans soit par l'autre.
Pour l'indication de tâches sur des matériaux, on peut utiliser des dispositions sensiblement conformes à celles de la fig. 1. Cependant, avec des conditions d'application plus simples, on peut utiliser des dis- positions correspondantes plus simples.
Dans le cas d'un système pour l'examen de matériaux, en peut supposer que le matériau est placé à une dis- tanoe fixe de l'objectif 1 et que ce matériau est, soit fixe au moment où il est examiné, soit mobile sur un transporteur à courroie, ou encore qu'il atfecte la forme d'un rouleau continu, par exemple d'étoffé ou de papier, qui se déroule régulièrement devant l'appareil photoélectrique, On peut raisonnablement supposer oepen- dant qu'il sera avantageux que le déplaoement du matériau s'effectue, dans le dernier cas, seulement dans une direction donnée. S'il est déplacé seulement à une vites- se prédéterminée, cela sera avantageux, comme on l'expli- quera plus loin.
Si donc un déplacement dans un seul sens doit être envisagé, le système de division optique représenté par les écrans 7, 70 de la fig, 1 peut être seulement linéai- re et perpendiculaire à la direction du mouvement,
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Pour permettre d'utiliser des dispositifs d'éclai- rage efficaces et d'assurer une intensité élevée de l'ex- citation lumineuse des éléments sensibles à la lumière, on peut supprimer le système optique objectif et faire usage du dispositif représenté sur la fig. 5,
On voit, sur cette fig. 5, une source d'éclairage 22 alimentée de préférence à partir d'une batterie ou d'une source de courant rectifié et filtré, La source d'éclairage est dirigée sur le matériau 23 qui est dis- posé pour être continuellement déplacé dans le sens de la flèche.
Plusieurs éléments sensibles à la lumière 6 reliés en parallèle sont disposés de manière que la lumière réfléchie par le matériau 23 tombe sur eux, Au- dessus du matériau 23, on dispose un écran ou grille 24 présentant des divisions alternativement transparentes et opaques, perpendiculaires au mouvement de 23. Il est évident qu'une simple plaque perforée en métal ou en une autre matière appropriée peut jouer le rôle d'écran. Les écrans seront avantageusement noirs.
Les éléments sensibles à la lumière 6 sont reliés à une branche du circuit de pont 9 associé au circuit ré- pondant électriquement qui comprend la résistance 13, le condensateur 12, le dispositif à décharge électronique 15 et le relais 16, comme dans la fig, 1. Une résistance supplémentaire 1000 est mise dans le circuit pour com- pléter le dispositif de pont 9. Il n'est cependant pas nécessaire d'utiliser un circuit de pont complet comme celui qui est représenté. Les résistances 10 et 100 peu- vent être supprimées et le pôle positif de la source 11 relié aux anodes de 6 toutes en série avec 1000. Le pôle négatif de 11 ira aussi à 1000 avec le point de jonotion de la résistance 1000 et des cellules 6 relié au conden- sateur 12.
L'extrémité de la résistance 13 opposée à 12 ira aussi au pôle négatif de 11.
On voit, d'après les dispositions ci-dessus, que
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le déplacement d'un matériau, homogène, à travers la surface éclairée et au-dessous de l'écran 24, ne déter- minera aucune fluctuation dans l'intensité de la lumière réfléchie sur les éléments sensibles à, la lumière 6.
Mais s'il se trouve sur le matériau 23 un point sombre 25, ce point sombre passera successivement sous les espaces ouverts de 24 où il déterminera une légère réduction du courant photoélectrique et derrière les parties opaques de l'écran, où il sera sans action sur les courants pho- toélectriques. Il en résulte que, pendant que le point 25 traverse la surface exposée au système photoélectrique il se produit dans le courant photoélectrique des pul- sations qui déterminent le passage de courants alternatifs dans la résistance 13 et qui, par suite, actionnent le relais 16. Comme on l'a expliqué au sujet de la fig, 1, l'énergie de courant alternatif apparaissant dans la résistance 13 peut être amplifiée à tout degré désiré, car aucun courant ne parcourt cette résistance sauf dans le cas d'un défaut d'uniformité du matériau.
Il sera évident pour les hommes de l'art que des dispositions semblables peuvent 'être adoptées dans le cas de matériaux transparents ou semi-transparents, tels que les matériaux connus sous le nom de cellophane et les matériaux analogues, la source d'éclairage se trou- vant d'un côté du matériau et l'appareil photoélectrique de l'autre.
En faisant passer le matériau devant plusieurs dis- positifs tels que celui qui est représenté sur la fig, 5 et en ayant des écrans de largeur de divisions différent tes, on peut actionner des dispositifs sélecteurs de triage ou de signalisation pour permettre de trier le matériau suivant la dimension des taches qu'il comporte,,
Les taches d'une dimension donnée produiront un signal d'amplitude maximum, si la largeur de l'espace ouvert ménagé dans l'écran 24 est approximativement égale
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à la dimension de la tâche parallèlement à la direction du mouvement. Si la largeur de l'ouverture de l'écran est la moitié de la longueur de la tâche, le signal sera minimum.
Si la vitesse de déplacement du matériau est main- tenue constante, la fréquence de la composante de courant alternatif du courant photoélectrique présentera la même périodicité pour un écran donné. On peut ainsi, dans ces conditions augmenter la sensibilité du système en introduisant dans le dispositif détecteur un circuit accordé sur cette fréquence ou bien en utilisant un re-' lais 16 présentant des caractéristiques de résonance,
Il sera évident pour les hommes de ltart qu'un résultat sensiblement le même sera obten sur la fig. 5 si, au lieu d'utiliser un écran 24 étroitement associé au matériau 23, on fait usage d'un dispositif optique d'éclairage présentant une ouverture dont le modèle est semblable à 24 de manière que l'image de cette ouver- ture soit projetée sur le matériau.
L'effet du passage de la tâche 25 alternativement à travers des bandes éclairées et des surfaces sombres produira le même résultat que l'écran 24 représenté sur la fig. 5,
On pourra aussi utiliser un procédé analogue pour examiner un matériau fixe doit en utilisant un écran sem- blable à 24 se déplaçant en tournant continuellement ou, plus avantageusement, en projetant sur le matériau une image mobile ou une ouverture tournante appartenant au système optique d'éclairage,
La fig. 6 représente une disposition pour examiner un matériau, dans laquelle on utilise un circuit détec-
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teur pourvu d'éléments photoélectriques dans dezux bran- ohes du pont 9 qui peut être utilisé avec un circuit répondant électriquement identique à celui qui est.repré- senté sur la fig. 1.
Dans le dispositif montré sur la fig, 6, le matériau
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est arrangé pour être en mouvement continu, passant sous un écran de la même manière que sur la fig, 5, L'écran de la fig, 6 est constitué par plusieurs barres qui sont alternativement réfléchissantes et non réfléchissantes, Comme on le voit sur la fig. 6, les barres 26 sont pourvues de surfaces réfléchissantes sur leurs deux côtés. Les barres 27 ont des surfaces non réfléchissan- tes. La lumière provenant d'une tâohe 25 qui passe d'une barre 26 à une barre 27 sera donc réfléchie en avant, dans le sens du mouvement du matériau, Lorsque la tâche aura passé sous la barre, la lumière sera réfléchie en arrière.
Si donc, comme le montre la fig. 6, on éclaire le matériau par le dessus, au moyen d'une ou de plusieurs sources de lumière 22 et si on dispose plusieurs éléments sensibles à la lumière 6,60, les éléments 6 étant inclinés dans la direotion du mouvement du matériau et les éléments 60 étant inclinés en sens inverse de cette direction, il en résulte que la lumière provenant d'une tache 25 passant d'une barre 26 à une barre 27 sera réfléchie de manière que la réduction de lumière due à la tâche sombre 25 affeote les éléments sensibles à la lumière 60 mais n'affeote pas 6. De même, lorsque la ta- che passe de 27 à 26, elle affeote les éléments sensibles à la lumière 6 mais n'affecte pas 60.
Il en résulte aussi que l'effet du déplacement de la tache 25 affecte alternativement les éléments sensibles 4 la lumière 6 et 60 donnant naissance à des composantes alternatives dans les courants photoélectriques. Le fonctionnement du pont 9 et du circuit qui lui est asso- cié est exactement le même que pour la fig. 1.
On doit comprendre que l'on peut utiliser un nombre quelconque d'éléments sensibles à la lumière, tous les éléments 6 étant groupés et reliés à une des branches du pont 9 et tous les éléments 60 étant groupés et reliés à
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la branche adjacente du pont. Des écrans, des couvercles et/ou des verres d'optique appropriés et non représentés peuvent être établis et associés aux cellules photoélec- triques 6 et 60 pour éviter les effets de lumières étran- gères nuisibles.
Il est aussi évident pour les hommes de ltart que les dispositions ci-dessus ne sont pas limitées à la détection de pointe sombres sur un matériau luisant, mais qu'elles sont également appropriées pour être uti- lisées dans le cas de taches de couleur sur un matériau sombre.
On désire aussi signaler un avantage capital résul- tant des dispositions des fige 5 et 6, par rapport aux procédés connus et utilisés avant la présente invention,
Suivant les dispositions précédemment utilisées,des taches brillantes de lumière, un peu plus grandes que le plus petit point à détecter, étaient projetées sur le matériau en mouvement. Lorsqu'un point sombre passait à travers une de ces surfaces éclairées, la lumière réflé- chie se trouvait momentanément diminuée et des disposi tifs sensibles étaient employés pour détecter cette ré- duction de courant photoélectrique.
Il est évident qu'une variation sensible de courant pouvait être produite seu- lement par une tache ou un point de dimensions apprécia- bles par rapport au point brillant. L'amplifioation était peu utile, car la variation de courant dépendait entiez rement des dimensions relatives du point brillant et du point terne. De plus, un grand nombre de jeux d'appareils étaient nécessaires pour couvrir une largeur considéra. ble de matériau. Par exemple, pour indiquer certains pointe, il était nécessaire d'employer de 25 à 30 points lumineux, éléments sensibles à la lumière, dispositifs amplificateurs et relais.
Cette question de dépense a empêché une utilisation commerciale étendue de cet équi- pement. Avec le dispositif antérieur, le passage d'une
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taohe à travers le point lumineux produisait un courant momentané d'amplitude égale à la réduction de courant et de durée correspondant au temps mis par le point pour passer à travers le point lumineux. L'énergie représen tée par le courant momentané était donc limité d'une ma- nière définie par le temps de passage du point sombre à travers la surface éclairée. Il en résultait que l'éner- gie disponible pour aotionner le relais était limitée dans la même proportion.
Dono, plus le matériau était déplacé rapidement, plus courte était la durée du con- rant momentané et plus faible était l'énergie disponi- ble pour uh travail utile, c'est-à-dire pour actionner les dispositifs indicateurs ou sélecteurs, Avec une vitesse de déplacement pratique, la durée du courant momentané se trouve sensiblement moindre que le temps nécessaire à un relais pour fonctionner,
D'autre part, avec le système perfectionné, l'énergie disponible pour un travail utile n'est pas limitée par la vitesse du déplacement du matériau.
L'énergie peut être indéfiniment augmentée en augmentant le nombre des divisions de l'écran et en ajoutant un certain nom bre d'éléments sensibles à la lumière 6 et 60 et en augmen- tant ainsi le nombre de cycles de courant alternatif en- gendré par la tache dans le circuit répondant électrique- ment. L'énergie disponible pour un travail utile ne se trouve pas réduite par une augmentation quelconque de la vitesse de déplacement.
Bien que l'on ait déorit le fonctionnement de l'in- vention à propos d'effets de "lumière", on désire qu'il soit clairement compris que l'on ne se limite pas aux effets relatifs à la lumière visible. Il sera évident pour les hommes de l'art que l'invention peut être utilisée avec tout effet de mouvement ondulatoire sus- oeptible de réfraction et de réflexion, tels que les rayons ultra-violets ou infra-rouges, etc, et que des
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dispositifs sensibles autres que des cellules photoélec- triques peuvent être employés, s'ils sont susceptibles d'être actionnes par ces longueure d'ondes, comme par exemple des dispositifs thermiques et des dispositifs analogues, tout cela sans s'écarter de l'esprit de l'invention.
On peut aussi se rendre compte que des variantes autres que celles décrites, utilisant des cellules pho- toélectriques, peuvent aussi être employées, Par exemple, t'effet obturateur peut être compris dans la cellule photoélectrique en donnant à l'électrode sensible à la lumière la forme de barreaux ou en la disposant de ma= nière qu'elle contienne des parties actives et inactives, Ces modes de réalisation et d'autres, en dehors de ceux qui ont été ci-dessus décrits, seront évidents pour les hommes de ltart auxquels se rapporte l'invention et ils sont inclus dans la portée de cette invention.,
REVENDICATIONS
1.
Un système photoélectrique comprenant plusieurs éléments sensibles à la lumière montés dans un circuit électrique et des dispositifs pour engendrer dans ce air- cuit un courant électrique qui est une fonction de la fréquence du changement de l'éclairage des éléments sen- sibles à la lumière.
2, Un système photoélectrique comprenant plusieurs éléments sensibles à la lumière montés dans un circuit électrique, des dispositifs pour produire des composan- tes pulsatoires on alternatives dans les courants pho- toélectriques suivant la fréquence de changement de l'é- olairage des éléments sensibles à la lupière et des dis- positifs, dans ce circuit électrique, agissant seulement sous l'action de ces composantes pulsatoires ou alterna- tives.
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